冲程
汽车发动机有四个冲程，吸气，压缩，做工，排气。 为何是这4个呢？
热机要工作，必须要燃烧，燃烧就要空气。废气要排出，所以吸气排气是必须的。 但是为何要先压缩呢？
原来早期阶段，热机是没有压缩这个阶段的。但是奥托发现了压缩能提高热效率。 于是奥托发明了四个阶段循环的发动机。后来这4个循环就被称作奥托循环。
后来这4个循环，被热力学理论解构。也就是上图的4条线构成的框。热机对外的做工，就体现在这个框里。
如果有教科书说是因为热力学的4个循环指导了内燃机的设计，那肯定是不对的。是先有的内燃机的设计，后来才有理论去解释。而有了理论后，后续的迭代开发才会使用理论来指导改进。
吸的不是空气
在奥托循环里，发动机吸气冲程吸入气缸的不是空气。而是汽油和空气的混合气。 为何不是吸的纯空气，然后在压缩的时候再注入汽油呢？
因为发明汽油机的那个年代，还不存在燃油的高压喷嘴。而非高压喷嘴，就无法雾化燃油。 没有雾化的燃油，就没法迅速的爆燃。所以那个年代就是靠汽油的挥发性，让空气通过一个叫化油器的东西来吸入汽油。
而汽油发动机的上限，就被这个吸入混合气的过程给锁死了。
因为汽油发动机吸入的是混合气，所以汽油发动机就不能无限提高压缩比。 因为气体被压缩就会升温。而奥托循环必须要在做工冲程里燃烧汽油。 就要限制压缩循环里混合气的温升。不然混合气提前爆燃，就破坏了热力学循环。
经过实验发现汽油发动机的极限压缩比在 12：1。超过就很容易让混合气提前爆燃。
如果吸入的是纯粹的空气，就可以无限提高压缩比了。高压缩比带来的是更高的热力学效率和更大的动力。这个想法指导下，发明出来的发动机就是 “压燃发动机”，但是压燃发动机在很长一段时间内，都只能使用柴油作为燃料。而无法使用汽油。
所以汽油发动机就一直停留在吸混合气阶段。而只要吸的是混合气，就无法提高压缩比。
为何要先压缩
我不用热力学的晦涩知识，就用最一般最容易理解的话来讲，为何要压缩。
燃料在密闭腔室燃烧会产生高温高压的空气。这这个高温高压的空气就有了推动活塞做工的动力。 随着活塞被空气推动，热空气的温度和压力都会下降。理论上来说，这股热空气可以一直膨胀到温度等于室温，压力等于大气压。但是，活塞是有阻力的。温度下降到一定程度后，这股热气的压力就无法推动活塞了。这个无法推动活塞的废气，温度依旧高达600 - 800 度。
所以，未点燃的混合气温度越接近废气的温度，则燃料的化学能就越是被活塞提取利用了。 如果未压缩，那么燃料燃烧的化学能，有一大部分就留存在废气的温度里。 而压缩提前让混合气的温度提高。那么此时化学能就更多的被利用于推动活塞做工。也就是提高了燃料的能源利用率。
如果让混合气在点燃前的温度就和排气的温度一样，就意味着燃料的化学能被全部利用了。当然这并不表示引擎的效率达到了 100%，因为压缩本身就要使用掉一部分机械能。
为何油门其实是气门
发动机并不总是要 100% 的干活。很多时候，他都要少干活。 控制发动机干活多寡的东西俗称油门。但是油门实际上并不控制喷油量。 油门直接控制的，是进气量。然后由于汽油发动机需要始终如一的空燃比，所以喷油器会减少喷油。 减少喷油是减少吸气的结果。
如果油门控制的是喷油，而进气量不变，就很容易导致在小油门的情况下发生富氧燃烧。 也就是氧气的量大大超过燃油的量。
正如缺氧燃烧会产生一氧化碳一样，富氧燃烧一样会产生污染物氧化氮。 为了减少尾气中的氮氧化物和一氧化碳，汽油和空气必须按比例混合。既不能让空气多，也不能让汽油多。
所以，减少发动机出力，不能只靠减少喷油。而必须同步减少吸气量。
恰恰汽油发动机调节功率靠的是调节进气量，导致汽油发动机实际压缩比是动态变化的。 动态变化的压缩比又导致汽油发动机无法采用“压燃”。
而柴油污染大，恰恰是因为压燃的特点导致柴油在小油门下，是富氧燃烧。而大脚轰油门的时候，又是富油燃烧。导致不管是小油门还是大脚油门，都会产生严重的污染。
大脚油门下排的黑烟，要靠“颗粒捕捉器” 去除未燃烧的碳。 小脚油门下排的氮氧化物，要靠 “尿素” 去除。
如果要让柴油机减少污染，就只能让柴油机以固定的空燃比燃烧。。。 也就是固定扭矩使用。然而除非只用来当增程器，否则如此工况是断不可能满足的。
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