说说发动机的阿特金森循环

现在有很多汽车厂家宣称自己的发动机使用的是双循环发动机，比如大众的EA888。那么什么是双循环呢？发动机究竟有几种循环呢？今天老侯来给你揭晓：发动机的三种循环模式。

目前市面上发动机使用热循环方式有三种：奥托循环（简称 O 循环）、米勒循环（ M 循环）和阿特金森循环（ A 循环），奥托循环是最常见的发动机循环方式，那么米勒循环和阿特金森循环又是怎么一回事呢？

市面上大部分发动机都是四冲程发动机，发动机吸气、压缩、做功、排气都伴随着正常的气门开闭时机，每次气门的开闭都在活塞的上止点或下止点附近，这样的循环方式比较常规，压缩和做功的活塞行程都一样。这种循环称作奥托循环，是由英国人尼古拉斯·奥托发明的。

但是这并不能满足于人们对发动机性能的需求，很多人想要增加压缩比，因为压缩比越高，发动机的动力性、经济性以及热效率就会越好，这是自发动机诞生以来一直在发展的方向。但是汽油有它的特性，压缩比并不能一味的高下去，太高的话会产生爆震，对发动机反而会产生不利影响，所以又不能使压缩比过大。有一位叫阿特金森（ James Atkinson）的先生另辟蹊径，选择了一种全新的方式。既然无法提高压缩比，那就把“膨胀比”搞大。

1882年，James Atkinson通过重新设计曲柄连杆结构，使用了较为复杂的连杆作为动力从活塞到曲轴的输出，使得活塞吸气、压缩行程变短，做功、排气行程变长，这样一来就达到了膨胀比大于压缩比的效果。这种设计很巧妙，用不同的连杆机制协同工作，使得各个行程幅度不同，有效的改良了进排气情况，膨胀比大于压缩比更是阿特金森发动机最大的特点。更长的膨胀行程可以更有效的利用燃烧后废气仍然存有的高压，所以燃油效率也比奥托循环更高一些。

但复杂的连杆在体积上和故障情况都不如奥托发动机，所以在汽车上未能普及，不过船用、发电等大型柴油机在很大程度上借鉴了阿特金森发动机这种特性，可谓失之东隅收之桑榆。

　米勒循环——换种方式的“阿特金森”
　　既然阿特金森循环的原理并没有错，米勒（miller）先生在20世纪40年代发明了米勒循环，他舍弃了复杂的连杆结构，通过改变气门开闭时间：在吸气冲程结束时，推迟气门的关闭，这就将吸入的混合气又“吐”出去一部分，再关闭气门，开始压缩冲程。 这样就使混合气的实际压缩量小于爆炸后的膨胀量，即膨胀比大于压缩比，这就是“米勒循环”。采用了米勒循环的发动机，其基本结构与传统奥拓循环发动机是一致的，只是配气机构做了一定的改变。可靠性有了很大的提升。

　既然是这样，为什么满世界都是“阿特金森”循环？
　　上面说到了，阿特金森循环其实并不适用于汽车，并且基本也没在汽车上应用过，但是为什么大家都要说自己的发动机用的是阿特金森循环呢？
因为，早在1993年，马自达公司重拾米勒循环技术，并将“米勒循环”注册成了商标，其他厂家在产品层面自然也都不能使用了，虽然大家用的都是米勒循环的原理，不过大体效果也都与阿特金森循环相近，所以大家就都使用阿特金森循环的命名方式了。

这类发动机的缺陷
　　很多读者会意识到，有了可变进气正时技术，这种技术是非常容易实现的，但为什么这种技术未能普及广泛发动机之上呢？其原因如下：

独特的进气方式让低速扭矩很差

　　在低速时，本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少，这让该类发动机低速扭矩表现很差，用于车辆起步显然动力不够。

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长活塞行程不利于高转速运转

　　较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量，提升经济性，但也因此限制了转速的升高，加速性能也变差，并且“升功率”这个性能指标会很低。而追求性能，尤其是追求高速性能的赛车发动机，往往行程与活塞直径的比值会很低。在民用车上，为了平衡，通常行程与缸径两个数据是接近的。

这就让阿特金森/米勒循环发动机的处境非常尴尬，只在转速的中间阶段才能有效发挥动力，这对于每天在路况复杂的城市交通中形式的汽车非常不利，所以普通汽车不会使用这种技术。但还有很多不平凡的汽车。

　马自达使用的创驰蓝天发动机本质上就是米勒循环发动机，它的理论压缩比达到了14:1，但是它通过可变气门定时机构使实际压缩比小于理论压缩比，即可以看做是压缩比小于膨胀比，用这种方式降低爆震提升动力，因而可以使用93号汽油。

另外，现在很多发动机，比如雷克萨斯CT200，丰田2NR-FKE等,通过可变气门定时机构可以很轻易的在米勒循环和奥托循环之间转换，使发动机能最大限度的发挥动力同时节约燃油。

因为阿特金森/米勒循环发动机这种充分利用能源的特点，故被各种节油的混合动力车型看中，它们并不在乎低速的“不在状态”和高速的“不中用”，因为这两个时段有电动机在为车轮提供动力，发动机的大多时段都是在发电，所以发动机可以在在油耗最优异的转速运转。用电动机的大扭矩弥补动力的缺陷，互补之后的动力总成，让混合动力车在动力和经济型上都有着突出的表现。所以阿特金森/米勒循环更多的被用于混动汽车之上，省油才是它的职责。

相信看完了上面的文章您对发动机的三种热循环有了一定的了解，最为平常的是奥托循环，而最神秘的就是阿特金森循环，因为它似乎常常出现，却根本不存在，而米勒循环则被马自达稳稳的攥在手里，虽然大家都在用这种方式来实现节能的技术，但是却不能使用这名字，所以只好叫阿特金森循环了。