文/秦明
明明相同排量的发动机。为什么有的更省油。有的动力更充沛？厂家调校是一方面。发动机本身的条件也是一方面。发动机有三种循环比较流行。分别是阿特金森循环。米勒循环。奥托循环。这三种循环有的注重动力。有的注重燃油经济性。还有的是比较均衡。那就让我们来了解一些在这三种循环究竟有何不同之处。
奥托循环又称四冲程循环。四冲程就是由吸气过程。压缩过程。膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成。首先活塞向下运动。进气门打开。空气进入气缸与汽油燃料混合。关闭进气门。活塞向上运动压缩混合气体。然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体。燃烧气体产生的高能量的推力推动活塞向下运动。完成做功冲程。最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。
在发动机的四个冲程当中。压缩冲程是消耗能量的。做功冲程则是释放能量并转换为动能。于是就有人想着减小压缩冲程当中消耗的能量。同时在做功冲程中释放更多的能量。在气缸容积和活塞运动半径不变的情况下。就想到了增大做功行程和减小压缩行程的方法。米勒循环和阿特金森循环就是采用了做功行程>压缩行程。也就是我们常说的膨胀比大于压缩比。
米勒循环采取的是提前关闭进气门的做法。在活塞还未运行到最下面的止点时。就关闭进气阀门。这样就会导致吸入的进气量明显少于正常进气量。那进气行程就是上止点到进气门关闭时活塞所在的位置。这也就是压缩的行程。相比从下止点开始压缩。米勒循环的压缩进程更短。但做工行程依旧是从上止点到活塞运行的下止点。显然做功行程比压缩行程要长。这是燃烧做的功转换出来的都是有效做功。能够更有效的利用气体燃烧后产生的高压。提高热效率。自然燃油效率要比奥托循环更高一些。
同样的阿特金森循环与米勒循环一样都是采用相同的原理。不过阿特金森循环采取的是延迟关闭进气门的做法。通过发动机气门相位调节器来控制进气门晚关。取代了复杂的连杆机构。在进气行程结束后进气门继续保持开启状态。当活塞运动到下止点并向上运动。就会将部分混合后的气体从进气门排出去。那进气行程就变成了上止点到进气门关闭时活塞所在的位置。同样压缩行程缩段。做工行程保持不变。
米勒循环和阿特金森循环两种不同的方式都实现了膨胀比大于压缩比的效果。虽然最终的目的都达到了。但带来的结果却不完全相同。阿特金森循环将气体吸入又排出的方式。导致无法使用涡轮增压器对发动机功率进行提升。涡轮增压将压缩后的气体推入发动机内。但气缸又在不断吐出混合气体。这种你推我吐的方式。会给双方都带来损耗。所以涡轮增压往往都是配合米勒循环发动机使用。大众发动机就尤为喜欢这样的组合。
这种吸了又吐的方式。导致阿特金森循环燃烧时产生的能量也减少。动力性能也会打折扣。随着技术发展。混动系统的到来。让阿特金森循环重见天日。因为混动系统搭载了额外的一台驱动电动。能够弥补阿特金森循环带来的动力损失。同时还能具备阿特金森循环省油的优点。
并且混动车型在车辆起步阶段。由电动机代替发动机驱动。再一次弥补了阿特金森循环发动机低转下的动力性不足。而到了中高速匀速行驶时。又辅助阿特金森循环发动机。提高热效率。就比如比亚迪DM-i混动系统的晓云发动机采用阿特金森循环能让发动机热效率达到43%左右。所以市面上混动车都采用了阿特金森循环发动机。
米勒循环和阿特金森循环发动机目前应用非常广泛。无论是哪种循环也都是为了能够让发动机更好地燃烧。米勒循环更能配合增压器使用。而阿特金森循环也在混动系统找到了驱动电机搭档。奥托循环相对于另外两种循环。虽然具有更好的动力动力。但热效率也是最低。用武之地则就在入门车型和高性能发动机上。
