今天來了解一下奧託循環發動機、阿特金森循環發動機以及米勒循環發動機之間有什麼區別。
在區分之前,我認為首先要把發動機的四衝程以及壓縮比和膨脹比都得搞明白了,這樣這些發動機的區別也就自然理解了。
先來看看什麼是四衝程
凡發動機曲軸每旋轉兩轉,即活塞上下往復動動四個行程而完成一個工作循環的發動機。工作循環是指發動機由進氣、壓縮、燃燒膨脹(做功)、排氣行程所組成的工作進程。發動機完成一次進氣,壓縮、做功、排氣的進程稱為一個工作循環,也稱一個周期。
多數情況下,SKYACTIV以米勒循環模式運轉。進氣衝程結束後,進氣門延遲關閉,活塞在曲軸的帶動下向上運動,將一部分已吸入缸內的混合氣吐回到進氣歧管。當進氣門關閉後,被壓縮的混合氣已少於進氣衝程時吸入的混合氣,壓縮比被變相地減小,而膨脹比則保持不變。
下面看看壓縮比和膨脹比。
壓縮比是氣缸內活塞由下止點運動到上止點時,氣缸內氣體體積被壓縮的比值。這是壓縮衝程發生的事情。
膨脹比與壓縮比正好相反,是發動機做工時,活塞由上止點運動到下止點時,氣缸容積的比值。這是做功衝程發生的事情。
簡單來說,米勒循環下的創馳藍天引擎,實際吸入缸內的混合氣被施加更多的工作量,燃燒釋放的熱量推動活塞向下移動的距離比進氣時更遠,熱效率也因此被明顯提升。同時,長行程設計也有助於改善低速時的泵氣損失,提升低扭。
不要想當然地覺得,阿特金森循環發動機動力就不行。因為在高負載時,發動機會通過減小進氣延遲角的方式讓自己回到奧託循環,讓更多的混合氣進入缸內燃燒,增強動力輸出。
不過這種發動機擁有複雜的連杆機構,通過這組連杆才使得壓縮行程和膨脹行程的活塞位移不一樣。也就是咱們說的的膨脹比大於壓縮比。
發動機燃效是解決了,但複雜的結構就註定擁有一個大的體積,而且相比奧拓發動機,也更容易出現故障。因此現階段很少有車型會採用阿特金森發動機了。現在也存在真正意義上的阿特金森循環發動機——本田的 EXlink 系列。
在21世紀的前十年,其他車廠就已經有過將類似的技術投入量產的例子。例如本田8代思域搭載的R系列發動機,以及老飛度搭載的L15A系列就是通過i-VTEC來反推混合氣降低壓縮比。豐田的1NR-FKE、6AR-FSE也是通過廣角化的可變氣門正時機構VVT-iE、VVT-iW實現這一原理。只不過由於各自不同的宣傳策略,給公眾造成了這是種馬自達發明的新鮮事物的錯覺。
簡單概述一下這三款發動機的區別。
最原始的奧託發動機,膨脹比和壓縮比相同,阿特金森循環發動機和米勒循環發動機,膨脹比都大於壓縮比,只是實現方式不同,前者需要複雜的連杆機構來改變活塞行程,後者只需要改變配氣機構就好了。
因此,混動車型就多採用阿特金森或米勒循環發動機,這樣電機正好可以彌補這兩類發動機低速扭力和高轉速動力不足的問題。