18新利最新登入阿特金森循环发动机如何工作

阿特金森的美国专利(编号367,496，对于我们这些崇拜专利的书呆子来说)非常简单:大约一千字的文字和一些有用的图表。或者你可以读一下这个解释，它比任何解释都要有趣得多专利．

现在最常见的内燃机是四冲程奥托循环发动机在这个过程中，一个活塞在气缸内上下运动，火花点燃气体和空气的混合物。同样适用于阿特金森循环发动机，所以这里是一个快速刷新的过程:

进气行程:将空气和燃料吸入气缸

压缩行程:把混合物压扁，这样当火花熄灭时，它就会大爆炸

动力或膨胀行程:利用爆炸产生的力使活塞沿着汽缸向下移动

排气行程:将燃烧过程中的有害残留物排出汽缸

在奥托循环发动机中，这是在曲轴的两次旋转中完成的:进气/点火，然后是动力/排气。在最初的阿特金森发动机，发明者增加了一对夫妇的联系，使所有四冲程可以完成与曲轴的单一旋转。

这本身就能提高效率，但阿特金森还有另一个想法:如果气缸内的压缩度降低，动力冲程比进气冲程长，发动机的工作效率就会更高。它可以用更少的燃料来驱动发动机，而发动机可以转动车轮，让汽车前进。

想象一下，如果你愿意的话，气缸和活塞。在进气冲程中，活塞并没有沿着气缸向下移动。进气阀是空气和燃料进入气缸的地方，它不允许尽可能多的混合物进入气缸。更少的混合需要更少的压缩。活塞在压缩行程中向上移动，在顶部的混合气被点燃。繁荣!在动力冲程中，力将活塞送回气缸轴下，这一次一直向下，以利用燃烧产生的最后一点力。然后活塞向上移动，得到垃圾出来的排气行程。助教哒!四冲程，燃油少!

当然，作为一个聪明的读者，你可能意识到更少的燃料和更少的压缩意味着更少的动力。你说得对。即使活塞被允许在动力冲程中比在进气冲程中运动得更低，它也不会产生像在更高压缩和更丰富的混合气体的发动机中那样多的动力。

这款发动机的另一个挑战是它需要很多额外的部件，这使得组装起来很棘手，更不用说昂贵了。可怜的阿特金森必须用弹簧、振动连杆和炽热的点火管来实现所有这些效率，这听起来像一个很棒的乐队名字。现代工程师要轻松得多。

纯粹主义者会对今天的阿特金森循环发动机嗤之以鼻，因为它看不到一个振动连杆。事实上，如果你把现代的阿特金森循环发动机放在现代的旁边奥托循环发动机，你看不出有什么不同。丰田大学(University of Toyota)的大卫·李(David Lee)表示:“普锐斯的发动机没有普通发动机没有的东西。”(除非你是一名丰田员工，需要了解经销商最新最好的产品，否则这不是一所你能上的大学。抱歉。)

什么阿特金森必须实现曲轴的位置，我们现在可以做可变阀时这是一个便宜得多、简单得多的解决方案。记得吗，在阿特金森最初的设计中，进气阀会提前关闭以阻挡一些空气-燃料混合物。现在，进气阀打开的时间有点过长，这样当活塞在压缩行程中向上移动时，就会有少量的气体-空气混合物逸出。每种方法都有相同的目的:压缩比更低。在工程师的术语中，现代方法被称为“livic”——进气阀延迟关闭。然后火花塞做它的事情——火花——活塞利用燃烧与一个完整的动力冲程下气缸。然后排气冲程进行清理工作。

120多年来发生的变化不止于此。为了提高效率，人们开发了新的材料。例如，重量较轻的活塞、环和气门弹簧可以减少摩擦和汽车的整体重量。拖着更轻的重量四处走动需要更少的能量。使用一个双顶置凸轮发动机就像福特在Fusion和其他混合动力车上所做的那样，这使得控制过程更加容易。

再一次，聪明的读者，你可能注意到这个引擎的现代版本产生的功率更小，就像它的前身一样。太真实的。正如李所指出的，“这款发动机在普通汽车中会很吃力。”

但你知道哪里不挣扎吗?在一个混合动力传动系统．

你得到了一个引擎这真的很高效，但它缺乏动力，特别是扭矩的多样性，这种动力喷火的阻力车肯定有。但是，如果你是混合动力系统工程师，你还有一个电动马达从0转到每分钟都有扭矩。电动机的问题是它不能很好地维持高速，不像汽油发动机那样好，因为它的转速很高马力．怎么做，混合动力系统工程师?

如果你是吉尔伯特·波特拉廷，他碰巧是福特的混合动力系统工程师，或者其他汽车公司的工程师，他在制造全混合动力系统，你把这两个系统结合在一起，就像巧克力还有花生酱。在低速时，电动机产生扭矩，推动汽车向前行驶。除非你是那种超级小心的人节油以跑更多里程是谁轻轻按下油门，就好像有只小猫躲在它下面一样汽油引擎将上线相当快，虽然电动马达正在做相当多的工作。在大约40英里每小时的速度下，阿特金森循环发动机将在电动机的辅助下几乎完全接管。

只要你有这样的组合，你可以设计阿特金森循环发动机与电动机精确啮合以获得最佳效率。如果你坚持在下一条车道上与喷火车较量，你就不会完全被甩在后面。“踩下踏板，你就会得到你想要的——两种动力装置都有，”丰田的Lee说。

这种负载平衡就是为什么像丰田普锐斯或福特翼虎这样的全混合动力汽车在城镇周围比在高速公路上行驶里程更好的原因，这与道路上的其他车辆完全相反。我们中间不喷火的人在城里开得很慢。我们经常启动和停止，我们没有达到75英里/小时，所以电动马达承担了很大的负担。然而，在高速公路上，汽油发动机几乎是单独工作的。

在1887年，几乎没有人能预测到快乐的花生酱和巧克力婚姻在阿特金森的发动机和电动马达之间——那时汽车甚至没有永久性的车顶。

最初发表于2012年3月1日