往复式发动机

往复式发动机（英语：reciprocating engine）亦称活塞发动机（piston engine），是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。

四冲程循环活塞发动机的典型构成。（E） 排气凸轮轴
（I）进气凸轮轴
（S）火花塞
（V）汽门
（P）活塞
（R）引擎连杆（英语：Connecting rod）
（C）曲轴
（W）水冷的水套。

最常用的往复式发动机是利用汽油或者柴油燃料产生压力的。通常都不止一个活塞，每个活塞都在气缸内，透过进气口的汽门开启使燃料－空气混合物被注入其内，当活塞上升到上止点时再借由火星塞将其点燃。 热气膨胀，推动活塞向后运动。活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。这种发动机经常被通称为内燃机，尽管内燃机并不必须包括活塞。^{[1] [2]}

历史

往复式发动机现今仍为陆地上交通工具，如汽车、机车、非电气化火车等所主要使用的内燃引擎。

早期的飞机常使用的星型引擎也是往复式发动机，但现今大多数飞机已改用涡轮发动机。

性能指标

排量

排量就是气缸容积。

排量越大意味着能吸入更多的油气混合燃气，单次做功时的爆炸能量就更大。

公式:汽缸半径²*圆周率*行程长度*缸数

例如：四缸发动机的缸（直）径80毫米，行程90毫米，那么其排量是：

 40（半径）2 * 3.14 * 90（行程）* 4（缸数）=452160毫米3 * 4=1.8L

行程

行程是活塞运动时上止点和下止点的距离。

行程越大，连杆的运动幅度也就越大，因此曲轴销（英语：crankpin）到曲轴中心的距离（曲轴臂长度）越大。即：行程越大，则曲轴的力臂越长，发动机输出的扭矩越大但转速越低。

曲轴旋转一周，长行程发动机活塞往复运动的距离比短行程发动机活塞更远，因此需时间更长，即曲轴转速相对更低。这造成在单位时间内发动机的做工冲程（油气混合后爆炸）的次数低，所以发动机的功率会更低。

行程相对较短的发动机注重高转速大功率，而长行程发动机侧重输出更大扭矩。

汽缸排列型式

面对不同的排气量与载具的容量和性能要求，活塞引擎已有研发多种汽缸排列形式。

• 水平对卧引擎（Boxer/Flat engine）

• H型引擎（H engine）

• 直列型引擎（Inline/Straight engine）

• 三角型引擎（Napier Deltic engine）

• 对置活塞引擎（Opposed-piston engine）

• 星型引擎（Radial engine）

• 单汽缸引擎（Single-cylinder engine）

• 分离式单汽缸引擎（Split-single engine）

• U型发动机（U engine）

• V型引擎（V engine）

• W型发动机（W engine）

• X型引擎（X engine）

注释

1. Thermodynamics: An Engineering Approach by Yunus A. Cengal and Michael A. Boles
2. 汽車學原理與實務（第二版）. [2021-12-17]. （原始内容存档于2021-12-17）.

外部链接

• Combustion video （页面存档备份，存于互联网档案馆） - in-cylinder combustion in a optically accessible, 2-stroke engine
• HowStuffWorks: How Car Engines Work （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Reciprocating Engines （页面存档备份，存于互联网档案馆） at Infoplease.
• Piston Engines at the US Centennial of Flight Commission.