摘要：主要分析汽油发动机主要工作参数对工作性能的影响，为样机的调试以及改进提供了理论指导，从而减少了试验的盲目性，缩短了试验周期，降低了工作量。
关键词：发动机；性能参数；优化
在当今能源短缺，为了降低发动机对石油的消耗和对环境的污染，世界各国均在寻求和研究内燃机的代用燃料。在醇类燃料中，从原料来源、生产过程以及生产能量消耗等角度来考虑，甲醇作为内燃机代用燃料比乙醇具有更多的优越性。汽油机的良好替代燃料甲醇具有比汽油更高的辛烷值, 允许使用更高的压缩比, 因此甲醇是一种高效燃料由于燃料分子中含有少量的氧, 可以实现清洁燃烧, 因而甲醇还是一种清洁燃料。在油价不断攀升的形势下, 甲醇燃料的优势日渐突出世界各大汽车公司都曾对甲醇的车用技术进行了积极的研究与开发, 提出了不同的方案。我国从世纪年代开始, 也对甲醇燃料的应用开展了广泛的研究。
汽油发动机的一些结构参数对其性能有较大的影响。甲醇发动机是比较典型的汽油发动机，通过性能计算和结果分析，可对这些参数进行优化，获得较为理想的发动机性能参数，对汽油发动机的设计和试验有指导作用。下面在整机模型可靠的基础上，先后改变压缩比、点火提前角、配气相位，通过计算，分析它们对发动机性能的影响，指出存在的问题，并提出相应的改进意见。
一．汽油发动机工作原理
汽油机是将汽油和空气混合成可燃混合气，然后进入气缸用电火花点燃。四行程汽油机的每个工作循环均经过如下四个行程。
1.进气行程 在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸入气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。
由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到370—400K。
2.压缩行程 进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩行程结束。
压缩终了时，混合气温度约为600～700K，压力一般为0.6～1.2MPa。：混合气被压缩之后，密度增大，压力和温度迅速升高，为燃烧创造了良好条件。
3.作功行程 当压缩冲程临近终了时，火花塞发出电火花，点燃可燃混合气。由于混合气迅速燃烧膨胀，在极短时间内压力可达到3～5MPa，最高温度约为2200～2800K。高温、高压的燃气推动活塞迅速下行，并通过连杆使曲轴旋转而对外作功。
在作功行程中，活塞自上止点移至下止点，曲轴转至一周半。随着活塞下移，活塞上方容积增大，燃气温度、压力逐渐降低。作功行程终了时，燃气温度降至1300～1600K，压力降至0.3-0，5kPa。
4.排气行程 混合气燃烧后成了废气，为了便于下一个工作循环，这些废气应及时排出气缸，所以在作功行程终了时，排气门开启，活塞向上移动，废气便排到大气中。当活塞到达上止点时，排气门关闭、曲轴转至两周，完成一个工作循环。
由于废气受到流动阻力及燃烧室容积的影响，不可能完全排尽。所以排气终了时，气缸内废气压力总是高于大气压力，约为0.105～0.115MPa，温度为900～1200K。留在缸内的废气，称残余废气，它对下一循环的进气行程是有妨碍的，因此要求排气尽可能干净。
综上所述，四行程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功和排气四个过程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。
二．压缩比对发动机性能的影响
压缩比是影响发动机性能指标的一个重要结构参数。它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体的压缩程度。压缩比越大，表示气体被压缩得越厉害，压力和温度升高得越快。高压缩比，可使发动机的循环热效率上升，指示功率增大。但是点燃式发动机受爆燃的限制，采用的压缩比往往偏低。通过模拟计算，获得气体发动机在n=3800r/min时，不同压缩比（ε=7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11）下的工作过程参数和性能数据。从图1、图2可看出，在压缩比由7变化到11的过程中，发动机的最高燃烧压力和有效功率均呈上升趋势，说明压缩比的提高对改善燃烧有利。并且，随着压缩比的提高，发动机的循环热效率增大，见图3。

由图4和5可以看出，随着压缩比的不断提高，发动机输出扭矩也不断增大，但是有效燃油消耗率却在不断的减小。这表明随着压缩比的升高不仅可以提高甲醇裂解气发动机的动力性能，而且改善了发动机的经济性。
结合图1和6可以看出，压缩比的提高使发动机的排气温度降低。随着发动机最高燃烧压力的增大，排气温度却不断的降低。这是由于：压缩比的提高，使得最高循环压力急剧升高，且热能转化的有用功增加，从而使排气温度降低。压缩比的提高可以改善发动机的热负荷尤其是降低排气门以及阀座处的温度。