Atkinson循环发动机的节能效果与应用分析

2 Otto循环
此 时 传 统 Otto循环发动机泵 气 损 失 很 大 ，油 耗 很 高 ，使 用 Atkin­
son 循环发动机可以有效地降低油耗；而汽车在急加速和爬坡等
自 1 9 世纪末被发明以来，Otto循环得到了广泛应用，当今大 需要发动机高负荷丁作时，Atkinson发动机可以和电动机合力驱 部分车用汽油机采用的都是〇tto循环。〇tto循环是由进气、压 缩 、 动车辆，弥补了 Atkinson循环发动机功率较低的不足。
摘 要 ： Atkinson循 环 是 一 种 高 膨 胀 比 循 环 。 与 Otto
低节气门开度来减少进气量的，节气门开度的降低会增加进气阻
循 环 相 比 ，Atkinson循 环 的 膨 胀 行 程 更 长 ， 更 能 充 分 利 用
力 ，产生很大的泵气损失。Atkinson循环取消了节气门，通过控制进
4 结语
交 流
别是它的膨胀比大于压缩比。 如 图 1 所 示 ，Atkinson循 环 的 膨 胀 比 大 于 常 规 Otto循 环 ，更
长 的 膨 胀 行 程 有 利 于 充 分 利 用 发 动 机 气 缸 内 的 高 压 气 体 ，做 功更
Atkimon循 环 发 动 机 较 传 统 Otto循环发动机热效率更髙，搭 载 Atkinson循环发动机能使车辆的油耗显著降低，在动力电池技
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科技论文与案例交流
Atkinso 循环发动机的节能效果与应用分析
赵越1 周义刚1 周连升1 张宝栋2 边疆3 ( 1 国 网 天 津 市 电 力 公 司 电 力 科 学 研 究 院 天 津 300384 2 国 网 天 津 市 电 力 公 司 调 度 控 制 中 心 天 津 300010
3 天 津 市 电 力 科 技 发 展 有 限 公 司 天 津 300384)
膨 胀 、排气四个行程组成的循环构成。膨胀行程中，气缸内的高压
表 1 几种车型的油耗比较
气 体 推 动 活 塞 运 动 ，是 发 动 机 的 做 功 行 程 。Otto循 环 的 理 论 热 效
车型
发动机排录 动力类型 I7丨公里油耗
率计算公式W为 ：
其 中 s 为 发 动 机 的 膨 胀 比 ; 为 绝 热 指 数 。可知增
€
马h 达 6 -阿
特兹 马自达6
2 .0 L A tk in s o n 2 .0 L O tto
汽油机 汽油机
6 .5 L 7 .8 L
大膨胀比可以提高发动机的热效率，但 是 Otto循环的压缩比等于 膨 胀 比 ，提高膨胀比也就意味着同时提高了压缩比，而压缩比过
凯美瑞 凯美瑞双擎
2 .5 L O tto 2 .5 L A tk in s o n
行 了 分 析 ，对 其 应 用 现 状 进 行 了 总 结 。
3.2 Atkinson循环的应用分析
关键词： Atkinson循 环 ；节 能 减 排 ；油耗
由 于 Atkinson循环将一■部分进人气缸的气体推回了进气管，
实际进人气缸的可燃混合气量会减少，因 此 相 对于同排量的Otto
1 引言
发 动 机 气 缸 内 高 压 气 体 的 能 量 ，因 此 其 热 效 率 更 高 。 本文
气门的关闭角度，将部分气缸内的气体推回进气管来控制进入气
介绍了 Atkinson循 环 发 动 机 的 基 本 原 理 ，对 其 节 能 效 果 进
缸的混合气量，实现部分负荷，减少了泵气损失，因此热效率更高|31。
循 环 发 动 机 ，Atkinson循 环 发 动 机 的 功 率 会 降 低 ，这对于强调动力 性的汽车来说,是非常不利的。因 此 虽 然 Atkinson循环发动机很 节 油 ，但长久以来并没有得到广泛的应用。
近 年 来 ，随着能源环保要求的日益提高，汽车的节能问题越 来 越 受 到 重 视 ，减 低 汽 车 的 油 耗 已 成 为 一 个 热 点 问 题 ，因 此 ，热效 率 更 高 的 Atkinson循环发动机也重新受到了关注。尤其在混合动 力 汽 车 方 面 ，Atkinson循 环 发 动 机 拥 有 其 独 特 的 优 势 :汽 车 行 驶 的 大 运 转 在 部 分 负 荷 区 域 ，
随 着 经 济 社 会 的 飞 速 发 展 ，汽 车 的 保 有 量 也 不 断 激 增 ，截止 2015年 底 ，我国汽车保有量达到了 2.79亿辆。当前大部分汽车仍 是 燃油汽车，由于动力电池技术存在瓶颈，因此在将来一段时间 内 燃 油 汽 车 仍 将 是 主 流 。石 油 资 源 是 一 种 不 可 再 生 资 源 ，如此数 量 的 汽 车 对 石 油 资 源 的 消 耗 十 分 巨 大 。 因 此 ，传统燃油发动机的 节能技术仍有很重要的意义。
汽汕机 油电混合
7 .8 L 5 .3 L
科
大 会 造 成 发 动 机 的 爆 震 现 象 ，损 坏 发 动 机 。因 此 靠增加膨胀比来
如 表 1 所 示 ，马 自 达 6 - 阿特兹将马自达6 上 搭 载 的 2.0L Otto
技 论 文 与 案 例
提高发动机热效率的方法受到了限制。
3 Atkinson 循 环 3.1 Atkinson循环的节能分析
Atkinson循环是一种高膨胀比循环，它 与 Otto循环最大的区
循 环 发 动 机 替 换 成 了 相 同 排 量 的 Atkinson循 环 发 动 机 ，其百公里 油耗降低了 16.7%，节油效果比较显著;凯美瑞双擎不仅将Otto循 环发动机替换成了 Atkinson循环发动机，更在此基础上配备了混 合动力系统，使得百公里油耗降低了 32.1%，节油效果非常显著。
高膨胀比* 环
充 分 ；同 时 Atkinson循环 通过进气门晚关推迟发动
术还没有取得突破性进展的当今，大 力 发 展 Atkinson循环发动机 对汽车的节能有着非常重要的意义。
机的压缩行程，相当于缩 参考文献
小了发动机的实际压缩
捽气损失tt®
比 ，使 其 实 际 压 缩 比 与 常
[1]
周龙保.内燃机学[叫北京:机械工业出版社,2000.