什么是阿特金森循環(huán)

與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)相比，阿特金森循環(huán)的特點(diǎn)是作功沖程比壓縮沖程長(zhǎng)，也就是我們常說的膨脹比大于壓縮比。更長(zhǎng)的作功沖程可以更有效地利用燃燒后廢氣的殘余高壓，因此燃油效率比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更高。只要明白這一點(diǎn)，阿特金森循環(huán)就明白了70%。

1882年，詹姆斯阿特金森發(fā)明了一種發(fā)動(dòng)機(jī)。與當(dāng)時(shí)的奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不同，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞排量在壓縮沖程和做功沖程時(shí)是不同的。眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程分為四個(gè)階段：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)四個(gè)階段的活塞沖程是一樣的，但是阿特金森循環(huán)是如何在壓縮和做功階段實(shí)現(xiàn)不同的沖程的？

阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)采用復(fù)雜的連桿作為活塞到曲軸的動(dòng)力輸出，實(shí)際活塞行程如下圖所示(阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程較長(zhǎng)，動(dòng)畫中未顯示)。

這個(gè)設(shè)計(jì)很巧妙。不同的連桿機(jī)構(gòu)共同作用，使每個(gè)沖程范圍不同，不僅有效改善了進(jìn)排氣情況，而且阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)最大的特點(diǎn)就是膨脹比大于壓縮比。更長(zhǎng)的膨脹沖程可以更有效地利用燃燒后廢氣中仍然存在的高壓，因此燃油效率高于奧托循環(huán)。

但是這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不容易實(shí)現(xiàn)，后期維護(hù)成本也高。但它的節(jié)油特性滿足了目前人們的需求，所以很多廠家用發(fā)動(dòng)機(jī)氣門相位調(diào)節(jié)器來控制進(jìn)氣門的延遲關(guān)閉，而不是用復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門在進(jìn)氣沖程結(jié)束后保持開啟一段時(shí)間，從而把一部分吸入的混合氣吐出來，更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比的效果，模擬阿特金森循環(huán)工況，達(dá)到節(jié)油的效果。下圖是模擬阿特金森循環(huán)的示意圖。

然而，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)也有兩個(gè)突出的缺點(diǎn)：

一是低速時(shí)，進(jìn)氣被向上的活塞推出，進(jìn)氣不足，動(dòng)力不足；

第二，在高速的情況下，相對(duì)較長(zhǎng)的膨脹行程會(huì)影響速度的增加，加速不給力。

然而，這兩個(gè)"缺點(diǎn)"只能被混合動(dòng)力車使用。這是因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車在車輛起步階段由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)低速扭矩大，使車輛加速迅速，以彌補(bǔ)阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力不足。中高速勻速行駛時(shí)，阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高，能提高燃油經(jīng)濟(jì)性，所以市面上的混合動(dòng)力汽車都采用阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。