发动机的活塞选用平顶型活塞，活塞环采用两道气环和一道油环；连杆采用“工”字型截面，大头切口采用直切口；曲轴采用整体式、全支承结构；机体的气缸体采用隧道式整体型结构，气缸内镶入缸套，缸盖采用单体式。

方案2：

发动机采用类似汽车内燃机的结构形式，发动机气缸数量及排列方式采用四缸直列式。总体结构主要包括：两机构——曲柄连杆机构、配气机构；三系统——供给系统、润滑系统、启动系统。

曲柄连杆机构采用中心式结构，配气机构采用凸轮轴下置、气门顶置的两气门配气形式。

发动机的活塞选用平顶型活塞，活塞环采用两道气环和一道油环；连杆采用“工”字型截面，大头切口采用斜切口形式；曲轴采用组合式、非全支承结构；机体的气缸体采用一般式整体型结构，气缸内镶入缸套，缸盖采用整体式。

方案3：

发动机部分采用汽车内燃机的结构形式。气缸数量及排列方式采用四缸直列式。总体结构主要包括：一个机构——中心曲柄连杆机构，四系统——供给系统、润滑系统、启动系统、配气系统。

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利用传感器检测活塞的位置，然后将检测信号传到ECU，ECU分析接收到的信号后，输出控制电磁阀的电信号。电磁阀在ECU的控制下，定时开启、关闭，以完成向气缸供气的工作。排气工作则采用类似于二冲程风冷汽油机的结构形式来完成。

发动机的活塞选用平顶型活塞，活塞环采用两道气环和一道油环；连杆采用“工“字型截面，大头切口采用斜切口形式；曲轴采用组合式、非全支承结构；机体的气缸体采用一般式整体型结构，气缸体与缸套铸造为一体，缸盖采用整体式。

方案论证：

综合考虑任务书中所提的条件，对以上三个方案进行比较分析，得出最终设计方案。论证过程及最终方案如下：

因为发动机功率要求较小，同时为了缩小发动机尺寸，气缸数量及排列方式采用两缸直列式。总体结构主要包括：中心曲柄连杆机构、电控配气系统、供给系统、启动系统及润滑系统。对于供给系统和启动系统，设计中只考虑其与发动机的连接问题，润滑采用飞溅润滑。发动机的活塞选用平顶型活塞，其机械强度较高，制造简单；活塞环采用两道气环和一道油环。连杆采用强度较大的“工”字型截面结构，连杆大头切口采用直切口形式。对于两缸直列式的小型发动机，采用非全支承的整体式曲轴也能够满足刚度要求。为了缩小整体尺寸，使结构紧凑，机体的气缸体采用一般式整体型结构。为了使气缸内壁有足够的耐磨性，气缸内要加缸套，并且采用气缸体与缸套铸造为一体的结构形式。为了缩短中心距和发动机长度，缸盖采用整体式。

根据最终确定的设计方案，发动机的工作循环过程如下：

在活塞达到上止点之前一定的曲轴转角处ECU控制进气阀门开启，压缩空气以接近最高循环压力pz的压力状态充入气缸，当活塞运动到上止点时进气阀门关闭，这个过程为充气过程。充气过程完成后，气缸内的压力达到最大为pz。在旋转惯性力的作用下，活塞到达上止点后开始往下止点方向运动，同时压缩空气开始膨胀对活塞做功。活塞继续往下运动，在达到下止点之前活塞要经过气缸侧面的排气孔，活塞运动到排气孔位置时开始自然排气，在活塞完全通过排气孔后将达到下止点，此过程会完成排气。排气后气缸里的压力为一个大气压，活塞通过下止点后往上止点运动，活塞再次经过排气孔之后开始压缩气缸内的空气，当活塞运动到进气阀门开启的位置时，气缸内的气体被压缩到约为几个大气压力的状态。活塞继续运动，到达上止点时，气缸内压力达到了最大为pz。 往复式压缩空气发动机总体结构设计建模(3):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_65438.html