阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比設(shè)計(jì)與普通發(fā)動(dòng)機(jī)有什么不同?
阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)與普通發(fā)動(dòng)機(jī)的核心差異在于壓縮比與膨脹比的設(shè)計(jì)邏輯不同,前者通過讓膨脹比大于壓縮比實(shí)現(xiàn)更高熱效率,后者則保持壓縮比與膨脹比相等。
普通發(fā)動(dòng)機(jī)采用奧托循環(huán),活塞的壓縮沖程與做功沖程行程等長,壓縮比和膨脹比數(shù)值一致,雖結(jié)構(gòu)簡單適配性廣,但燃油能量轉(zhuǎn)化時(shí)易因膨脹不充分造成浪費(fèi);而阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)通過推遲進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)間、優(yōu)化配氣正時(shí)等技術(shù)手段,讓做功沖程的行程長于壓縮沖程,使膨脹比大于壓縮比——這意味著燃燒后的氣體能在更長的行程中充分膨脹做功,更高效地將燃油化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而提升熱效率與燃油經(jīng)濟(jì)性。不過這種設(shè)計(jì)也帶來了低速扭矩不足的特點(diǎn),因此更常與電機(jī)配合應(yīng)用于混動(dòng)車型,借助電機(jī)彌補(bǔ)起步與低轉(zhuǎn)速階段的動(dòng)力短板。
普通發(fā)動(dòng)機(jī)采用奧托循環(huán),其活塞在壓縮沖程與做功沖程的行程長度完全一致,這使得壓縮比與膨脹比數(shù)值相等。這種設(shè)計(jì)雖結(jié)構(gòu)簡單、適配場景廣泛,但在燃油能量轉(zhuǎn)化過程中,由于氣體膨脹行程有限,部分燃油燃燒產(chǎn)生的能量未能充分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,導(dǎo)致燃油利用效率存在提升空間。
阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)則通過技術(shù)手段打破了這一平衡。它借助電控制裝置調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí),在壓縮沖程中推遲進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)間,讓部分燃?xì)鈴倪M(jìn)氣門排出,相當(dāng)于減少了實(shí)際參與壓縮的進(jìn)氣量,從而使壓縮比小于膨脹比。膨脹比的增大意味著活塞在做功沖程中運(yùn)動(dòng)距離更遠(yuǎn),燃?xì)饽芨浞值嘏蛎涐尫拍芰?,直接提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率與燃油經(jīng)濟(jì)性。
不過,這種設(shè)計(jì)也存在明顯的局限性。在低轉(zhuǎn)速工況下,推遲進(jìn)氣門關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致混合氣體不足,扭矩輸出受限,使得車輛起步時(shí)動(dòng)力表現(xiàn)偏弱;而在高轉(zhuǎn)速時(shí),由于進(jìn)氣量的動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制,轉(zhuǎn)速提升速度相對緩慢,影響車輛的提速性能。因此,阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢主要集中在中轉(zhuǎn)速區(qū)間,僅依靠自身難以滿足純?nèi)加蛙嚾r的動(dòng)力需求。
正是基于這一特性,阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)更多應(yīng)用于混動(dòng)車型?;靹?dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)能夠在起步、低速等發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不足的場景下提供輔助動(dòng)力,有效彌補(bǔ)其動(dòng)力短板;而在中高速巡航等發(fā)動(dòng)機(jī)效率較高的工況下,又能充分發(fā)揮其燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與能耗的平衡。
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