汽车发动机原理
一、发动机实际循环与理论循环的比较
1.实际工质的影响
理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度上升而增大的，且燃烧后生成CO2、H2O等气体，这些多原子气体的比热又大于空气，这些原因导致循环的最高温度降低。加之循环还存在泄漏，使工质数量减少。实际工质影响引起的损失如图中Wk所示。这些影响使得发动机实际循环效率比理论循环低。
2.换气损失
为了使循环重复进行，必须更换工质，由此而消耗的功率为换气损失。如图中Wr所示。其中，因工质流动时需要克服进、排气系统阻力所消耗的功，成为泵气损失，如图中曲线rab’r包围的面积所示。因排气门在下止点提前开启而产生的损失，如图中面积W所示。
3.燃烧损失
（1）非瞬时燃烧损失和补燃损失。实际循环中燃料燃烧需要一定的时间，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失.
（2）不完全燃烧损失。实际循环中会有部分燃料、空气混合不良，部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。
（3）在高温下，如不考虑化学不平衡过程，燃料与氧的燃烧化学反应在每一瞬间都处在化学动平衡状态，如2H2O=2H2+O2等，由左向右反应为高温热分解，吸收热量。但在膨胀后期及排气温度较低时，以上各反应向左反应，同时放出热量。上述过程使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环等容度而降低了热效率。
（4）传热损失。实际循环中，汽缸壁和工质之间始终存在着热交换，使压缩、膨胀线均脱离理论循环的绝热压缩、膨胀线而造成的损失。
（5）缸内流动损失。指压缩及燃烧膨胀过程中，由于缸内气流所形成的损失。体现为，在压缩过程中，多消耗压缩功；燃烧膨胀过程中，一部分能量用于克服气流阻力，使作用于活塞上做功的压力减小。
二、充量系数
衡量不同发动机动力性能和进气过程完善程度的重要指标；定义为每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下计算充满气缸工作容积的空气质量的比值。
影响因素：
1.进气门关闭时缸内压力Pa
2.进气门关闭时缸内气体温度Ta
3.残余废气系数
4.进排气相位角
5.压缩比
6.进气状状态
提高发动机充量系数的措施
1.降低进气系统阻力
发动机的进气系统是由空气滤清器、进气管、进气道和进气门所组成。减少各段通路对气流的阻力可有效提高充量系数。（1）减少进气门处的流动损失1）进气马赫数M 不超过0.5受气门大小、形状、升程规律、进气相位等因素影响2）减少气门处的流动损失增大气门相对通过面积，提高气门处流量系数以及合理的配气相位是限制M值、提高充量系数的主要方法。增大进气门直径可以扩大气流通路面积；增加气门数目；改进配气凸轮型线，适当增加气门升程，在惯性力容许条件下，使气门开闭尽可能快；改善气门处流体动力性能。（2）减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力
2.减少对空气充量的加热
进、排气管两侧分开布置，可以避免或高温排气管对进气加热
3.降低排气系统流通阻力
降低排气系统流通阻力，使缸内废气压力pr下降，不仅可以减少残余废气系数，有利于提高充量系数，而且可以减少泵气功。
4.合理选择进、排气相位角
合理选择进、排气相位角，可以获得较好的充气效果，特别是在高速时，适当推迟进气门关闭时间，可以利用高速气流惯性来增加每循环气缸充气量。
5.谐振进气与可变进气支管谐振进气和可变进气支管都是利用进气管的动态效应来提高充
量系数。由间断进气而引起的进气压力波动对发动机进气量影响很大，进气管长度、直径等参数会改变进气压力波。适当调整这些参数，可以有效利用进气管压力波，以增加充量系数，改善转矩特性。
四、汽油机增压的主要技术障碍与解决方法
1.爆燃汽油机增压后，由于混和气压缩始点的压力、温度增高，以及燃烧室受热零件热负荷提高等原因，将促使爆燃的发生。为此，必须采用降低压缩比、推迟点火时刻、采用中冷等技术措施，但相应会带来热效率下降、排温过高、成本增加等不利影响。
2.混合气的调节汽油机采用变量调节，化油器式发动机难以精确供应一定浓度混合气。电控汽油喷射技术为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。
3.热负荷汽油机的过量空气系数小，燃油温度高，膨胀比小，废气温度也比柴油机高。增压后，汽油机的整体温度水平提高，热负荷问题严重。同时，为避免可燃混合气的损失，一般气门叠开角不大，燃烧室的扫气作用不明显，因此，增压汽油机的排气门、活塞、涡轮等处的热负荷比柴油机严重。为此，一般都采用涡轮前放气的调节方案，以抑制发动机高速、高负荷是增压压力的过度增长，这不仅是限制最高燃烧压力需要，也是抑制爆燃、降低热负荷的需要。
4.对增压器的特殊要求汽油机增压比低、流量范围广、热负荷高、最高转速高且转速转速变化范围大。这就要求增压器体积小、耐高温性能好、转动惯量要小，同时还要保证效率在一定的范围内，并要求有增压调节装置。造成成本高。
1.降低压缩比汽油增压由于受到爆燃限制，必须降低压缩比，使用高辛烷值燃料，采用中间冷却混合气和向气缸喷水等技术措施。
2.增压压力控制系统汽油机运行转速范围比柴油机宽，从低速到高速进气流量范围大，涡轮增压器的特性很难满足各种工况的要求，可能出现低速时增压压力不足，高速增压压力过高的情况。此外，汽油机过量空气系数范围窄，排气温度高，使汽油机允许的增压压力比柴油机要低，必须对汽油机增压压力进行控制。
3.减小增压后‘反应滞后’现象非增压汽油机加速性好，增压后，节气门位置突然变化时，要求混和气浓度迅速变化，但增压器供气往往，造成反应滞后现象比柴油机严重。一般采用脉冲涡轮增压、增压器前置方案；带旁通阀的控制系统，，减小进排气管容积、提高压缩比以及可变正时等措施。
4.燃料供给系统的调整（1）汽油泵：电动油泵和燃油压力调节阀联合工作，来满足增压所需的供油压力和供油量。（2）点火提前角调整：不带中冷器时，减小点火提前角。满负荷工作时推迟点火提前角。
五、燃烧过程的优化
1.油—气—燃烧室的最佳配合
燃油喷射、气流运动与燃烧室形状之间的配合，在一定的限制条件下，通过大量试验，反复改进，达到综合的优化性指标。
