熱力學開發的定義個人認為，是對設計出的基本型發動機，通過調整點火提前角、空燃比、進排氣凸輪相位、cbr狀態等引數（對於增壓直噴發動機則另有增壓控制率、燃油壓力、噴油正時等引數），使發動機在全負荷時得到最優的最大功率、最大扭矩、最低比油耗及在部分負荷得到最優的燃油經濟性、燃燒穩定性和排放水平，如果基本型的發動機不能達到目標，則要針對問題更改相應的設計和硬體，直至滿足目標。
一、 試驗裝置
1、 puma系統
記錄發動機台架執行引數的資料，也可與其他系統相通訊並記錄其試驗資料。
2、 indicating系統
通過氣缸燃燒壓力感測器的壓力訊號，運算得到缸壓曲線、平均指示有效壓力imep、mfb50%、cov of imep、缸壓波動振幅等。平時試驗時，一般要根據缸壓曲線，來判斷發動機是否有爆震產生。
3、 cameo系統
發動機自動標定及執行的工具。能自動調整ecu的標定引數如點火提前角、空燃比、進排氣凸輪相位及cbr控制狀態等，便於標定引數的優化及標定時的資料採集。
4、 inca系統
發動機ecu標定工具，可調整點火提前角、空燃比、進排氣凸輪相位、cbr（可控燃燒速率）開關狀態等發動機執行引數。
5、 其他裝置儀器
汽缸燃燒壓力感測器、進氣溫度感測器、進氣壓力感測器、排氣溫度、排氣壓力感測器、空燃比分析儀、線性氧感測器及排放分析儀等。
二、 試驗內容與方法
1、 全負荷優化試驗
全負荷試驗主要驗證發動機的最大功率、最大扭矩及最低燃油消耗bsfc（全負荷燃油消耗率）。調整點火提前角、空燃比、進排氣凸輪相位等引數，使發動機發揮出最優性能。
a） 不同進氣歧管的外特性試驗
細長的進氣歧管有助於提高低速段的扭矩，粗短的進氣歧管有助於提高高速段的扭矩。
b） 不同凸輪軸（不同型線、公升程）的全負荷試驗
vvt（variable valve timing ）：
vvt的作用：降低燃油消耗、降低排放、提高燃燒穩定性、提高功率和扭矩輸出。
通過改變凸輪軸相位可控制內部egr率，（重疊角大時，內部egr率大）當內部egr率大時要得到相同的功率輸出必須，增大節氣門開度，這將使進氣管內的絕對壓力公升高，減小節流損失，提高燃油經濟性。
通過控制內部egr率，可顯著的降低nox的排放量，hc的排放量只是稍微提高。
發動機怠速時，為了得到良好的燃燒穩定性，需要較小的重疊角，大負荷時為了得到較大的功率輸出，需要較大的重疊角，但此時由於一部分燃油進入排氣系統內會犧牲燃油經濟性。
較早的進氣閥關（ivc）有利於低速段扭矩的輸出，不利於高速扭矩的輸出。較早的排氣閥開（evo）有利於減少幫浦氣損失，但是較早的evo減少了膨脹衝程，沖掉了減少的幫浦氣損失，降低了imep。因此，低速時需要較遲的evo，高速時需要較早的evo。
大的進排氣閥重疊角，有利於發動機高速換氣，但是活塞與進排氣閥的間隙尤其是怠速的穩定性限制了允許的重疊持續期。
c）不同壓縮比的全負荷試驗（不同活塞、燃燒室）
c） 不同排氣系統的全負荷試驗
主要驗證發動機排氣背壓對發動機效能的影響，。
d） 不同進氣系統的全負荷試驗。
主要驗證發動機進氣系統壓降對發動機效能的影響。
2、 部分負荷優化試驗（主要以工況點2000rpm/2bar bmep為主，其他如1500rpm/2bar、1500rpm/4bar、2000rpm/4bar、3000rpm/2bar、3000rpm/3bar、3000rpm/4bar）
調整發動機點火提前角、空燃比、進排氣凸輪相位等發動機執行引數，使發動機發揮出最優性能。部分負荷主要檢驗發動機的燃油經濟性（bsfc）、燃燒穩定性（cov of imep）、排放水平（pco、phc、pnox）。
1）不同cbr結構的部分負荷試驗。
cbr（control burned rate）：cbr發動機的氣道由切向氣道與中型氣道組成，（切向氣道形成渦流，中性氣道形成滾流），部分負荷時通過關閉中性氣道，使空氣只從切向氣道進入氣缸，從而形成較強的紊流，可使燃燒加快。燃燒速度快可提高燃燒穩定性，此時可適當推遲點火提前角以提高排氣溫度，加快三元催化器的起燃，同時推遲點火提前角也能降低hc的排放。
cbr的另外優點是可與vvt相配合，達到節油的目的，通過改變凸輪相位，可適當增大內部egr，內部egr的增大會使燃燒速度降低，燃燒穩定性降低，但這可通過cbr來補償。
調整點火提前角、空燃比、進排氣相位等引數，使發動機發揮出最優性能。
2）不同凸輪軸的部分負荷試驗
3）不同進氣歧管的部分負荷試驗
4）不同壓縮比的部分負荷試驗
3、 噴油目標試驗
不同工況下，燃油霧化良好，油束處於氣道中心，儘量減少濕壁，濕壁面積大會使機油稀釋嚴重和hc的排放公升高。
4、 火花塞選擇試驗
三、 主要試驗資料及分析
1、 mfb50% (mass fraction burned 50%、ca atdc)
為了得到最佳燃燒熱釋放率mfb50%應處在上止點後8度，對應的燃燒最高壓力點應在上止點後12度附近，此時發動機的燃油經濟性、燃燒穩定性最好，其位置可通過點火提前角調整，點火角提前其位置提前，點火角推遲其位置推遲。在低速低負荷區域，mfb50%能達到止點後8度的位置，但在高速高負荷時由於爆震等原因，要遲於上止點後8度。
2、 sa（spark advance、ca btdc）
點火提前角，調整點火提前角應盡可能使mfb50%應處在上止點後8度的位置，如果發生爆震則要推遲點火角。點火角過大會發生爆震或處於爆震極限，檢查點火角是否適當的方法是：缸壓曲線的波動振幅應小於不同轉速的規定值（一般規律：
發動機轉速n千轉，允許壓力波動振幅值為n bar）。另外點火提前角滯後會使排溫公升高，高速高負荷必須注意。
3、 bmep（brake mean effective pressure、bar）
制動平均有效壓力是通過發動機台架的制動力矩計算得到，其值一般與進氣管絕對壓力有如下關係：進氣壓力1bar時平均制動有效壓力為10-11bar，進氣壓力為1.6bar時平均制動有效壓力為16-17bar。
4、 imep （indicated mean effective pressure、bar）
指示平均有效壓力，通過缸壓感測器的壓力訊號，計算得到。
5、 fmep （friction mean effective pressure、bar）
摩擦平均有效壓力fmep= imep- bmep。fmep值過大將會影響發動機的功率扭矩輸出，1.6l cbr vvt發動機在額定功率點的理想值為1.6~1.7 bar。
6、 pmep （pumping mean effective pressure、bar）
幫浦氣平均有效壓力，提前開啟排氣閥可降低幫浦氣損失，但有可能縮短作功衝程，減小指示平均有效壓力。
7、 cov of imep（coefficient of vibration of imep）
該值主要是評定發動機部分負荷與怠速時燃燒穩定性的重要指標，其值越小燃燒越穩定，一般地，燃燒速度越快其值越小。低速低負荷時其值較大，高負荷時其值較小。2000rpm/2bar時其限值為5%，怠速時其限值為20%。
8、 bsfc（brake specific fuel consumption）
評價發動機燃油經濟性的重要指標，全負荷工況點的最低值為275g/kw*h（此時空燃比應小於1），2000rpm/2bar時其限值為372-399g/kw.h（ron 95）。
9、 max pressure rise（bar /ca）
平均壓力上公升率，當點火角設定的過早時，平均壓力上公升率增大，輸出扭矩增大，油耗降低，但燃燒雜訊變大，工作粗暴，因此需對此限制。1.6l cbr vvt和2.
0ltci gdi發動機的最大值為4bar/ca。
10、 lambda
空燃比有實測空燃比和通過排放分析儀計算的空燃比兩種，。
部分負荷空燃比為1；全負荷時為了得到較大的扭矩輸出需將空燃比加濃，一般情況下空燃比為0.9時，發動機的輸出功率較大；高速高負荷時，為了降低排氣溫度而將空燃比設的更加濃，可為0.85，空燃比加濃排氣溫度降低的原因主要是燃油蒸發吸收部分熱量，另外空燃比過濃將會使燃燒不充分，而是排氣溫度降低。
11、 噴油正時
對於直噴發動機，噴油正時比較重要。因為當加大氣門重疊角時，可利用新鮮空氣將廢氣盡可能排除，然後開始噴油，這樣避免了燃油隨新鮮空氣進入排氣系統，因此適當的噴油正時可以提高燃油經濟性。有一點要注意，由於一部分新鮮空氣未參加燃燒便進入排氣系統，這使排氣系統中氧感測器的測得空燃比值高於實際燃燒的空燃比值。
12、 最大燃燒爆發壓力
最大燃燒爆發壓力過大，活塞、曲軸等運動件的強度也必須提高，否則容易損壞。1.6l cbr vvt 發動機的最高燃燒爆發壓力70bar、2.
0ltci gdi最大燃燒爆發壓力90bar。
13、 發動機最大功率
滿足開發目標。1.6l cbr vvt發動機的開發目標為87kw/6200rpm （ron 95），2.
0l tci gdi發動機的開發目標為144kw/5500rpm（ron 95）。
14、 發動機扭矩
滿足最大扭矩的開發目標，低速段扭矩的開發目標。最大扭矩點的轉速不要太高一般小於4500rpm，低速段的扭矩較低，會影響整車的加速效能。
1.6l cbr vvt 發動機的最大扭矩開發目標值為147 nm/4300rpm、低速段扭矩的開發目標值為121 nm / 1500rpm（ron 95）；
2.0l tci gdi 發動機的最大扭矩開發目標值為290nm/1800rpm、低速段扭矩的開發目標值為249 nm/1500rpm （ron 95）。
15、 pco
其排放量主要與空燃比有關，空燃比濃排放量公升高。
16、 phc
點火角推遲排放量降低，空燃比濃排放量公升高。
17、 pnox
燃燒溫度高，氮氧化物的含量高。通過內部egr可顯著降低其含量。
18、 co2
19、 o2
一般排氣中氧氣的含量在1%內，則說明燃燒正常，可通過此數值方便的判斷發動機工作狀態是否正常。
20、 發動機出水溫度
一般控制在90攝氏度。
21、 發動機進水溫度
進出水溫的差在4攝氏度比較合理，說明發動機的冷卻系統的冷卻能力滿足要求。
22、 發動機機油壓力
機油壓力正常保持在4-5 bar。
23、 機油溫度
一般控制在90攝氏度，最高溫度不能超過140度。
24、 環境壓力
25、 空濾口溫度、壓力
空濾口溫度一般控制在標準溫度25度。
26、 進氣軟管溫度、壓力
27、 進氣管溫度、壓力
全負荷試驗時，進氣歧管的壓力與環境壓力的差值不能太大，否則將影響發動機的充氣效率也就影響了發動機的功率輸出，1.6l cbr vvt發動機的限值為25-30mbar。
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