如何看待丰田2.0T发动机的阿特金森循环?

蓝风

阿特金森循环发动机是英国人詹姆斯.阿特金森在德国人尼古拉斯.奥托发明的4行程发动机基础上研究出来的内燃机结构,这款发动机的特点就是压缩行程小于和膨胀行程,这样就可以利用更长的膨胀行程提高发动机的热效率,

由于奥托把发动机的正时皮带,配气结构等零件都申请了专利,阿特金森没有办法只好是利用复杂的连杆机构来实现阿特金森循环,虽然热效率高,但由于连杆结构复杂,并且低速和高速运转时动力比较差,所以没有被大面积使用。后来美国人米勒在阿特金森循环基础上,利用延缓进气门关闭时间的方法替代了复杂的连杆机构,大大降低了发动机的体积,这样普通车辆也可以使用阿特金森循环了,这个循环叫米勒循环,现在所谓的阿特金森循环发动机其实都是米勒循环,为什么汽车厂家明明用的是米勒循环而非要说是阿特金森循环呢?主要原因也是专利的事,米勒循环专利没到期只好说是阿特金森循环,


阿特金森循环发动机
大家都知道主要使用的都是混动车型,这是因为阿特金森循环发动机虽然热效率高油耗比较低,但发动机只有在一个相对来说比较窄的转速区间动力比较好油耗比较低,如果单纯使用阿特金森循环发动机驱动汽车,车辆在低速和高速运转时动力比较差,油耗也比较高,所以需要用电机在低速和高速行驶时辅助发动机来达到节油的目的,
丰田车除了混动车型以外在其他车型上也开始采用奥托循环和阿特金森循环的双循环结构,在低速运转和高速运转时使用奥托循环,中速巡航时采用阿特金森循环,这样就可以利用两种循环各自的长处来达到降低油耗,提高热效率的目的,效果还是不错的。


售后服务技术总监

说起丰田的阿特金森循环,不得不提起丰田的双循环技术。丰田是最早实现一台发动机上应用两种循环模式:米勒循环和阿特金森循环。在众多2.0t发动机中丰田第一家搭配双循环技术的。之后又推出了1.2t双循环发动机。热效率高达36%,业内遥遥领先,其中就有双循环技术的功劳。

阿特金森循环不是一个高新技术,早在1880年,英国的一个工程师James Atkinson(詹姆斯·阿特金森)在奥托循环的基础上,设计了一套特别复杂的连杆结构,最终使发动机的压缩行程大于膨胀行程,这种设计改善了发动机的进气效率,使发动机的膨胀比大于压缩比,一定程度提高了发动机效率,于是这种发动机被称为阿特金森循环发动机。



阿特金森循环发动机诞生还一个小故事,内容和今天丰田混动系统类似。奥托把发动机很多技术都注册了专利(例如凸轮轴,正时带等),而阿特金森想制造发动机不得不避开这些专利。就像丰田把混动的行星齿轮技术注册专利一样,后来者不得不想办法绕开这些技术专利。


阿特金森循环主要特点就是就是膨胀比大于压缩比,长做功行程可以高效地利用燃烧后废气残存的压力,故燃油效率会提高!膨胀比大,做功的行程将会变长,同时压缩比也会变大,高压缩比会导致发动机爆震,而适当释放出去一些空气就可以实现压缩比不变的情况下加大膨胀比,延长做功行程,使发动机维持高效率运转。

而丰田采用的阿特金森循环技术的发动机,并没有采用复杂的连杆系统来实现,而是用用气门相位调节器控制进气门延迟关闭来实现阿特金森循环,发动机进气行程结束后,进气门在一段时间内维持开启,把吸入的混合气又吐出去一部分,这样就实现了膨胀比大于压缩比,成功的模拟出阿特金森循环工况。

D-4ST 2.0T发动机采用VVT-iW可变正时气门技术,气门角度的可调节范围达到80°,实现了对气门更大范围和更加精准的控制。让2.0T发动机可以根据不同的工况来选择两种循环方式,加速的时候需要爆发动力,则采用奥托循环。低负荷或者巡航的时候采用阿特金森循环。这样即保证了动力,又兼顾了燃油经济性!


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