增程强哥 25-11-20 12:03
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奥托?阿特金森?米勒?这是什么,今天一文解密发动机燃烧循环!

[上课了]友情提示,该文技术浓度巨高,看看你能看到哪个发动机?

发动机圈的 “奥托、阿特金森、米勒” 可不是人名接龙,而是三种核心燃烧循环技术。想搞懂后两位,得先从 “老大哥” 奥托循环说起 —— 它也是现代汽油发动机的 “祖师爷”。

奥托循环原理在 1861 年由法国工程师罗查斯提出。奥托循环是四冲程循环(图 1),包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程:进气门打开,活塞向下运动,吸气;
压缩冲程:进排气门关闭,活塞向上移动,压缩气体;
做功冲程:进排气门依旧关闭,火花塞点燃可燃混合气,混合气燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功;
排气冲程:排气门打开,活塞向上运动,排出燃烧产生的废气。

随后,奥托循环发动机在 1876 年由德国工程师奥托研发成功并投入商业生产,奥托循环工作原理贯穿现代汽油发动机的整个发展历史,时至今日仍在大规模应用。

1882 年,英国工程师詹姆斯・阿特金森为解决奥托循环的小遗憾—— 奥托循环的膨胀比和压缩比相等,燃料能量没完全用透,发明了阿特金森循环发动机(图 2),核心就是 “膨胀比大于压缩比”,说人话就是让混合气燃烧后能多推一会儿活塞,把能量榨干,从而省油耗。但实现方式复杂,靠一套特殊连杆机构,让做功、排气冲程比压缩、吸气冲程长(图 3)。可惜想法虽好,结构复杂导致动力输出不稳,当年没火起来,成了 “怀才不遇” 的前辈。

1947 年,美国工程师拉尔夫・米勒换了个思路:不用复杂连杆,靠调节进气门关闭时刻,照样实现了 “膨胀比大于压缩比”,这就是米勒循环,听起来是不是简单多了。实际也确实如此,到了90 年代丰田在混动量产发动机上就用了米勒循环的 进气门晚关设计,但是却宣称采用了 “阿特金森循环” (图 4),大家虽然有点懵,但是后来弄明白后也普遍默认了这种说法。现在大家基本达成共识:
进气门晚关→叫 “阿特金森循环”;
进气门早关→叫 “米勒循环”。

采用阿特金森循环和米勒循环,都可以实现膨胀比大于压缩比,从而提高燃烧热效率、降低油耗。但是怎么选择这两种设计呢?这期干货太干了,大家喝口水,待下回慢慢道来。
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发布于 北京