1. 气缸的容积随活塞的运动而变化
气体做功的公式推导通常如下：某气缸内密封的高压气体推动活塞运动而做功，设活塞的横截面积为s，气体推动活塞运动的距离（行程）为l，高压气体对活塞的平均压强为p。则：高压气体对活塞的平均压力为F=ps；根据做功公式，高压气体对活塞做的功为W=Fl=psl；而sl即高压气体推动活塞时膨胀出的体积v，所以，此过程中高压气体对活塞做的功为：W=Fl=psl=pv。
2. 气缸的容积随活塞的运动而变化的原因
每个缸的工作容积加起来就是这台车的排气量。发动机由几个气缸组成那么把几个缸的容积也就是单个缸的排气量(工作容积)加起来就是这台车发动机的排量。
发动机排量(Engine Displacement)简称排量，是发动机各缸工作容积的总和，单缸排量Vh和缸数I的乘积。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积，又称为单缸排量，它取决于缸径和活塞行程。
排量是较为重要的结构参数,它能全面衡量发动机的大小.发动机的性能指标和排量密切相关,一般来说,汽车的排量越大,功率也就越高.通常用单位排量作为评价不同发动机大小的依据.
多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。
一般用VL表示: VL=Vh×i=(S*π*D2/4)*4式中:Vh-气缸工作容积;
i-气缸数目。
3. 活塞在气缸内的行程大小取决于
气缸的工作原理
1、单作用气缸
单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。
1—缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆；
单作用气缸的特点是：
1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。
2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。
3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。
4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。
由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。
2、双作用气缸
双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。
1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。
缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。河北汇通除尘设备有限公司供
活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。
4. 气缸活塞的速度在运动过程中是变化的
从气动回路中气缸利用凸轮轴的角度来控制活塞的动作速度。
5. 当气缸中的气体发生膨胀推动活塞时
机械能直接转化为化学能： 压缩二氧化氮。当体积缩至一半时，压强可能增至1.5倍，因为有一部分转为四氧化二氮。当压强减小时，四氧化二氮又分裂为二氧化氮，释放能量。
化学能转化为机械能：内燃机气缸内燃料燃烧使气体膨胀推动活塞做功。
风吹着帆船航行，空气对帆船做了功；急流的河水把石头冲走，水对石头做了功；运动着的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木块做了功。
流动的空气和水，运动的钢球，它们能够做功，它们都具有能量。空气、水、钢球是由于运动而能够做功的，它们具有的能量叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
各种物质都储存有化学能。不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能有不同。在化学反应中，既有化学物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，那么，一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量于生成物的总能量的相对大小。
6. 气缸的容积随活塞的运动而变化对吗
气缸工作容积：是指活塞由下止点到上止点在气缸内所走过的行程。
燃烧室容积：是指活塞运动到上止点，活塞顶部与缸盖之间的容积。
气缸工作容积：单个气缸工作容积与其它气缸之和。按照上面的定义可以看出，发动机缸体的大小，长短不同。气缸的容积也就不同。所以发动机不一样，这三个数值也就不一样。
7. 当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时
一、气缸速度的计算方法
气缸活塞在整个运动过程速度与气压、缸径、摩擦、外部阻力都有关系，所以速度是变化的。活塞运行速度与速度关系最大的是调速阀（出气节流阀），常用调速阀来调节气缸的速度。
一般认定的气缸无负载的时候其最大的速度为理论基准速度，使用时会随着负载的增大，气缸的最大速度就会逐渐减小。气缸的平均速度用气缸的运动行程除以气缸的动作时间，所以要先测得气缸的动作时间。借用公式去计算它的平均速度几乎是不可能的，但可以近似求出它的最大速度，它与最大速度之间的关系是：最大速度为平均速度的1.4倍。
气缸在空载的时候假定排气侧以声速排气（注：排出气流几乎没有阻碍），气缸的理论基准速度：
u0 =1920 * S/A （mm/s）
S为排气回路的合成有效截面积，A为排气侧活塞的有效面积，此时气缸的最大速度约等于u0
气缸的标准速度范围是在50～500mm/s。一般情况下通过节流阀将气缸的速度调节到标准速度范围内，与气缸所承受的负载有关。
当速度小于50mm/s，估计是20～30mm/s时，由于气缸摩擦阻力的影响增大，加上气体的可压缩性，不能保证活塞作平稳移动，会出现时走时停的现象，称为“爬行”。
要想气缸在低速度下工作，宜使用气液阻尼缸，或通过气液转换器，利用气液联用缸进行低速控制。
当速度高于500mm/s时，气缸密封圈的摩擦生热加剧，加速密封件磨损，造成漏气，寿命缩短，还会加大行程末端的冲击力，影响到机械寿命。
要想在更高速下工作，需加长缸筒长度、提高气缸筒的加工精度，改善密封圈材质以减小摩擦阻力，改善缓冲性能等。
因此，过大或者过小都不好，应选择最合适的，且要在规定范围内。
以SMC气缸为例，普通CM2气缸，运行速度50～750mm/s，调速阀全开，能达到750mm/s，调速阀关小一些，能达到50mm/s以下的速度，再慢就会爬行了（一抖一抖的）。
空气流速一般取30m/s左右。气缸的工作气压一般是0.6 MPa，在0.3～0.8 MPa可正常使用。
二、气缸动作时间计算
方法一、简易计算
下表为简易计算，只考虑阀的开闭时间、气缸最高速度、气缸行程、气缸缓冲时间，忽略其它所有因素。
简易计算得出的是最高速度，一般在这个速度的基础上加适当的余量。
方法二、以下计算为考虑到气管尺寸长度、气阀大小、气缸缸径长度、气压，忽略负载率、背压、温度变化等其他因素。
举例DAC40X300-A，气管6*6m、阀F10T0、压力为0.5MPa。
S1（阀的节流面积）= 4.8 mm2
S2 （气管节流面积）= 2.8 mm2 -------（见配管有效面积计算）
1/S2 =1/S12 + 1/S22（串联连接的节流面积计算）
S = 2.4 mm2
q1(气缸耗气量）= 14.92 * 300 cm3 = 4478 cm3 = 4.5 L-------（见气缸行程每1mm的空气消耗量）
q2（气管耗气量）= 0.8 L -------（见气缸气管空气消耗量计算式）
q = q1 + q2 = 5.3L
Q(每分钟供气）= 90 L/min ------- (见气缸每分钟流量计算)
T = (q/Q)*60 （s）
T = 5.3/90 * 60 = 3.5 s
方法三、如设定负载率为60%，其它条件不变，气缸可以运动的压力位0.3 MPa。
ΔP = 0.2 MPa，
Q = 133 L/min
T = 5.3/133 * 60 = 2.3 s
8. 活塞的外径略小于气缸内径,活塞在气缸内只做往复运动
就是汽车的气缸的意思。
引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能;气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。
发动机内的圆筒形空室,里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞,某些特殊型发动机内的类似的、但非圆筒形的部分。
一般来说，同等排量情况下，气门越多，进排气效率越好，就像一个人跑步，累得气喘吁吁时，需要张大嘴巴呼吸。传统的发动机多是每缸一个进气门和一个排气门，这种二气门配气机构相对比较简单，制造成本低，维修起来也相对容易。对于输出功率要求不太高的普通发动机来说，两气门就能获得较为满意的发动机输出功率与扭矩性能。
排量较大、功率较大的发动机要采用多气门技术。最简单的多气门技术是三气门结构，即在一进一排的二气门结构基础上再加上一个进气门。近年来，世界各大汽车公司新开发的轿车大多采用四气门结构。四气门配气机构中，每个气缸各有两个进气门和两个排气门。
四气门结构能大幅度提高发动机的吸气、排气效率，新款轿车大都采用四气门技术。当然，大众汽车多采用五气门技术，如老款捷达王的20V发动机，宝来1.8T发动机也是五气门。
不过，达到或超过六气门不仅使配气结构过于复杂，还会导致发动机寿命缩短，气门开启的空间帘区(气门的圆周和气门的升程)也较小，效率下降。因此，四气门技术目前使用最为普遍。
资料拓展
气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成
1）缸筒
缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。
SMC CM2气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，活塞与活塞杆用压铆链接，不用螺母。
2）端盖
端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。
导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。
3）活塞
活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。
滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。
4）活塞杆
活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。
5）密封圈
回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。
缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种：
整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。
6）气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。
9. 气缸的容积随活塞的运动而变化吗
发动机的有效功率（Kw）＝平均有效压力(MPa)×汽缸工作容积(L)×发动机转速(r/min)×汽缸数/30×发动机冲程数 而汽缸工作容积＝pai×R(汽缸半径)×R×S(活塞行程) 因此从理论上，可以说活塞的行程与发动机的动力成正比。
然而在实际运行中，发动机的汽缸结构设计、制造工艺、润滑情况、甚至发动机所使用燃料的性质等众多因素影响着发动机的动力性，因此也不能简单说活塞行程与发动机的动力成正比。
10. 一个活塞在一个行程中所扫过的容积之和称为气缸总容积
看汽车发动机五大通俗解释
发动机五大系统作用：是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械能，使发动机正常启动。五大系统分别为：燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统和启动系统。
1、 燃料供给系统 汽油机燃料供给系（简称）的任务是根据发动机各种不同工况的 要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供人气缸，使之在临近 压缩终了时点火燃烧而膨胀做功。2、 冷却系统 冷却系统作用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证 发动机在最适宜的温度状态下工作。3、润滑系统 润滑系统的作用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净润滑油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之 间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小摩擦阻耗、减 轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。4、点火系统 汽车点火系统是发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，适时、准确、可靠地供给火花塞以足够高能量的高压电（大约15?30kV),使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。5、启动系统 为了使静止的发动机进人工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动曲轴旋转， 发动机才能自动地进入工作循环。