阿特金森和米勒循環

本文gif若干，不動點大。

那天和朋友聊天，忽然談論到米勒循環。我心想：「米勒循環難道不是壓縮比大於膨脹比嗎？」，那阿特金森循環又是什麼？在腦子的印象中這兩個好像是一個東西。才發現自己的專業知識又白學了，干緊查點資料惡補一下。

仔細查閱才知道，其實這兩種循環很類似，只是其實現方式略有差別。其實質利用原理均是做功膨脹比>壓縮比！

奧托循環vs米勒&阿特金森循環。（? Animated Engines）

如圖陰影處所帶來的收益，就是其中一個大家所說的增加做功方面的收益！但是經常被大家所忽略的是後兩者在減少泵氣損失方面所帶來的貢獻。我會在後面結合米勒循環具體來說說這點。

內燃機中的損失。（? Animated Engines）

阿特金森循環

英國工程師 James Atkinson （詹姆斯·阿特金森）在使用奧托循環內燃機的基礎上，通過一套複雜的連杠機構，使得發動機的壓縮行程大於膨脹行程，這種巧妙的設計，不僅改善了發動機的進氣效率，也使得發動機的膨脹比高於壓縮比，有效地提高了發動機效率，這種發動機的工作原理被稱為阿特金森循環。

當時的奧托循環發動機不同的是，這款發動機壓縮行程和做功行程時，活塞的位移是不一樣的。阿特金森發動機使用了較為複雜的連桿作為動力從活塞到曲軸的輸出，而活塞實際行程如下圖所示。

阿特金森循環發動機原理gif。（? Animated Engines）

這種設計很巧妙，用不同的連桿機制協同工作，使得各個行程幅度不同，不僅有效的改良了進排氣情況，膨脹比大於壓縮比更是阿特金森發動機最大的特點。更長的膨脹行程可以更有效的利用燃燒後廢氣仍然存有的高壓，所以燃油效率也比奧托循環更高一些。

阿特金森循環發動機機械結構。（? 車168）

上面那個gif不會動，點擊這個試試http://img3.cache.netease.com/auto/2014/11/12/20141112174921ad9b7.gif

但複雜的連桿在體積上和故障情況都不如奧托發動機，所以在汽車上未能普及，不過船用、發電等大型柴油機在很大程度上借鑒了阿特金森發動機這種特性，可謂失之東隅收之桑榆。

米勒循環

米勒循環的實質與阿特金森循環相同，都是膨脹比>壓縮比，但由於阿特金森循環發動機的膨脹衝程增加過大，且故障率較高，實現起來很有難度，還會增加發動機的外形與尺寸，於是人們摒棄了其中複雜的連杠機構採用靈活的配氣正時來實現這一點。

理論上來說，採用進氣門早關與進氣門晚關實現米勒循環並沒有本質區別，此時可以加大節氣門開度甚至取消節氣門以維持進氣量不變，因此進氣壓力可以提高，從而減小泵氣損失。

但實際發動機中一般都採用進氣門晚關，因為這樣可以充分利用進氣慣性增加進氣量，而且晚關還可以增加進氣來冷卻氣缸，降低混合氣壓縮終點溫度，從而減少爆燃傾向。

由於常規汽油機在中、低負荷下的泵氣損失佔到整個循環凈指示功的30~40%，因此米勒循環具有很大的實用價值。而實現米勒循環的關鍵就是可變氣門正時（VVT）技術，此外米勒循環發動機一般都採用增壓技術，以彌補進氣門早關、晚關所造成的進氣充量損失。

常規發動機配氣圖解gif（? Autohome）

米勒發動機配氣圖解gif（? Autohome）

Ps：現在車市上有許都企業都自稱是「阿特金森循環」發動機，其實都只是米勒循環的衍生叫法，是車企為了避免無謂的權利糾紛罷了。

參考文獻

【1】深度解讀發動機 阿特金森和米勒循環（汽車之家）

【2】阿特金森循環（Animated Engines）

【3】汽車發動機原理（清華大學）

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