阿特金森循环发动机优于普通发动机。
1.什么是阿特金森循环?
普通车辆上的汽油发动机大多采用奥托循环,奥托循环以德国工程师尼古拉·奥托(nikolaus otto)命名。他在1876年首次实现了奥托循环理论的物理工程化,发明了四冲程奥托循环内燃机,并很快申请了专利。早期的汽油机由于做工粗糙,零件能承受的力很小,发动机的压缩比很小,也就是活塞上止点到下止点的距离很短。这台老发动机虽然排量大,但动力不强。
为了提高发动机的动力输出,工程师们开始慢慢提高发动机的压缩比。由于工业水平和汽油的抗爆能力有限,早期发动机的压缩比不可能太大。于是有工程师另辟蹊径,开始研究放大膨胀比。1882年,英国工程师詹姆斯·阿特金森开发了一种全新的曲柄连杆结构,随后申请了专利。它被命名为阿特金森阿特金森循环发动机。早期的阿特金森循环纯粹靠复杂的机械结构来增加膨胀比,压缩冲程和做功冲程活塞的排量是不一样的。不同的连杆协同工作,产生更长的膨胀冲程,有效利用燃烧后废气的高压。由于连杆结构复杂,早期的阿特金森循环没有普及,但今天的阿特金森循环更先进。
新的阿特金森循环发动机使用电子控制装置来改变发动机正时。通过延迟进气门的关闭,使部分气体在压缩冲程时从进气门排出,相当于减少了进气量,自然降低了压缩比,从而达到膨胀比大于压缩比的效果。发动机的膨胀比越大,活塞移动得越远,气体膨胀的次数越多,做功越多,发动机的功率输出就越大,热效率就越高。奥托循环的活塞行程相等,压缩比和膨胀比相同。虽然在机械结构上与早期的阿特金森循环发动机完全不同,但设计目的是一样的。
2.阿特金森循环与普通奥拓循环相比有哪些优缺点?
由于膨胀比的增加,阿特金森循环发动机的作功冲程更长,阿特金森通过增加作功冲程的做功量,具有更高效的燃油经济性。但同时也会因为把一部分混合气推出缸外而损失很多动力。阿特金森循环发动机将部分混合气推出气缸时,在低速时,本已稀薄的混合气回流后变少,使得阿特金森循环发动机低速扭矩变差,车辆起步时动力不足。另外,活塞行程长也限制了发动机转速的提高。要知道高速发动机是短冲程多缸,阿特金森循环发动机只能在中速时发挥动力。
3.阿特金森循环发动机的应用
由于低速扭矩低,阿特金森循环发动机配电机是一个很好的解决方案。低速时,车辆甚至可以使用电机作为动力。恒速中高速行驶时,阿特金森循环发动机热效率更高,燃油经济性提高。当然,这类车最大的特点就是动力不足,市场定位明确,这是一个特点——省油。
然而,随着消费者对车辆动力需求的不断增加,越来越多的年轻人成为购车者,在高价市场中,动力显然比油耗更重要。阿特金森循环发动机目前只在少数日系品牌使用。你觉得这台发动机和普通发动机哪个更先进?请在评论区留言讨论。