深度解讀發(fā)動機-阿特金森和米勒循環(huán)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上深度解讀發(fā)動機 阿特金森和米勒循環(huán)· 字號2011年10月08日05:29 來源：|將本文轉(zhuǎn)發(fā)至：轉(zhuǎn)發(fā)到和訊微博|轉(zhuǎn)發(fā)到新浪微博|轉(zhuǎn)發(fā)到搜狐微博|轉(zhuǎn)發(fā)到騰訊微博|轉(zhuǎn)發(fā)到QQ空間|轉(zhuǎn)發(fā)到人人網(wǎng)|轉(zhuǎn)發(fā)到豆瓣網(wǎng)|轉(zhuǎn)發(fā)到手機怎樣有效地利用燃油產(chǎn)生的能源，是提升發(fā)動機效率的一大關(guān)鍵，自發(fā)動機誕生之日起，這個課題就一直在進行。從19世紀末的阿特金森循環(huán)，到上世紀40年代的循環(huán)，壓縮比這個原本恒定的數(shù)值，被一種“另類”的運轉(zhuǎn)機制打破。話題又一次扯到“壓縮比”這個問題上。想要提升動力，提高壓縮比是一個手段。想要提高燃油經(jīng)濟型，提高壓縮比也是一個手段。但壓縮比不能無限提升，而

2、且在發(fā)動機歷史中的“遠古時代”，這個問題就更難解決了。不過人類的智慧經(jīng)常另辟蹊徑，既然無法提高壓縮比，那就把“膨脹比”搞大。 阿特金森循環(huán)發(fā)動機1882年，James Atkinson發(fā)明了一款發(fā)動機，與當時的奧托循環(huán)發(fā)動機不同的是，這款發(fā)動機壓縮行程和做功行程時，活塞的位移是不一樣的。阿特金森發(fā)動機使用了較為復(fù)雜的連桿作為動力從活塞到曲軸的輸出，而活塞實際行程如下圖所示（阿特金森發(fā)動機活塞行程較長，動畫中未予表現(xiàn)）。活塞行程由藍黃紅綠四個色塊表示，依次為：吸氣、壓縮、做功、排氣四個行程這種設(shè)計很巧妙，用不同的連桿機制協(xié)同工作，使得各個行程幅度不同，不僅有效的改良了進排氣情況，膨脹比大于壓縮比

3、更是阿特金森發(fā)動機最大的特點。更長的膨脹行程可以更有效的利用燃燒后廢氣仍然存有的高壓，所以燃油效率也比奧托循環(huán)更高一些。連桿的引入不僅影響了活塞行程，作用在曲軸上的力矩發(fā)生了改變但復(fù)雜的連桿在體積上和故障情況都不如奧托發(fā)動機，所以在汽車上未能普及，不過船用、發(fā)電等大型柴油機在很大程度上借鑒了阿特金森發(fā)動機這種特性，可謂失之東隅收之桑榆。至于用晚閉進氣門的方式，讓壓縮比小于膨脹比的形式是否存在于阿特金森發(fā)動機，目前無從考證（很多文獻都認為阿特金森循環(huán)運用了晚閉進氣門這個方式，但并無依據(jù)，連桿機構(gòu)對壓縮比的調(diào)整和較長的活塞行程才是阿特金森發(fā)動機的特色），但真真正正運用這種技術(shù)的，是下面這種發(fā)動機。

4、 米勒循環(huán)發(fā)動機1940年，miller重拾這種不對等膨脹/壓縮比發(fā)動機，但舍棄了復(fù)雜的連桿結(jié)構(gòu)，而是采用配氣時機來制造這種效果。其解決方式為：在吸氣沖程結(jié)束時，推遲氣門的關(guān)閉，這就將吸入的混合氣又“吐”出去一部分，再關(guān)閉氣門，開始壓縮沖程。上圖為常規(guī)奧拓循環(huán)發(fā)動機配氣相位，下圖為米勒循環(huán)配氣相位對比常規(guī)發(fā)動機，米勒循環(huán)進氣門晚閉，將吸入氣體部分反流排出，排氣門晚開，使做功時間加長這么簡單的控制一個氣門開閉的時機就制造了膨脹比大于壓縮比的效果，相比傳統(tǒng)奧托循環(huán)發(fā)動機，廢氣蘊含的能量得以利用。（ps：難道當年阿特金森不會想到用這種方式實現(xiàn)嗎？私認為應(yīng)該是因為奧托循環(huán)發(fā)動機的專利的問題，因而阿特金

5、森不得不那么做，而到了米勒的年代，奧托發(fā)動機的專利已經(jīng)過期了。）1-2-3-4為傳統(tǒng)發(fā)動機PV圖，6-2-3-5為阿特金森/米勒循環(huán)PV圖陰影部分可以理解為阿特金森/米勒額外的活塞行程及其利用的能量 這類發(fā)動機的缺陷很多讀者會意識到，有了可變進氣正時技術(shù)，這種技術(shù)是非常容易實現(xiàn)的，但為什么這種技術(shù)未能普及廣泛發(fā)動機之上呢？其原因如下：1、 獨特的進氣方式讓低速扭矩很差在低速時，本來就稀薄的混合氣在“反流”之后變得更少，這讓該類發(fā)動機低速扭矩表現(xiàn)很差，用于車輛起步顯然動力不夠，誰都不愿意自己的愛車輸在起跑線上，廠商也不愿因此而讓自己的商品落后于別家。2、長活塞行程不利于高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)較長的活塞行程確

6、實可以充分的利用燃油的能量，提升經(jīng)濟性，但也因此限制了轉(zhuǎn)速的升高，加速性能也變差，并且“升功率”這個性能指標會很低。而追求性能，尤其是追求高速性能的賽車發(fā)動機，往往行程與活塞直徑的比值會很低。在民用車上，為了平衡，通常行程與缸徑兩個數(shù)據(jù)是接近的。這就讓阿特金森/米勒循環(huán)發(fā)動機的處境非常尷尬，只在轉(zhuǎn)速的中間階段才能有效發(fā)揮動力，這對于每天在路況復(fù)雜的城市中形式的汽車非常不利，所以普通汽車不會使用這種技術(shù)。但還有很多不平凡的汽車。 現(xiàn)代阿特金森/米勒循環(huán)發(fā)動機從現(xiàn)實情況來看，目前市面上鮮有阿特金森循環(huán)發(fā)動機。雖然豐田普銳斯宣稱使用了阿特金森發(fā)動機，但從實際結(jié)構(gòu)來看，本質(zhì)上是米勒循環(huán)的方式。這是因為

7、在1993年，馬自達重拾米勒循環(huán)發(fā)動機，裝備量產(chǎn)車上，為避免更多的麻煩，豐田只能說自己是阿特金森循環(huán)了。不過兩家公司走的是兩個不同的思路，馬自達使用米勒循環(huán)發(fā)動機是為了用這種方式降低爆震提升動力，因而裝備了機械增壓器來進一步提升動力（很令人費解）。而豐田普銳斯是以節(jié)油為目的，發(fā)揮了阿特金森/米勒循環(huán)發(fā)動機的實質(zhì)優(yōu)勢。使用了機械增壓的米勒循環(huán)Mazda 2.3S發(fā)動機該款發(fā)動機裝備在mazda Millenia之上因為阿特金森/米勒循環(huán)發(fā)動機這種充分利用能源的特點，故被各種節(jié)油的混合動力車型看中，它們并不在乎低速的“不在狀態(tài)”和高速的“不中用”，因為這兩個時段有電動機在為車輪提供動力，發(fā)動機的大多時段都是在發(fā)電，所以發(fā)動機可以在在油耗最優(yōu)異的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。用電動機的大扭矩彌補動力的缺陷，互補之后的動力總成，讓混合動力車在動力和經(jīng)濟型上都有著突出的表現(xiàn)。然而想要通過阿