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阿特金森-米勒循环

翁德沃彭:

  • 阿特金森-米勒循环
  • 阿特金森-米勒循环的起源

阿特金森-米勒循环:
具有高压缩比的发动机可以提供大量动力。 然而,在低发动机负载(部分负载)下,发动机效率低下:即使在低负载下,活塞上方也会积聚高压,这会导致效率低下,因此在这种情况下是不希望的。 为了在部分负载下实现高效率和更高的压缩比,一些制造商应用了阿特金森-米勒原理。 阿特金森和米勒这两个名字有时会被混淆和放错地方。 下一章将解释这些发明的异同。

根据阿特金森-米勒原理,进气门在部分负载(大约 20 至 30 曲轴度)的压缩冲程期间保持打开时间更长:进气部分流回进气歧管。 关闭进气门后活塞上方的空气量远低于进气门在进气冲程结束时关闭的发动机。 由于活塞上方的空气体积较小,因此需要压缩的空气较少(压缩冲程期间的反作用力较小)。 现在喷射的燃油量也更少:更少的空气也意味着更少的燃油。

稍后关闭入口阀的结果是填充液位较低。 这是以牺牲发动机功率为代价的,但有利于整体燃烧。 阿特金森-米勒循环非常适合混合动力汽车,因为内燃机不再是唯一的动力源,而是由电动机支持,或者仅用于为电池组充电(串联混合动力)。 此外,在部分负荷以外的工况下改变气门正时可以提前进气门正时。

正常压缩冲程(左)和阿特金森压缩冲程(右)

许多制造商将阿特金森-米勒原理应用于混合动力汽车的内燃机。 这些主要是韩国和日本制造商:现代、本田和起亚。

下图显示了普通汽油发动机与阿特金森原理发动机的指示器图和 PV 图。 因为根据阿特金森原理,空气的压缩仅在压缩冲程后期才开始,这反映在这些图表中。 压缩损失的减少提高了热效率。

阿特金森(左)和普通汽油发动机(右)指示灯图
PV 图 Atkinson 和 Ottomotor

阿特金森-米勒循环的起源:
在上一节中我们讨论了阿特金森-米勒循环的应用。 在文献中,阿特金森和米勒技术的名称经常组合在一起,即使它们是具有相同目的的两项独立发明。 阿特金森和米勒原理的历史如下所述。

阿特金森: 詹姆斯·阿特金森(英国,1882 年)致力于他的发明,他可以通过增加动力冲程来提高活塞发动机的效率。 通过具有杆和摇摆机构的复杂系统,做功冲程的活塞冲程可以高于进气冲程的活塞冲程。

动画展示了众所周知的四冲程过程中的四个冲程:

  • 进气冲程(进气,ansaugen)
  • 压缩冲程
  • 做功冲程(扩张、劳动)
  • 排气冲程(排气,奥斯托森)

阿特金森发动机当时没有进一步发展,因为当时的设计过于复杂,动力损失太大。

磨坊主: Ralph Miller(美国,1947)开发了进气门稍后关闭以降低最终压缩压力的技术(见上一章)。 通过改变气门正时,可以实现与阿特金森原理相同的目标:用更少的空气限制压缩冲程中的机械能损失。 阿特金森原理和米勒原理之间的区别在于,阿特金森原理产生物理上不同的压缩和做功冲程,而米勒原理通过进气门正时的退出实现相同的热力学结果。