自1886年卡尔. 本茨申请了第一辆内燃机专利开始,汽车已经有130多年的发展史。在这130多年的发展历程中,发动机的发展速度最快。近几年,以日系车为代表的一大批优秀的发动机问世,丰田、马自达纷纷退出高热机效率和高压缩比发动机,D-4ST以及第二代创驰蓝天技术发动机。为什么这些发动机会有如此高的热机效率呢?其实与发动机的几种“循环”密不可分,它们是米勒循环、奥托循环、阿特金森循环以及奥托 阿特金森双循环。这些循环您了解多少?接下来我们来揭开它们的神秘面纱。
米勒循环
米勒循环是指通过改变气门的工作状态,提高气缸内可燃混合气的膨胀比,使膨胀比大于压缩比,最终完成使可燃混合气充分燃烧提高发动机热机效率的目的。
那么米勒循环是如何提高膨胀比,使膨胀比大于压缩比,进而实现可燃混合气的充分燃烧的呢?米勒循环是将进气门推迟关闭(也可以说控制进汽侧的VVT),这样的情况下,发动机在做压缩冲程时,一部分可燃混合气会被压回进气歧管,导致在压缩冲程过程中,可燃混合气的膨胀比大于压缩比,使得可燃混合气的压缩效果提升,提高可燃混合气的燃烧效果,提高热机效率。
阿特金森循环
阿特金森循环的目的与米勒循环一样,也是通过提高发动机的膨胀比,来实现可燃混合气的充分燃烧,提高发动机热机效率。那么阿特金森循环与米勒循环的区别是什么呢?
区别当然是实现膨胀比大于压缩比的方式不同。米勒循环是依靠控制进气侧的气门迟闭,来实现膨胀比的增大,而阿特金森循环则是通过相对比较复杂的机械结构来实现膨胀比的增大。阿特金森循环的发动机,曲柄连杆机构中曲轴和连杆采用特殊设计,通过机械结构改变发动机的膨胀比,最终实现可燃混合气的充分燃烧,提高热机效率。但是阿特金森循环由于结构过于复杂,稳定性较差,并不被看好,所以米勒循环应用的比较多。
奥托循环
奥托循环是指我们常见的发动机四个冲程。进气、压缩、作功以及排气,每个气缸完成四个冲程即完成一次工作循环。1876年德国工程师尼古拉斯.奥托利用此原理发明了四冲程发动机,因此把四冲程发动机的循环方式命名为奥托循环。奥托循环也同样离不开膨胀比与压缩比。只不过奥托循环最大的特点是膨胀比=压缩比。所以发动机在各种工况和使用条件下,都不会出现动力输出低,扭矩不足的现象。其优秀的稳定性也使其一直沿用至今。
双循环
双循环是指奥托循环 阿特金森循环。丰田是最先设计和应用双循环的公司。丰田的双循环从原理上看,是用电脑控制来取代液压控制,来实现气门的开闭时间的延时,丰田称之为“智能广角可变气门正时系统-VVT-IW”。该系统可以在奥托循环和阿特金森循环之间相互切换,进而既能保证动力的输出,也能做到节能省油的效果。
总结:文中提到了米勒循环与阿特金森循环的根本目的是一样的,只不过方式有很大的不同,从结构原理上看,米勒循环更切合实际,更容易设计和控制。丰田的双循环中阿特金森循环的实现方式与米勒循环差别并不大,同样是控制气门的开闭时间,只不过为了避免与马自达的米勒循环重复,所以丰田才启用阿特金森循环的名字。严格意义上来说,现在目前大家看到的阿特金森循环已经与米勒循环近似相等了。
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