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为什么阿特金森循环发动机比传统的奥托循环发动机更好

 茂林之家 2023-02-22 发布于湖南

阿特金森与奥托发动机的系统类似,但在提高燃油经济性和效率方面有一些关键的区别。

你可能听说过奥托循环发动机和阿特金森循环发动机,它们都是燃烧汽油的内燃机,而且这两种发动机的整体功能几乎完全相同。然而,两者之间存在差异,其中一个(奥托循环发动机)在历史上更为常见,但另一个(阿特金森循环发动机)可能是短期内汽油发动机的可取之处之一。因此,在没有混合动力技术的年月,使用阿特金森循环系统可以提高内燃机的效率。

我们将对现代内燃机中的阿特金森循环进行一个非常简短的介绍,看看它是如何工作的,以及为什么在当今不断变化的世界中,阿特金森循环发动机仍是一些内燃机的重要特征。

后现代世界中的现代内燃机

正如我们大多数人在某种程度上知道或理解的那样,汽油发动机都遵循相同的基本原理来产生能量来为汽车或其他机器提供动力。

气缸内的活塞通过将燃料和空气插入同一气缸一端的压缩空间所引起的爆炸(火花最终引起爆炸)在管内不断上下运动。

最初的压缩是由相同的活塞在之前的行程之后返回气缸并再次返回来实现的,从而形成一个重复数百万次的循环。

汽车发动机中的多个移动活塞也不断地转动曲轴,将这种运动传递给车辆的车轮(通过中间的离合器和变速器),从而在你开车去购物中心时产生物理运动。

汽车发动机中奥托循环和阿特金森循环的区别

以上是对“奥托”循环的一个极其基本的描述,这与柴油发动机使用的循环不同。柴油发动机热效率更高,耗油更少,但似乎也被吹捧为对环境更不利。然而,随着“阿特金森”循环,燃气发动机可以变得更加高效,因此被用于混合动力和非混合动力,作为奥托循环燃气发动机的一个很好的替代方案。

这并不是一个尖端的系统:1997年丰田的第一代普锐斯使用阿特金森循环电机与电动硬件相结合,创造了一个高效的混合动力系统。许多来自丰田和本田的日本混合动力汽车更喜欢使用由电动系统补充的阿特金森循环ICE动力装置。

与奥托发动机相比,在相同的条件下,阿特金森发动机具有更高的热效率,最终以相对较低的功率输出为代价提高了燃料经济性。

阿特金森循环的实际工作原理

从根本上说,奥托循环发动机和阿特金森循环发动机在原理上几乎是相同的,但阿特金森循环发动机有一个小的区别,即活塞的膨胀行程比压缩行程更长,从而在相同的燃料量下获得更高的效率。

丰田的混合动力汽车都使用了这项技术,电动机弥补了动力的不足,但对于非混合动力设置也有一个解决方案:发动机可以根据性能或效率的情况,在阿特金森循环和奥托循环之间无缝转换。早在2014年,丰田就在研发新的1升和1.3升小型Atkinson发动机,热效率达到37%,燃油经济性提高30%。

如今,这项技术主要用于提高混合动力汽车的效率,许多发动机在需要时在奥托循环和这种循环之间切换。

汽油发动机并没有死

尽管电动汽车正在崛起,但令人信赖的内燃机并没有灭绝,部分原因是混合动力汽车的高效率,其中许多混合动力汽车使用阿特金森循环作为发动机。

自1997年丰田普锐斯问世以来,汽油发动机和混合动力电池一直在证明它们的价值,而保时捷918和Czinger 21c等现代超级跑车则证明,老式发动机还有更大的生命力。

内燃机即将过时;当然,但汽车制造商正在寻找方法来延长电动汽车的简单前辈的寿命。事实证明,电池价格昂贵,重量重,需要巨大的能量来生产,而且很难处理。

它们在建造过程中也会造成污染,并间接排放有害气体,因为充电所需的能源来自主要由化石燃料提供的电网。

因此,如果我们能够长期依赖高效的阿特金森发动机作为混合动力装置的一部分,那么在实际的可持续性、效率和性能之间可能会有一个平衡。

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