现代汽车发动机有哪些采用了奥拓循环?优缺点是什么?
除了丰田和马自达,其他厂家都在用奥托循环。
缺点:费油,从原理上讲,阿特金森循环的特点是偏向经济性,在燃油热效率方面有明显优势,因为可以使活塞做工更长,从而降低动力的浪费。
优点:但是从性能方面来讲,奥托循环虽然“相对”不经济,但是做工直接,动力输出强劲。
(同样压缩行程的情况下,阿特金森循环膨胀行程更长,导致活塞行程后段动力有所衰减,而奥托循环虽然有相对的动力浪费,但每次的活塞行程都是完整动力输出,且活塞行程短,转速更快,因此在性能方面,奥托循环具有优势)。
奥托循环是四冲程内燃机的基本循环方式,直到现在大部分车厂还在沿用。和奥托循环对应的还有一种阿特金森循环(或米勒循环)。
奥托循环是指四个冲程都完全“对正”,即进气排气门的开启闭合都完全和活塞上行下行吻合。即压缩比等于膨胀比。
而阿特金神循环(或米勒循环)则是通过调整进气门的关闭时间来达到膨胀比大于压缩比的目的。
应用阿特金森循环的原因:
丰田发展阿特金森循环的初衷就是经济性,尤其体现在混合动力车型上。由于混动有一部分动力来自电机,因此对发动机动力性能要求不高,但对发动机的动力利用率(也就是经济性)要求很高,因此阿特金森循环更加适合混动车型。
马自达则利用了阿特金森循环的特点,在自己研究的起初上,是膨胀行程比丰田更大,同时加入直喷技术,是发动机在性能上也有一定优势。
发动机活塞在气缸中的运动有进、压、爆、排四个冲程。其中压缩和点爆做功两个冲程,根据活塞在下止点和上止点时气缸内体积之比,叫做压缩比和膨胀比。而发动机的奥托循环即膨胀比等于压缩比,米勒循环和阿特金森循环均为膨胀比大于压缩比。
有人会说气缸大小不变,活塞行程也不变,是如何使压缩比和膨胀比产生差异的呢?阿特金森循环就是通过复杂的曲轴和连杆行程,从物理上改变压缩和做功时的缸内体积。而米勒循环则是通过在进气时,晚关进气门,使得缸内可燃气再从进气门漏出些出来,这样使更少的可燃气进行点爆做功,来实现膨胀比大于压缩比。
那么为何要费尽心机来实现膨胀比大于压缩比呢?大家可以想象用拳头打沙包的情形,如果出拳过程一直使劲,那么打到沙包时力量就很大,但是会很累。如果出拳过程只在前半程使劲,后半程顺着劲挥出去落在沙包上,虽然力量小一点,但是可以锻炼更长时间。
发动机也同样原理,米勒循环和阿特金森循环的目的就是充分利用可燃气爆炸的能量,通过膨胀比大于压缩比来实现提高发动机热效率,降低油耗的目的。因此在发动机低负载区,不需要那么大的力量,用米勒循环更省油。而在高负载区,则需要奥托循环来保证最大功率出力。
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