來源：二手車鑒定
導(dǎo)語
今天的這篇文章是一篇科普文章，主要來說說發(fā)動機(jī)。最近幾年我們在市面上聽過很多米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)、阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)，這些東西都是什么？那我們普通用的發(fā)動機(jī)又叫什么呢？這篇文章就為你來解答這些疑惑。
這些疑惑解答清楚以后，我們在來看看各個(gè)品牌近年來采用的是哪種發(fā)動機(jī)，它們都用在哪些車型上面等問題。
一、奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)（ Otto cycle）
我們現(xiàn)在汽車用的發(fā)動機(jī)普遍都是奧托循環(huán)，也就是四沖程循環(huán)發(fā)動機(jī)。所謂的四沖程發(fā)動機(jī)就是進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。這種發(fā)動機(jī)的工作方式是1876年德國工程師尼古拉斯·奧托利用了這個(gè)原理，因這種發(fā)動機(jī)具有轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)良性能，對工業(yè)影響很大，故把這種循環(huán)命名為奧托循環(huán)，采用奧托循環(huán)的發(fā)動機(jī)即為奧拓循環(huán)發(fā)動機(jī)。
通過上面這段視頻我想你應(yīng)該了解奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的工作過程。
這張圖就是發(fā)動機(jī)的一些原件名稱，對于各個(gè)位置你可以先有一個(gè)了解，注意紅色漢字標(biāo)注的位置，TDC的這個(gè)位置就是上止點(diǎn)就是活塞能在氣缸內(nèi)部運(yùn)動的最高位置，BDC的這條虛線就下止點(diǎn)是活塞能在氣缸內(nèi)部運(yùn)動的最低位置。
發(fā)動機(jī)內(nèi)部的活塞就是在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間做反復(fù)的循環(huán)運(yùn)動。四沖程的發(fā)動機(jī)分為四個(gè)沖程：進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。每一個(gè)沖程曲軸旋轉(zhuǎn)180度，四個(gè)沖程就是720度，也就是發(fā)動機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸就要旋轉(zhuǎn)2圈。
1、進(jìn)氣沖程（Intake Stroke）
進(jìn)氣沖程活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個(gè)時(shí)候進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，可燃混合氣被吸入汽缸內(nèi)部。
對于奧托循環(huán)，進(jìn)氣門開啟和關(guān)閉的時(shí)間就需要注意，進(jìn)氣門一般在上止點(diǎn)的時(shí)候打開，一直到下止點(diǎn)的位置才關(guān)閉，這里就不考慮氣門重疊角的問題。
2、壓縮沖程（Compression Stroke）
壓縮沖程活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動到上止點(diǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個(gè)時(shí)候進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體被活塞壓縮。
氣體是可以被壓縮的，但如果此刻氣缸內(nèi)部是水（液體），那就會導(dǎo)致液體給活塞、連桿一個(gè)向下的力，最終會導(dǎo)致連桿變形或者折斷，這就是為何水泡車有一部分發(fā)動機(jī)需要大修。
3、做功沖程（Power Stroke）
做功沖程活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個(gè)過程中進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火。在發(fā)動機(jī)的四個(gè)沖程里，只有做功沖程是產(chǎn)生能量的過程，其余都是消耗能量的過程。
4、排氣沖程（Exhaust Stroke）
排氣沖程活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動到上止點(diǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個(gè)時(shí)候排氣門開啟、進(jìn)氣門關(guān)閉，燃燒后的廢氣通過廢氣管路排出。
這個(gè)就是奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的工作過程，只有知道了普通發(fā)動機(jī)是如何工作的，那對于米勒循環(huán)和阿特金森循環(huán)才能知道有何不同。
二、米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)（ miller cycle）
米勒循環(huán)由美國工程師 R.H.米勒于 1947 年第一次提出并申請了專利，所以以這種形式運(yùn)行的發(fā)動機(jī)就是米勒發(fā)動機(jī)。
米勒發(fā)動機(jī)和奧托發(fā)動機(jī)很相似，只是通過改變進(jìn)氣門關(guān)閉角度控制發(fā)動機(jī)負(fù)荷，從而減少了部分負(fù)荷下發(fā)動機(jī)的泵氣損失。解決了采用節(jié)氣門負(fù)荷控制的奧拓循環(huán)時(shí)，發(fā)動機(jī)泵氣損失大、經(jīng)濟(jì)性差等一系列問題。發(fā)動機(jī)的膨脹比大于壓縮比，在膨脹行程中可最大限度的將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，達(dá)到改善發(fā)動機(jī)熱效率，降低燃油消耗的目的。
說的簡單一點(diǎn)就是奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)：壓縮比和膨脹比相等（壓縮和膨脹的過程都是從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)），但是米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)就是壓縮行程小于膨脹行程（通過改變進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻來改變），這樣做的壞處就是犧牲了動力性，好處就是降低油耗。
既然提到這個(gè)米勒循環(huán)，那咱就得提提奧迪/大眾的EA888發(fā)動機(jī)，這款發(fā)動機(jī)可謂是大眾旗下的明星產(chǎn)品。
大眾EA888發(fā)動機(jī)目前已經(jīng)發(fā)展到三代半，從三代半產(chǎn)品開始才引入了米勒循環(huán)技術(shù)。我們經(jīng)?？吹降臉?biāo)識EA888 GEN3代表三代EA888發(fā)動機(jī)、EA888 GEN3B代表三代半的EA888。
EA888 GEN3B發(fā)動機(jī)是2016年上市，我們來看看大眾是如何實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的？
大眾實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)的方法很簡單就是通過進(jìn)氣門早關(guān)的方法。
左圖是三代EA888發(fā)動機(jī)采用的是奧托循環(huán)，右圖是三代半EA888發(fā)動機(jī)采用的是米勒循環(huán)。現(xiàn)在活塞都處在上止點(diǎn)的位置，進(jìn)氣沖程即將開始。此刻混合氣的溫度849K，壓力0.66bar和0.85bar，進(jìn)氣壓力不同這是由于進(jìn)氣管路不同導(dǎo)致的。
在進(jìn)氣沖程，曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過66度左右，Gen.3B發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門開始關(guān)閉，明顯提前于Gen.3發(fā)動機(jī)。
在進(jìn)氣沖程曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過110度的時(shí)候，Gen.3的進(jìn)氣門才即將要關(guān)閉，Gen.3B的進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻要比Gen.3早將近50度左右。
當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過130度左右的時(shí)候Gen.3B的進(jìn)氣門已經(jīng)完全關(guān)閉了，這個(gè)時(shí)候進(jìn)氣沖程還沒有結(jié)束，這個(gè)時(shí)候Gen.3B活塞依然向下止點(diǎn)運(yùn)動，但是到了壓縮沖程的時(shí)候，它實(shí)際有一段距離是沒有壓縮空氣，直到70a.BDC下止點(diǎn)后70度的時(shí)候才開始真正壓縮，實(shí)際的壓縮沖程距離要比奧托循環(huán)的壓縮距離少一段，所以壓縮沖程小于做功沖程。
在這個(gè)米勒循環(huán)的過程中，我們明顯看到進(jìn)氣沖程會導(dǎo)致進(jìn)氣不足的情況，這也就犧牲掉了一部分動力來換取節(jié)油的部分。所以在奧迪或者大眾的車型里，2.0T低功率的發(fā)動機(jī)采用的是米勒循環(huán)，主要目的就是節(jié)油，而在2.0T高功率的車型里采用的是奧托循環(huán)的三代EA888發(fā)動機(jī)。
這里有朋友會問，那2.0T低功率的發(fā)動機(jī)能否通過刷程序改為2.0T高功率的發(fā)動機(jī)呢？
答案是不能，因?yàn)槿鶨A888和三代半EA888的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)不同，單靠一階刷程序的方法肯定是不行的，三代和三代半的缸蓋結(jié)構(gòu)、活塞尺寸、噴油器、AVS系統(tǒng)都不同。
三、阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)（ Atkinson cycle）
阿特金森循環(huán)是一種由英國工程師詹姆士·阿特金森（James Atkinson）于1882年發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)形式。阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)提高了效率，但降低了功率密度，其缺點(diǎn)是在低低速時(shí)效率低、扭力較差。
真正的阿特金森循環(huán)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜如上圖所示，它是真正的讓壓縮行程和膨脹行程的距離不同，而并不是通過改變氣門提前或推遲關(guān)閉的方法來變相實(shí)現(xiàn)的。
我們今天主要來說的就是豐田的阿特金森循環(huán)，這是一種變相實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)的方法。
看過視頻以后你應(yīng)該了解豐田的阿特金森循環(huán)就是通過進(jìn)氣門晚關(guān)的方法來實(shí)現(xiàn)的。它跟大眾的不同，大眾是通過進(jìn)氣門早關(guān)來實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)。
這個(gè)圖看起來應(yīng)該更加方便一些，左邊是奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)，右側(cè)是阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)。
在壓縮沖程的時(shí)候，奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣門均關(guān)閉，這個(gè)時(shí)候阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)則不同，進(jìn)氣門在活塞越過下止點(diǎn)的時(shí)候依然打開，直到行駛到上圖中的紫線位置才完全關(guān)閉，這就導(dǎo)致橘色線到紫色線的過程中是空行程，沒有起到實(shí)際壓縮的過程，此刻進(jìn)氣門是打開的。這就造成了壓縮沖程明顯小于膨脹沖程，變相實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)。
豐田的這種阿特金森發(fā)動機(jī)由于損失掉一部分的進(jìn)氣量，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的功率不高，一般都配合著混合動力系統(tǒng)應(yīng)用，需求動力的時(shí)候發(fā)動機(jī)和電動機(jī)一起配合使用。
