奥托-与阿特金森循

奥托与阿特金森循环2015.12历史•奥托循环内燃机1876年研发成功的是德国工程师尼古拉斯·奥托.利用这个原理发明了发动机，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•1882年，英国工程师JamesAtkinson(詹姆斯·阿特金森)在使用奥托循环内燃机的基础上，通过一套复杂的连杆机构，使得发动机的压缩行程大于膨胀行程，这种巧妙的设计，不仅改善了发动机的进气效率，也使得发动机的膨胀比高于压缩比，有效地提高了发动机效率。阿特金森循环发动机•这款阿特金森循环汽油机，最大特点是活塞的行程长，压缩比高，膨胀比要比压缩比还高，这样设定的结果是，让油气混合能够膨胀得体积更大，从而让燃油发挥更高的效率。不过它中间转速省油的优势，却牺牲了低扭与高转速的动力性能，所以在乘用车中，它可以说无法独立存在。为此，油电混合成了如今最好的解决办法……压缩比•气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。•通常汽油机的压缩比为6—10，柴油机的压缩比较高，一般为16—22.•低压缩比指的是压缩比在10以下，高压缩比在10以上，•相对来说压缩比越高，发动机的动力就越大，目前所知三菱GPI发动机的压缩比已经达到了12。压缩比气缸在下止点时的最大体积与气缸在上止点时最小体积之比，即为压缩比V1:V2•压缩比越高发动机抖振越厉害，这是因为发动机的压缩比越高•压缩比太高导致自燃•一般来说，压缩比越高的发动机，可燃性混合气被压缩的体积越小，动力性越足、油耗也越小。但压缩比得有另一个指标配合，它就是汽油的抗爆性指标，亦称辛烷值，即汽油标号。压缩比越高的发动机，要求汽油的抗爆性指标越高，即汽油的标号也就越高。阿特金森循环发动机•简单地说就是在压缩冲程中，先延迟进气门关闭的时间，活塞在气缸里上升约五分之二容积时，才完全封闭进气门。所以有部分在气缸的气体会重新进入进气歧管，并在机械增压的作用下保持气压，故下一次的进气冲程中可提高进气效率且减少泵压损失。•可是这样也造成实际上的压缩空气没有比进气时的多，而降低压缩比。然而在点火冲程中，活塞仍旧由上死点移动至下死点，造成膨胀比大于压缩比的特殊状况。压缩比较小所以油耗低，膨胀比大所以动力大，另一方面也为了避免过高的压缩比引起引擎的爆震。•阿特金森循环通过推迟进气门，机械地实现做功行程大于压缩行程。•米勒循环在简单的奥托循环发动机的基础上实现了高燃油效率的阿特金森循环。它让进气门在压缩行程中关闭，尽管这样会造成吸入汽缸的油气混合物在活塞开始上升时又部分地被推出汽缸。压缩行程可以通过控制进气门关闭的时刻来恰当地设置。因考虑到压缩行程又被分为两个阶段（燃油喷射阶段和实际的压缩阶段），这种发动机有时又被称为“五行程发动机”。最大输出功率的损失部分的抵消了阿特金森循环发动机燃油效率的提高•这种技术是非常容易实现的，但为什么这种技术未能普及广泛发动机之上呢？其原因如下：•◆1、独特的进气方式让低速扭矩很差在低速时，本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少，这让该类发动机低速扭矩表现很差，用于车辆起步显然动力不够，谁都不愿意自己的爱车输在起跑线上，厂家也不愿因此而让自己的商品落后于别家。•◆2、长活塞行程不利于高转速运转较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量，提升经济性，但也因此限制了转速的升高，加速性能也变差，并且“升功率“这个性能指标会很低。而追求性能，尤其是追求高速性能的赛车发动机，往往行程与活塞直径的比值会很低。在民用车上，为了平衡，通常行程与缸径两个数据是接近的。•这就让阿特金森/米勒循环发动机的处境非常尴尬，只在转速的中间阶段才能有效发挥动力，这对于每天在路况复杂的城市交通中形式的汽车非常不利，所以普通汽车不会使用这种技术。但还有很多不平凡的汽车。压缩行程《工作行压缩做功•阿特金森循环发动机原理压缩行程〈做功行程热效率高•奥托循环优点：正时机构简单，容易实现•点：内部消耗大，油耗大•阿特金森优点：不仅减少燃油消耗，而且内耗少，能量利用更充分•点：低速加速扭矩不足，高速功率不足