對(duì)車(chē)感興趣或者打算買(mǎi)車(chē)的朋友應(yīng)該聽(tīng)過(guò)阿特金森循環(huán)或者米勒循環(huán)這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。雖然聽(tīng)起來(lái)挺高,但是聽(tīng)了銷(xiāo)售顧問(wèn)的話(huà),他們總覺(jué)得很迷茫。最重要的是,聽(tīng)了介紹,我并沒(méi)有完全理解這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)這篇文章,車(chē)叔帶大家去了解這幾種循環(huán),并說(shuō)明它們的優(yōu)缺點(diǎn),方便人們?cè)谫?gòu)買(mǎi)過(guò)程中做出理性的判斷,而不是被各種包裝手法所迷惑。
奧圖循環(huán)
奧托循環(huán)可以說(shuō)是四沖程內(nèi)燃機(jī)的基本循環(huán)。奧托循環(huán)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、膨脹和排氣四個(gè)沖程組成。在奧托循環(huán)的每個(gè)沖程中,活塞沖程保持不變。也是恒容加熱的理想熱力循環(huán)。
也是主流內(nèi)燃機(jī)的基本工作原理。雖然不同廠家在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上各有千秋,但都是基于奧托循環(huán)。
奧托循環(huán)具有運(yùn)行平穩(wěn)、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、無(wú)需對(duì)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行特殊調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)高功率增加、發(fā)動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下功率輸出良好等優(yōu)點(diǎn)。但是它也有缺點(diǎn),就是燃油效率比較差,已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)代社會(huì)的需求。
阿特金森循環(huán)
阿特金森循環(huán)應(yīng)該是朋友們聽(tīng)過(guò)比較多的一種內(nèi)燃機(jī)循環(huán),尤其是這種技術(shù)在豐田車(chē)型中經(jīng)常被提及。在理解阿特金森循環(huán)之前,首先要了解壓縮比和膨脹比。所謂壓縮比,就是在壓縮沖程中,活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)的氣缸容積與活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的氣缸容積之比;膨脹比是指做功沖程結(jié)束時(shí)的氣缸容積與做功沖程開(kāi)始時(shí)的氣缸容積之比。在奧托循環(huán)中,壓縮比與膨脹比相同,對(duì)提高燃油效率沒(méi)有起到積極的作用。在阿特金森循環(huán)中,膨脹比會(huì)大于壓縮比,這意味著在壓縮沖程較短的情況下,它可以有更長(zhǎng)的工作沖程,相當(dāng)于在壓縮沖程中獲得更多的能量。這直接提高了燃油效率。
阿特金森循環(huán)最早是由英國(guó)工程師詹姆斯·阿特金森發(fā)明的。在這個(gè)循環(huán)開(kāi)始的時(shí)候,阿特金森自己設(shè)計(jì)了一套超復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu),使得活塞的工作行程大于活塞的壓縮行程。雖然他的想法和設(shè)計(jì)很有天賦,但是這種復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn),后期的維護(hù)也很麻煩。
但總有一些品牌喜歡展示技術(shù),熱衷于實(shí)現(xiàn)這種復(fù)雜的機(jī)制。畢竟更難的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可以批量生產(chǎn),更何況相對(duì)簡(jiǎn)單的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)本田的反復(fù)努力,終于造出了本田的EXLink系列發(fā)動(dòng)機(jī),但可惜的是,這款發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速只能維持在2000轉(zhuǎn)/分左右,而且這款發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法通過(guò)提速來(lái)擠壓更多的動(dòng)力,所以這款發(fā)動(dòng)機(jī)不實(shí)用,本田最終不得不放棄這款最忠于阿特金森原型車(chē)的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)。
此后,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)延遲關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)。在阿特金森循環(huán)中,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始?jí)嚎s沖程時(shí),進(jìn)氣門(mén)不會(huì)立即關(guān)閉,而是在壓縮沖程持續(xù)一小段時(shí)間后再次關(guān)閉,此時(shí),一部分混合氣將從進(jìn)氣管?chē)娚涞綒飧字小U嬲膲嚎s沖程會(huì)從進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉開(kāi)始,所以做功沖程自然會(huì)比壓縮沖程長(zhǎng)。這樣,阿特金森循環(huán)的燃燒效率大大提高。
但是阿特金森循環(huán)也有一些缺點(diǎn),就是低扭轉(zhuǎn)弱。在壓縮沖程中,一部分已經(jīng)稀薄的混合氣也被噴出,使得燃燒更加困難,因此阿特金森循環(huán)更適合發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷的中高速工況。
米勒循環(huán)
米勒循環(huán)的原理與阿特金森循環(huán)一致,使發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹比大于壓縮比,從而提取更多的動(dòng)力,但其實(shí)現(xiàn)方式略有不同。在米勒循環(huán)的進(jìn)氣過(guò)程中,通過(guò)提前關(guān)閉進(jìn)氣門(mén),實(shí)際進(jìn)入氣缸的混合氣小于理論值,起到降低發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比的作用,使膨脹比大于壓縮比,從而燃燒效率相應(yīng)提高。而且,由于提前關(guān)閉進(jìn)氣門(mén),米勒循環(huán)可以適當(dāng)冷卻氣缸內(nèi)的油氣混合物,因此米勒循環(huán)也可以有效改善內(nèi)燃機(jī)的爆震現(xiàn)象。
但米勒循環(huán)也有缺點(diǎn),因?yàn)檫M(jìn)入氣缸的混合氣不會(huì)形成很強(qiáng)的湍流,所以會(huì)出現(xiàn)和阿特金森循環(huán)一樣的問(wèn)題,即高負(fù)荷下動(dòng)力不足。
但現(xiàn)階段日本品牌實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)和阿特金森循環(huán)的方式基本相同,都是通過(guò)延遲關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)來(lái)降低壓縮比。馬自達(dá)只注冊(cè)了米勒循環(huán),所以為了避免專(zhuān)利,其他品牌會(huì)把自己的循環(huán)稱(chēng)為阿特金森循環(huán)。最忠于米勒循環(huán)原型的是大眾品牌發(fā)動(dòng)機(jī),它往往通過(guò)提前關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。
但在買(mǎi)車(chē)過(guò)程中,朋友們不用擔(dān)心各種循環(huán)的缺點(diǎn),因?yàn)楦鞔笃放贫紩?huì)通過(guò)復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)在阿特金森/米勒循環(huán)和奧托循環(huán)之間切換發(fā)動(dòng)機(jī),以彌補(bǔ)各循環(huán)的弱點(diǎn),保持車(chē)輛處于動(dòng)態(tài)高效的狀態(tài)。
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