「空気エンジン」とは異なります。
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空冷エンジン（くうれいエンジン）は、その冷却をもっぱら空冷によって行うレシプロエンジン。
分類

いくつかの分類があるが、ここでは自然空冷と強制空冷という分類について述べる。
自然空冷式
自然空冷式エンジンのオートバイ（ホンダ・CB400SS）シリンダー外部に取り付けられた冷却フィンに外気があたることによって冷却される。構造を軽量・簡易化できることから、発熱を走行風による冷却のみで発散可能と想定される場合に考慮されるものである。カウリング等のカバーで覆われていない（ネイキッド）オートバイに古くから利用されている。
強制空冷式
強制空冷式エンジンのオートバイ（スズキ・レッツ4）エンジン動力で冷却ファンを常時駆動し、外気をエンジンの冷却フィンに当てることで冷却効率を高める方式。多くの場合、エンジンのシリンダー・ヘッド周囲の冷却フィン周りを導風板（シュラウド）で包み、ここに送風ファンで外気を押し込むか、排気ファンで過熱した空気を吸い出すことで、強制的に冷却する。自然空冷式よりも複雑な構造となるが、エンジン回転中である限り常に強制冷却が行われる長所がある。走行風を期待できず、自然空冷にするともっぱら自然風と対流頼みとなってしまうような、農業動力・携帯発電機その他多種の定置エンジンでもこちらの方式とする。乗り物類でも、エンジンルームの通風があまり良くない場合や、乗用車が一般道を走る場合のように、頻繁に移動が止まるといったような要素が考慮される。かつての多くの自動車や（その後自動車はほぼ全て水冷化された）、現在では原付スクーター等に利用されている。強制空冷の強化によって水冷化が遅かった自動車の例としてはポルシェ911シリーズが知られる（車体後部に空冷エンジンを載せ、大きな軸流ファンで強制的に冷却した）。また日本国内の1970年代前半以前の軽自動車には、2ストロークの強制空冷式エンジンを載せているモデルが少なくなかったが、これらはスクーター等と同様に、シロッコファンを用いる事例が多かった。
特徴

空冷エンジンの特徴として、水冷エンジンに比べ構造が簡単でコストが安いため、二輪車には昔から多く普及している。その反面、空冷式はエンジン表面を流れる空気が冷却の要になるため、風を受けていない（停車したままの長時間にわたるアイドリングなど）状態が続くと、熱ダレやオーバーヒートの可能性がある。エンジンオイルも重要な冷却要素となり、両者の冷却バランスを図ることで、初めて安定した性能のエンジンとなる。

自動車用では冷間時と温間時、軽負荷時と高負荷時などの運転状況の変化に対して、全域での燃焼（温度）管理が難しく、排出ガス規制への対応が非常に難しい。さらに、温度変化の幅の大きさは、シリンダー、ピストン間の、熱膨張によるゆとりや真円度の変化にまで及ぶため、それなりの設計と対策が必要となり、高性能化には多くのコストがかかる。

廃熱をヒーターなどで有効利用することが水冷エンジンに比べ難しい。得られる熱気の温度にムラがあったり、オイルや排気の匂いが混じる。ガス中毒のリスクもある。

空冷エンジンは熱を発散する表面積を増やすためにシリンダー及びシリンダーヘッドに蛇腹状のフィンが付いている。