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23年上市燃油的新车品牌

  1. 阿特金森循环发动机这么好,丰田为什么不用在燃油车上?

阿特金森循环发动机这么好,丰田什么不用在燃油车上?

我来分享一下,丰田其实在非混动的发动机上也使用了阿特金森循环技术,下面我来简单介绍一下:

一、简单介绍一下阿特金森循环

阿特金森循环的很早就提出了,不过最近一些年随着可变气门正时技术的发展才使得阿特金森循环可以摆脱复杂的机械结构,靠VVT来实现。

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(图片来源网络,侵删)

最早的阿特金森循环需要复杂的机械结构

当前所谓的阿特金森循环的过程都是靠可变气门正时VVT控制来实现的。

简单的说就是采用进气门晚关的方法,把进入汽缸的空气再压回进气管一部分,这样给活塞加速做功的冲程就长于实际用于压缩的冲程,也就是膨胀比大于压缩比。因此,阿特金森可以允许使用非常高的物理压缩比,从而提高热效率。阿特金森循环发动机大多选择了高达13~14的压缩比。同时,在部分负荷下阿特金森循环还可以显著降低泵气损失,进一步提高热效率。阿特金森循环也有缺点,就是性能不高。

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(图片来源网络,侵删)

二、丰田对于阿特金森循环技术的应用

什么是阿特金森循环?

众所周知,发动机是一个把燃油化学能转换为机械能的装置,中间还会有一个热能的转换,其工作原理简单来说就是要经过:吸气-压缩-做功-排气这四个步骤,从发动机的发明到现在,大多数都是***用一开始的奥托循环。

所谓奥托循环就是四个步骤的活动行程相同,结构上相对而言是最简单的,随着对发动机的深入研究,人们发展如果压缩行程(压缩比)小于做功行程(膨胀比),那么就会起到省油的作用,于是在1882年一位英国的工程师詹姆士·阿特金森发明了新的循环,那就是阿特金斯循环,来了解一下具体的工作原理。

阿特金森循环是在奥托循环的基础上进行了改进,吸气-压缩-做功-排气四个过程大体不变,通过一套复杂的曲轴、连杆结构实现了做功行程大于压缩行程,这样一来吸入和压缩的空气变少,排量不变的情况下更少的燃油就可以达到最佳空燃比,而做功行程相对更长,简单点来说就是消耗更少的燃油干了更多的活,从而达到了省油的目的,热效率也随之提高,像之前普通发动机热效率一般在30%左右,通过可变气门正时、缸内直喷、分层燃烧等技术可以提高到32-34%,而阿特金森循环则能达到38%,现像在丰田最高的41%同样也是在阿特金森循环技术上进一步升级的结果。

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(图片来源网络,侵删)

其实现在的阿特金森循环并非真正的阿特金森

由于阿特金森循环发动机在结构上相对比较复杂,无论是对技术要求还是生产成本、后期维修费用等都非常高,而且复杂了以后能在一定程度上降低可靠性,所以真正的阿特金森循环发动机并没有得到青睐,并且被逐步的放弃了。

在1940年一位美国的工程师罗尔夫·米勒取得了名为米勒循环的发明专利(后来被马自达买下),这代表着对现在发动机非常重要的米勒循环正式出现了,只是在早期并没有被真正利用起来,直到1990年马自达才应用到其大型房车上,这才算是进入了广大消费者的视野。

什么是米勒循环?

如果说阿特金森是奥托循环的升级改进,那米勒循环就是对阿特金森循环的进一步简化,两者都是以奥托循环为基础,通过压缩行程小于做功行程来降低油耗,只是在结构和工作原理上有所不同。

米勒循环过程中,活塞由下而上的行程与做功行程相同,就活塞而言还是一个完整的奥托循环,但是***用延迟关闭进气门的方式来实现了减小压缩行程的目的,因为进气门关闭的晚了,吸入的空气会有一部分被排出,所以实际压缩的空气量还是少的,因此在本质上和阿特金森循环没有什么太大区别,但是胜在结构简单,也就没有因为复杂而带来的缺点了,这才是现在所谓的“阿特金森循环发动机”真正***用的循环方式,因为之前马自达掌握专利的原因,只是在叫法上有所区别,虽然2008年专利已经解除但已经习惯了这种叫法,所以就一直保持到了现在。

阿特金森(米勒)循环真的好吗?

比起奥托循环虽然在油耗上更省了、米勒循环也解决了结构复杂的问题,但是这种发动机本身也有着明显的缺点,那就是动力不足,毕竟其本质还是用了更少的燃油来做更多的功,而且高膨胀比不利于发动机的高转速输出,最常见的形容词就是“低扭不足”,其实高转速动力表现也不怎么样,只是没有低速时那么明显,虽然对于一辆车而言油耗的经济性很重要,但动力同样也是不能忽略的因素,对车企而言有动力再降油耗难度还低一些,毕竟不是谁都像马自达对技术的执着那样,因此综合对比下来普通的奥托循环相对更全面,成为了现在的主流,所以丰田或其他品牌的燃油车不***用就很好理解了。

为什么丰田混动用阿特金森循环发动机?


其实看完上面的介绍这个问题的答案已经很明确了,因为更加经济省油,低扭不足的缺点可以通过电机来弥补,况且低速主要就是通过电机来驱动速度快了以后用发动机驱动还有着油耗上的优势,因此阿特金森循环发动机对于丰田的混动来说是一个很好的选择。

总结:阿特金森(米勒)循环虽然看起来更先进,但有着省油优势的同时也有着动力上的不足,属于优缺点都比较明显的类型,因此并不能直接用“好”来形容,只能是很好的满足某些特定需求,比如非插电式混动车型,对于普通燃油车型来说并不太合适。