一、發動機實際迴圈與理論迴圈的比較
1.實際工質的影響
理論迴圈中假設工質比熱容是定值，而實際氣體比熱是隨溫度上公升而增大的，且燃燒後生成co2、h2o等氣體，這些多原子氣體的比熱又大於空氣，這些原因導致迴圈的最高溫度降低。加之迴圈還存在洩漏，使工質數量減少。實際工質影響引起的損失如圖中wk所示。
這些影響使得發動機實際迴圈效率比理論迴圈低。
2.換氣損失
為了使迴圈重複進行，必須更換工質，由此而消耗的功率為換氣損失。如圖中wr所示。其中，因工質流動時需要克服進、排氣系統阻力所消耗的功，成為幫浦氣損失，如圖中曲線rab』r包圍的面積所示。
因排氣門在下止點提前開啟而產生的損失，如圖中面積w所示。
3.燃燒損失
（1）非瞬時燃燒損失和補燃損失。實際迴圈中燃料燃燒需要一定的時間，所以噴油或點火在上止點前，並且燃燒還會延續到膨脹行程，由此形成非瞬時燃燒損失和補燃損失.
（2）不完全燃燒損失。實際迴圈中會有部分燃料、空氣混合不良，部分燃料由於缺氧產生不完全燃燒損失。
（3）在高溫下，如不考慮化學不平衡過程，燃料與氧的燃燒化學反應在每一瞬間都處在化學動平衡狀態，如2h2o=2h2+o2等，由左向右反應為高溫熱分解，吸收熱量。但在膨脹後期及排氣溫度較低時，以上各反應向左反應，同時放出熱量。上述過程使燃燒放熱的總時間拉長，實質上是降低了迴圈等容度而降低了熱效率。
（4）傳熱損失。實際迴圈中，汽缸壁和工質之間始終存在著熱交換，使壓縮、膨脹線均脫離理論迴圈的絕熱壓縮、膨脹線而造成的損失。
（5）缸內流動損失。指壓縮及燃燒膨脹過程中，由於缸內氣流所形成的損失。體現為，在壓縮過程中，多消耗壓縮功；燃燒膨脹過程中，一部分能量用於克服氣流阻力，使作用於活塞上做功的壓力減小。
二、充量係數
衡量不同發動機動力效能和進氣過程完善程度的重要指標；定義為每缸每迴圈實際吸入氣缸的新鮮空氣質量與進氣狀態下計算充滿氣缸工作容積的空氣質素的比值。
影響因素：
1.進氣門關閉時缸內壓力pa
2.進氣門關閉時缸內氣體溫度ta
3.殘餘廢氣係數
4.進排氣相位角
5.壓縮比
6.進氣狀狀態
提高發動機充量係數的措施
1.降低進氣系統阻力
發動機的進氣系統是由空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門所組成。減少各段通路對氣流的阻力可有效提高充量係數。（1）減少進氣門處的流動損失1）進氣馬赫數m 不超過0.
5受氣門大小、形狀、公升程規律、進氣相位等因素影響2）減少氣門處的流動損失增大氣門相對通過面積，提高氣門處流量係數以及合理的配氣相位是限制m值、提高充量係數的主要方法。增大進氣門直徑可以擴大氣流通路面積；增加氣門數目；改進配氣凸輪型線，適當增加氣門公升程，在慣性力容許條件下，使氣門開閉盡可能快；改善氣門處流體動力效能。（2）減少進氣道、進氣管和空氣濾清器的阻力
2.減少對空氣充量的加熱
進、排氣管兩側分開布置，可以避免或高溫排氣管對進氣加熱
3.降低排氣系統流通阻力
降低排氣系統流通阻力，使缸內廢氣壓力pr下降，不僅可以減少殘餘廢氣係數，有利於提高充量係數，而且可以減少幫浦氣功。
4.合理選擇進、排氣相位角
合理選擇進、排氣相位角，可以獲得較好的充氣效果，特別是在高速時，適當推遲進氣門關閉時間，可以利用高速氣流慣性來增加每迴圈氣缸充氣量。
5.諧振進氣與可變進氣支管諧振進氣和可變進氣支管都是利用進氣管的動態效應來提高充量係數。由間斷進氣而引起的進氣壓力波動對發動機進氣量影響很大，進氣管長度、直徑等引數會改變進氣壓力波。
適當調整這些引數，可以有效利用進氣管壓力波，以增加充量係數，改善轉矩特性。
四、汽油機增壓的主要技術障礙與解決方法
1.爆燃汽油機增壓後，由於混和氣壓縮始點的壓力、溫度增高，以及燃燒室受熱零件熱負荷提高等原因，將促使爆燃的發生。為此，必須採用降低壓縮比、推遲點火時刻、採用中冷等技術措施，但相應會帶來熱效率下降、排溫過高、成本增加等不利影響。
2.混合氣的調節汽油機採用變數調節，化油器式發動機難以精確**一定濃度混合氣。電控汽油噴射技術為增壓技術在汽油機中的應用掃除了一大障礙。
3.熱負荷汽油機的過量空氣係數小，燃油溫度高，膨脹比小，廢氣溫度也比柴油機高。增壓後，汽油機的整體溫度水平提高，熱負荷問題嚴重。
同時，為避免可燃混合氣的損失，一般氣門疊開角不大，燃燒室的掃氣作用不明顯，因此，增壓汽油機的排氣門、活塞、渦輪等處的熱負荷比柴油機嚴重。為此，一般都採用渦輪前放氣的調節方案，以抑制發動機高速、高負荷是增壓壓力的過度增長，這不僅是限制最高燃燒壓力需要，也是抑制爆燃、降低熱負荷的需要。
4.對增壓器的特殊要求汽油機增壓比低、流量範圍廣、熱負荷高、最高轉速高且轉速轉速變化範圍大。這就要求增壓器體積小、耐高溫效能好、轉動慣量要小，同時還要保證效率在一定的範圍內，並要求有增壓調節裝置。
造成成本高。
1.降低壓縮比汽油增壓由於受到爆燃限制，必須降低壓縮比，使用高辛烷值燃料，採用中間冷卻混合氣和向氣缸噴水等技術措施。
2.增壓壓力控制系統汽油機執行轉速範圍比柴油機寬，從低速到高速進氣流量範圍大，渦輪增壓器的特性很難滿足各種工況的要求，可能出現低速時增壓壓力不足，高速增壓壓力過高的情況。此外，汽油機過量空氣係數範圍窄，排氣溫度高，使汽油機允許的增壓壓力比柴油機要低，必須對汽油機增壓壓力進行控制。
3.減小增壓後『反應滯後』現象非增壓汽油機加速性好，增壓後，節氣門位置突然變化時，要求混和氣濃度迅速變化，但增壓器供氣往往，造成反應滯後現象比柴油機嚴重。一般採用脈衝渦輪增壓、增壓器前置方案；帶旁通閥的控制系統，，減小進排氣管容積、提高壓縮比以及可變正時等措施。
4.燃料供給系統的調整 （1）汽油幫浦：電動油幫浦和燃油壓力調節閥聯合工作，來滿足增壓所需的供油壓力和供油量。
（2）點火提前角調整：不帶中冷器時，減小點火提前角。滿負荷工作時推遲點火提前角。
五、燃燒過程的優化
1.油—氣—燃燒室的最佳配合
燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀之間的配合，在一定的限制條件下，通過大量試驗，反覆改進，達到綜合的優化性指標。
2.控制著火落後期內的混合氣生成量
為追求好的經濟型與動力性，可適當增加；但為了降低nox排放和燃燒雜訊，應減少。
方法：優化初期噴油速率，控制氣體流動和燃燒室形狀。
3.合理組織燃燒室內的渦流湍流運動
通過增強運動，可加速混合氣生成速率，避免區域性混合氣過濃。特別應重視上止點附近及燃燒過程中的氣流運動。但是，進氣渦流強度的提高會造成充量係數的下降和幫浦氣損失增加，燃燒室內氣體流動強度的增加會造成流動損失及散熱損失增大，因此，增強度要適當。
4.緊湊的燃燒室形狀
柴油機的燃燒室也應緊湊f/v小，可使散熱損失減小、難以進行燃燒的死角減小以及空氣利用率提高。非直噴燃燒室的經濟不好的重要原因就是f/v大，使散熱損失過大。各類柴油機燃燒室都應盡可能減小餘隙容積，使空氣集中在燃燒室凹坑裡，以提高空氣利用率，使燃油不分散到餘隙容積中，以避免不完全燃燒和有害物排放。
5.加強燃燒期間與燃燒後期的擾流
為了降低nox和燃燒雜訊而又保證燃油經濟性不惡化，在採用較緩的初期燃燒放熱率的同時，加強燃燒後期的混合氣運動，還可加速碳煙的氧化和再燃燒，以降低排氣煙度。
6.優化運轉引數
要想全面優化發動機的動力、經濟效能及排放，則必須對各運轉引數在變工況時進行實時調控，如供油提前角、空燃比（供油量）、壓縮比、配氣相位、進氣渦流強度、增壓比、廢氣再迴圈（egr）等。
六、汽油機燃燒室設計與優化
1.結構緊湊
面容比f/v常用於表示燃燒室的緊湊性。它與燃燒室形式以及汽油機的主要結構引數有關，側置氣門燃燒室的f/v大，頂置要小得多。即使都是頂置氣門，不同形狀燃燒室的f/v也是有差別的。
一般來說，f/v大，火焰傳播距離長，容易爆燃，hc排放高，相對散熱面積大，熱損失大。f/v比較小，燃燒室緊湊，優點：1火焰傳播距離小，不易爆燃，可提高壓縮比2相對散熱損失小，熱效率高3熄火面積小，hc排放少。
2.具有良好的充氣效能
應允許有較大的進排氣門流通截面，以提高充氣係數，降低幫浦氣損失；燃燒室與氣門頭部要有足夠的間隙，以避免避面的遮蔽作用。
3.火花塞安排位置得當
（1）能充分利用新鮮混合氣，掃除火花塞間隙處的殘餘廢氣，使混合氣易於著火。這對暖機和低負荷的運轉穩定性更為重要，但氣流不能過強，以免吹散火花。
（2）火花塞應靠近排氣門處，使灼熱表面加熱的混合氣及早燃燒，以免發展為爆燃燃燒。
（3）火花塞的布置應使火焰傳播距離盡可能短。
（4）不同的位置對燃料的辛烷值要求也不同
不同的燃燒室形狀實際反映了混合氣氣體的分布情況，與火花塞相配合，決定了不同的燃燒放熱率和火焰傳播到邊緣可燃混合氣的距離，從而影響抗爆性、工作粗暴性、經濟性和平均有效壓力。合理的分布使燃燒初期壓力公升高小，工作柔和；中期放熱量最多，獲得較大的功；後期補燃較少，有較高的熱效率。
4.要產生適當的氣體流動
優勢：1)增加火焰傳播速度2）擴大了混合氣著火界限，可以燃燒更稀的混合氣3）降低了迴圈變動率4）降低了hc排放；劣勢：過強氣流會使熱損失增加，還可能吹熄火核而熄火。
5.適當冷卻末端混合氣
末端混合氣要有足夠的冷卻強度，以降低終燃混合氣溫度，減輕爆燃傾向。但又不可使激冷層過大，以免增加hc的排放量。
七、發動機的工況
1.發動機的工況分類
（1）第一類工況：發動機的功率變化時，轉速幾乎保持不變，固定式發動機工況。
（2）第二類工況：發動機的功率與轉速接近於冪函式關係，發動機的螺旋槳工況。
（3）第三類工況：功率與轉速都在很大範圍內變化，發動機的面工況。
2.發動機的工況範圍
1）a發動機油量控制機構最大位置時，不同轉速下發動機所能發出的最大功率。a最大功率標定點。
2）c發動機最低穩定工作轉速限制線，低於此轉速時，由於曲軸、飛輪等運動部件儲存能量小，導致轉速波動大，無法穩定工作。
3）b最高轉速限制線，它受到轉速過高所導致的慣性力增大、機械摩擦損失加劇、充量係數下降、工作過程惡化等不利因素限制。
ab曲線都是駕駛員最大加速踏板位置條件下獲得的。對於汽油機，ab曲線都是在節氣門全開時獲得，成為速度外特性曲線；對於柴油機，a校正外特性曲線，b為調速器起作用的調速特性曲線。
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