活塞引擎

往復式引擎（英語：reciprocating engine）亦稱活塞引擎（piston engine），是一種利用一個或者多個活塞將壓力轉換成旋轉動能的引擎。

四衝程循環活塞引擎的典型構成。（E） 排氣凸輪軸
（I）進氣凸輪軸
（S）火嘴
（V）汽門
（P）活塞
（R）引擎連桿（英語：Connecting rod）
（C）曲軸
（W）水冷的水套。

最常用的往復式引擎是利用汽油或者柴油燃料產生壓力的。通常都不止一個活塞，每個活塞都在氣缸內，透過進氣口的汽門開啟使燃料－空氣混合物被注入其內，當活塞上升到上止點時再藉由火嘴將其點燃。 熱氣膨脹，推動活塞向後運動。活塞的這種直線運動通過連杆和曲軸轉換成圓周運動。這種引擎經常被通稱為內燃機，儘管內燃機並不必須包括活塞。^{[1] [2]}

歷史

往復式引擎現今仍為陸地上交通工具，如汽車、機車、非電氣化火車等所主要使用的內燃引擎。

早期的飛機常使用的星型引擎也是往復式引擎，但現今大多數飛機已改用渦輪發動機。

性能指標

排氣量

排氣量就是氣缸容積。

排氣量越大意味着能吸入更多的油氣混合燃氣，單次做功時的爆炸能量就更大。

公式:氣缸半徑²*圓周率*行程長度*缸數

例如：四缸引擎的缸（直）徑80毫米，行程90毫米，那麼其排氣量是：

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

行程

行程是活塞運動時上止點和下止點的距離。

行程越大，連桿的運動幅度也就越大，因此曲軸銷（英語：crankpin）到曲軸中心的距離（曲軸臂長度）越大。即：行程越大，則曲軸的力臂越長，引擎輸出的扭矩越大但轉速越低。

曲軸旋轉一周，長行程引擎活塞往復運動的距離比短行程引擎活塞更遠，因此需時間更長，即曲軸轉速相對更低。這造成在單位時間內引擎的做工衝程（油氣混合後爆炸）的次數低，所以引擎的功率會更低。

行程相對較短的引擎注重高轉速大功率，而長行程引擎側重輸出更大扭矩。

氣缸排列型式

面對不同的排氣量與載具的容量和性能要求，活塞引擎已有研發多種氣缸排列形式。

• 水平對臥引擎（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）

• 對置活塞引擎（Opposed-piston engine）

• 星型引擎（Radial engine）

• 單氣缸引擎（Single-cylinder engine）

• 分離式單氣缸引擎（Split-single engine）

• U型引擎（U engine）

• V型引擎（V engine）

• W型引擎（W engine）

• X型引擎（X engine）

註釋

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]. （原始內容存檔於2021-12-17）.

外部連結

• Combustion video （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - in-cylinder combustion in a optically accessible, 2-stroke engine
• HowStuffWorks: How Car Engines Work （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Reciprocating Engines （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） at Infoplease.
• Piston Engines at the US Centennial of Flight Commission.