MG领航 2021款 300TGI 手动两驱燃动风尚版发动机_基本信息

别名

阿特金森发动机

基础概念：压缩比与膨胀比

在谈发动机循环方式之前，我们要先了解两个术语：压缩比与膨胀比。压缩比是指活塞在下止点时气缸的容积与活塞在上止点时气缸的容积之间的比值；膨胀比是指内燃机做功冲程结束时气缸容积与做功冲程开始时气缸容积之比。简单来说，压缩比可理解为混合燃料气从初始状态到被点燃前压缩的程度，膨胀比可理解为混合燃料气在被点燃后膨胀的程度。高压缩比使混合燃料气中燃料分子与氧气分子距离更近，燃烧更充分，可以提高发动机效率；高膨胀比可以加长做功行程，有效利用燃烧后废弃残存的高压，因此也可以提高发动机效率。

发展历程

目前市面上的汽油发动机一般都采用奥托循环。这项技术由德国工程师尼古拉斯·奥托（Nikolaus Otto）于1876年实现工程化，并发明了基于此循环的内燃机。奥托循环也称四冲程循环，四冲程分别为进气行程，压缩行程，做功行程和排气行程4个部分；在奥托循环里，发动机压缩比与膨胀比是一致的。初期的奥托发动机动力水平有限，工程师们都想尽办法提升发动机的动力水平。一种可行的途径是提升压缩比，但油气混合物存在物理极限，过高的压缩比会带来爆震问题，伤害发动机；另一种途径则是提高膨胀比，加大做功行程。1882年，英国工程师詹姆斯·阿特金森（James Atkinson）发明了一种采用新型循环方式的发动机。这台发动机通过复杂的连杆机构巧妙地实现了膨胀比大于压缩比，而这种循环方式也就被称为阿特金森循环。原始构造的阿特金森发动机应用一套复杂的连杆曲轴，使得膨胀比大于压缩比，更长的膨胀行程有效提高了爆燃后气体膨胀所带来的能量，因此燃油效率也比奥托循环更高一些。

米勒循环与现代阿特金森循环

1940年代，美国人罗尔夫·米勒（Ralph Miller）基于奥拓循环提出了米勒循环的理论构想，即通过晚关进气门的配气方式实现发动机膨胀比大于压缩比。但最终实现工程化的是日本马自达公司，马自达在1993年推出使用该循环技术的发动机，并将“米勒循环”注册专利。米勒循环抛弃了阿特金森循环所使用的复杂连杆机构，通过延迟进气门关闭时间，这样真正意义上的压缩行程就从进气门关闭那一刻算起，自然就实现了膨胀比大于压缩比。而现代的阿特金森循环发动机，则采用可变气门正时技术（VVT，采用电控装置，可以调节进排气门开启及关闭的时间），通过推迟进气门关闭的方法，在压缩冲程从进气门排出部分燃气，减少进气量，从而实现膨胀比大于压缩比的目的。事实上现代阿特金森循环也采用了米勒循环的技术原理，但丰田为了规避马自达的“米勒循环”专利，又因为同样是达到膨胀比大于压缩比的效果，便称之为阿特金森循环。这也是为什么除了马自达的发动机，其他人都叫阿特金森的缘故。

优劣势总结

优势:

与奥托循环相比，阿特金森循环的优势主要表现在燃油经济性方面，由于膨胀比大于压缩比，延长了做功行程，使得燃烧发出的能量能够得到更加充分的利用，这样就达到了更高的燃烧效率和更低的油耗表现。

劣势:

原始的阿特金森循环主要有以下几个缺陷：

机械构造复杂，体积难以控制，不易维护；

进气行程小于做功行程，在车辆起步时无法获得足够的燃料混合气导致扭矩不足；

做功行程较长，无法应用在高速发动机中。

而现代的阿特金森循环主要通过进气门控制来实现，避免了很多机械结构方面的问题，但仍有两点不足：

低速阶段扭力不足；

吸入的燃料混合气会被吐出一部分，造成浪费。

针对低速扭力问题，马自达在KJ-ZEM发动机上配备一个机械增压器，将空气压缩后再导入气缸，以提升发动机低转扭矩，但是由于结构复杂、成本偏高，“米勒循环+机械增压器”的组合并未得到进一步发展。目前针对这一缺陷一般采用的措施是搭载混合动力，通过电动机直接而强大的扭矩弥补动力缺陷，改善低速扭矩。而针对燃料混合气回吐的问题，一般匹配直喷系统，等进气门关闭后再喷油，有效改善了燃料浪费。所以阿特金森循环发动机更多的被用于混动汽车之上，省油才是它的职责。

（文章参考http://blog.sina.com.cn/s/blog_d335860f0102wszl.html）