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阿特金森循環發動機效率高

汽車 更新时间:2024-07-18 23:32:23

首先要說阿特金森循環并沒有您想象的那麼好;其次豐田已經将阿特金森循環用在了燃油車上;再其次阿特金森循環不能單獨存在,至少以目前的技術來看無法單獨存在,要麼在燃油車上與奧托組成雙循環形式、要麼配合電機組成混動,因為阿特金森循環(米勒循環)的功率密度有些太差,單獨存在會令駕駛者很頭疼!

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)1

阿特金身循環是個很古老的技術,如果它全方位的好,早就取代奧托循環了;豐田或者其它主機廠所搞的阿特金森循環的确做到了膨脹行程大于壓縮行程,但并沒有改變幾何的膨脹行程、壓縮行程,隻是通過更加成熟、完善的可變氣門技術模拟出了阿特金森循環的效果,但活塞的幾何膨脹行程依然等于壓縮行程,隻是利用進氣門延遲關閉(壓縮沖程進行了一部分之後,進氣門才會關閉),将可用空氣利用晚關的進氣門壓出一部分,之後進氣門關閉、已經上行一部分行程的活塞才真正意義上進入壓縮沖程,簡單點說純正的阿特金森循環的物理膨脹行程的确大于物理壓縮行程,但由于結構太過于複雜、易出故障而被雪藏;而現如今的所謂阿特金森循環隻是通過可變氣門技術将實際的壓縮行程縮小(物理壓縮行程不變),而模拟出了壓縮行程小于膨脹行程的效果,而省油的原理在于同樣的壓縮行程下、誰的膨脹行程更大,那麼誰就可以做更多的功,别問鄙人為什麼,工程熱力學上就是這麼寫的,所以阿特金森循環下燒更少的油、可以換來更多的功沒問題,但“功”的質量就與奧托存在明顯的不同了。。。

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)2

阿特金森循環可以看作有五個沖程

傳統奧托循環發動機有進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程,而阿特金森循環可以有進氣、晚關進氣門的壓縮排氣、壓縮、做功、排氣五個沖程(比喻),因為當活塞上行開始壓縮氣體的時候,進氣門還沒有關閉,所以一部分氣體被順着打開的進氣門壓出,所以這個過程并不屬于真正意義的壓縮沖程,而當活塞上行了一段行程後,進氣門徹底關閉,此時才算真正意義上進入壓縮沖程,由于活塞上行已經走了一段路程,所以真正壓縮沖程距離變短,所以這樣就縮短了壓縮沖程,同時由于壓縮行程的變短,導緻等效壓縮比也同時降低(正如下圖所示,實際壓縮行程變短,導緻缸内最大容積變小,所以最大缸内容積與燃燒室容積的比值同時變小,所以壓縮比變小)。。。

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)3

阿特金森循環的緻命缺點

阿特金森循環是存在缺點的,而這個缺點非常的緻命!還是那句話,如果阿特金森循環既省油、又能保證動力,那麼它早就取代奧托循環而成為内燃機首選循環方式了,之所以不能單獨存在就是因為其功率密度太低,單獨使用就等同于降排量一樣,而且阿特金森循環還沒有辦法配合增壓技術,道理也很簡單怎麼增壓也扛不住阿特金森的晚關進氣門往出吐啊,可用空氣都給吐出去了,還增什麼壓?而動力弱也同樣是由于其在真正進入壓縮沖程之前,将可用空氣吐出了一部分,空氣少了、燃燒還能保證麼?

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)4

發動機産生更強動力的本質是什麼?說到底就是在每一個循環、燒掉更多的燃油、單位時間内獲得更大的能量而已;比如一台2.0L自然吸氣發動機,每個氣缸0.5L,按照理想的空燃比14.7來計算,每個循環可以燒掉約0.034L的燃油,如果想增強動力,要麼增加排量、要麼上增增壓(不改變物理容積,而強行向氣缸内壓入空氣),這兩種方式都可以讓

每個循環的進氣量增加、從而燒掉更多的油、獲得更大的動力。。。

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)5

我們再來看看發動機在阿特金森循環狀态下都做了些什麼;還是用上文中2.0L自然吸氣發動機為例(阿循環配不了增壓,前文已經有提到過),每個氣缸0.5L,也就是說每個氣缸可以吸入最大為0.5L的空氣,結果由于進入假壓縮沖程時(上文提到的第五循環),吸入的0.5L空氣被壓出去一部分(進氣門沒關),假設壓出去0.2L(實際沒有這麼多),這個時候缸内的可用空氣變成了0.3L,如果還是按照理想空燃比14.7來計算,此時能噴出的燃油隻能達到0.020L,可以燒的混合氣體變少了,每循環産生的動力自然就低了,發動機的功率、扭矩自然都上不去了(不要去較真功率或扭矩,無論功率還是扭矩,都是靠燒更多的油獲得的,每循環可用混合氣量降低,功率、扭矩自然都會降低);如果上文例子中的2.0L全時阿特金森循環化發動機,它的實際排量相當于奧托循環的1.2L(當然這隻是個例子,但實際上2.0L純阿特金森發動機的動力至少趕不上1.6L的奧托循環發動機),這樣我們就有了一個比較準确的答案,我們花2.0L發動機的價格,買回了一個隻有1.2L排量動力的發動機,換做是您能同意麼?願意買麼?

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)6

所以單獨存在的阿特金森循環化發動機是不存在的,換句話說是沒有存在價值的,奧托循環發動機的排量是實打實的,說2.0L的排量就是2.0L的排量;而2.0L的阿特金森循環化發動機最多也就是1.4-1.6L排量的實際水平,這樣的産品誰會買?渦輪增壓技術之所以能得到廣泛推廣在于其以小博大,而阿特金森循環則完全是大不如小,所以豐田也好、其它主機廠也罷都不會令其單獨存在,單獨存在就完全是個廢品,所以阿特金森循環是會用在燃油車上,但不會單獨存在,而是和奧托組成了雙循環的方式,通過成熟的VVT技術,讓發動機在部分工況下,實現阿特金森化,比如車子在勻速行駛的時候,對功率、扭矩都無過大需求,這個時候就可以切阿特金森循環,而車子需要給油加速的時候,立刻切回奧托循環。。。

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)7

傳統的阿特金身循環發動機有兩大缺點,其一就是結構複雜(如上圖)、其二就是動力變現太疲軟;不過以現有技術倒是掃清了障礙,比如通過更加成熟的VVT(可變氣門正時)縮短了壓縮行程,從而在不改變發動機常規結構的情況下模拟出了阿特金森循環;又通過配合電機組成混動、配合奧托組成雙循環的方式來彌補動力不足的問題,加速工況用電機、或者是奧托循環,而阿特金森則用于勻速的工況,這樣一來阿特金森的短處就被彌補,而可以發揮省油的長處了;所以說阿特金森循環已經被豐田用在了燃油車上,隻不過不是單獨存在,而是與奧托組成了雙循環,實際上單阿特金森循環循環的發動機

沒有存在意義。。

阿特金森循環發動機效率高(阿特金森循環發動機這麼好)8

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