阿特金森循环发动机的应用及优缺点
卡罗拉双擎混合动力技术解析
1997年丰田双擎混合动 力技术首次运用在第一 代普锐斯上,这款技术 至今已历经近二十年的 发展与完善,卡罗拉双 擎的出现,将这套先进 成熟的混合动力技术与 全球累计销量最高的车 型相结合,给人们带来 了新的购车选择。鉴于 大家对卡罗拉双擎混合 动力技术的疑问,本文 对卡罗拉双擎的混合动 力技术进行初步解析。
全力加速时,电脑会判断踩下油门的力 度,从而适时启动发动机,此时系统会 全力输出进而接近100kw的最大输出功率, 一方面发动机有动力输出到轮端,也有 电池提供的能量驱动电动机,提高总输 出能量。同时,还有一部分发动机的能 量传递给发电机,这一部分能量通过蓄 电池后为电动机输出动力。 高速时主要依靠发动机的动力输出,确 保发动机处在最佳的动力输出转速范围。 减速或者下坡时,有害能量会通过电动 机转换成电能存储备用,从而实现能量 的有效回收。 两套系统的配合,首先从理论上实现了 双动力输出的最优化配合,同时还能够 完全避免发动机排放高、扭矩输出差的 转速空间,这种强强联手实际上就能够 达成1+1>2的效果。
即使量显示下降至两格)时汽油机也会自行启动为电池 组进行充电。再者在减速或者下坡时,有害能量会通过电动 机转换成电能存储备用,这样不仅给发电机提供了能量,也 能实现能量的有效回收。所以在各种情况下车辆都会自行完 成充电,根本不需要额外的充电就可以满足日常的纯电驱动。
总结:从一个技术控的角度来看,在新 能源车型备受制约的现阶段中国汽车市 场,卡罗拉双擎毫无疑问是率先普及的 节能车型。首先在技术上,先进成熟的 评价是当之无愧的;其次在使用上,电 池寿命与车等长且并不需要单独维护, 满足更高一级技术体验的同时与汽油车 同级的价格更刺激了人们的购买欲;再 从长远的眼光来看,高效发动机自身已 减少尾气排放,在单独依靠电动机行驶 时,更进一步减少了环境污染。4.2L的 百公里油耗,使卡罗拉双擎更具优势。 相信在不久的将来,一个以卡罗拉双擎 为首的崭新的“全民混动”时代即将开 启。
丰田阿特金森循环发动机原理
丰田阿特金森循环发动机原理丰田阿特金森循环发动机是一种高效、环保的发动机技术,其原理通过优化燃烧过程和减少能量损失来提升燃油利用率。
本文将详细介绍丰田阿特金森循环发动机的原理,帮助读者更好地理解和应用这一技术。
阿特金森循环发动机的原理基于阿特金森循环,即将汽缸分为压缩冲程和动力冲程两个阶段,以实现更高的热效率。
在压缩冲程中,活塞向上运动,将混合气体压缩至较高压力状态。
与传统发动机不同的是,阿特金森循环发动机采用了较高的压缩比,使燃料在压缩过程中更充分燃烧,提高燃烧效率。
接下来是动力冲程,即点火阶段。
通过电火花塞点火,混合气体在高压下燃烧,产生爆发力推动活塞向下运动。
在此过程中,燃料被完全燃烧,释放出更多的能量,提供给车辆的动力需求。
与传统发动机相比,阿特金森循环发动机采用了可变气门正时系统(VVT),使进气气门的开闭时间可以根据实时的工况进行自动调节。
这样一来,可以在不同负载和转速下实现最佳气缸充气和排气效果,提高燃烧效率。
此外,丰田还引入了直喷技术,即将燃油直接喷射到气缸内部。
与传统的多点喷射系统相比,直喷技术可以更精确地控制燃油的喷射时间和量,进一步提高燃烧效率和动力性能。
值得一提的是,阿特金森循环发动机还配备了启停系统。
当车辆停止行驶时,发动机会自动关闭,并在需要时迅速启动。
这种智能化的节能技术不仅降低了油耗和尾气排放,还提升了驾驶的舒适性。
丰田阿特金森循环发动机的原理不仅在汽车领域得到广泛应用,还可以被应用于其他领域,如发电和航空。
通过减少能量损失和提高燃烧效率,阿特金森循环发动机在环保和经济性方面都具有重要的意义。
总结起来,丰田阿特金森循环发动机通过优化燃烧过程、引入先进技术和智能化系统,提高了燃油利用率和动力性能。
这一技术在汽车工业中具有重要的指导意义,同时也对环保和能源节约产生了积极影响。
通过深入理解和应用阿特金森循环发动机的原理,我们可以为推动车辆技术的发展和减少能源消耗做出贡献。
米勒循环与阿特金森循环的区别
米勒循环与阿特金森循环的区别
米勒循环与阿特金森循环的区别主要体现在以下几个方面:
连杆机构:阿特金森循环发动机具有复杂的连杆机构,而米勒循环发动机则没有。
这是两者在结构上的主要差异。
活塞压缩:阿特金森循环通过连杆机构实现压缩,而米勒循环没有明确的活塞压缩方式,通常是通过晚关进气门来实现的。
实现手段:虽然两者的目的都是为了让膨胀比大于压缩比,但实现目的的手段不一样。
阿特金森是通过复杂的机构使活塞的行程发生变化,而米勒循环是通过晚关进气门来实现。
结构复杂性与效率:阿特金森循环发动机的结构复杂,虽然可以提高燃油热效率,但附件增多导致机器更重、摩擦损耗更多,综合效率反而更低。
而米勒循环发动机通过进气门的提前关闭,实现了与阿特金森发动机相同的效果,但结构更加简单。
发展与应用:詹姆士·阿特金森打造了三代阿特金森发动机,但由于不太贴合实际需求,未能大规模量产。
而罗尔夫·米勒则通过另一种方式实现了与阿特金森发动机相同的结果:压缩行程小于膨胀行程。
这使得米勒循环发动机具备了实际的意义,其衍生技术还包括进气门晚关。
从某种程度上说,所有通过气门技术实现的发动机都可以视作米勒循环,而通过机械结构实现的则是阿特金森发动机。
总的来说,米勒循环与阿特金森循环在结构、实现手段、效率和发展应用等方面都存在显著的差异。
这些差异使得两种循环方式各具特点,适用于不同的发动机需求和应用场景。
阿特金森循环和奥托循环的区别
阿特金森循环和奥托循环的区别1. 引言你有没有想过,为什么我们汽车的发动机有不同的类型?就像每个人都有自己独特的个性,发动机也是如此。
今天,我们就来聊聊阿特金森循环和奥托循环这两种发动机循环的区别。
准备好了吗?让我们一起深入探讨!2. 阿特金森循环2.1 基本概念首先,阿特金森循环,这可不是某个神秘的法术,而是一种非常聪明的发动机工作方式。
它的设计初衷是为了提高燃油效率,减少油耗。
你知道吗?阿特金森循环的一个特点就是它的压缩比高,排气时间长。
这就像是一个小孩在玩耍时,拉长了最后一秒钟的乐趣,尽可能地利用每一分每一秒。
2.2 工作原理简单来说,阿特金森循环通过调整进气和排气的时间,让发动机在低负荷下工作得更好。
这样一来,发动机在节能方面就表现得特别出色。
想象一下,阿特金森就像是一个“省钱小能手”,在每一滴油上都精打细算,最终能把油耗降到最低。
你开车的时候,是不是也希望能多跑几公里呢?3. 奥托循环3.1 基本概念接下来,我们得聊聊奥托循环。
这种循环是汽车发动机中的“老牌劲旅”,很多经典的汽油发动机都是基于这种原理。
奥托循环的工作原理就像是一个精确的钟表,压缩比虽然没有阿特金森那么高,但却能在高负荷下提供强劲的动力。
就像是一个全力以赴的运动员,随时准备为你提供加速的“助推器”。
3.2 工作原理奥托循环的特点在于它的工作节奏比较均匀,能快速点燃混合气,推动活塞向下移动。
这种设计让发动机在启动和加速时显得十分强劲,想象一下,在你急着赶去约会的时候,奥托循环能让你一踩油门就飞出去,真是太给力了!不过,正因为它的动力强劲,油耗也会相对较高,这就像是有时候为了赶时间而不惜花费更多的燃料。
4. 比较与对比4.1 燃油效率说到燃油效率,阿特金森循环可是占据了上风。
它的设计理念就是追求高效,尤其是在城市驾驶时,能够减少频繁启停带来的油耗。
相对而言,奥托循环虽然动力强劲,但在油耗方面就没那么省心了。
你开车的时候,是不是常常觉得油表“咻咻”往下掉?4.2 动力表现然而,如果谈到动力,奥托循环无疑是“绝对王者”。
阿特金森发动机
在常规奥托循环发动机的做功冲程完成后, 封闭在汽缸内的气体压力仍然有3~5个大气 压。在排气冲程中,这部分气体的热量白 白地排放到大气中。阿特金森循环就是通 过提高做功行程的做功量,在膨胀行程末, 汽缸内的压力降为稍高于大气压,再将排 气气门打开,则会提高燃油效率。
Atkinson循环热效率较高是因为降低了两方面的损耗:一是在部分负 荷时它工作在最佳膨胀比下,燃料的热效率高;二是进气冲程中没有 节气门的节流作用减少了泵气损失。如图3中传统Otto循环示功图的 阴影部分就是泵气损失部分,而Atkinson循环的示功图中就不存在这 部分损失。 图3示功图中P0为大气压力,说明了Otto循环在部分负荷时是在小于 大气压力状态下进气,而Atkinson部分负荷时是利用进气门晚关时刻 而不是节气门开度来控制负荷。因此进气管压力基本保持为大气压力 状态,这就消除了进气时因泵气作用而造成的损失。
目前油电混合动力汽车中,基本上对于发 动机进行了重新设计或重大改进,许多阿 特金森循环是在汽油机的基础上改造得到 的,这种循环具有高热效率、高膨胀比、 紧凑型倾斜挤气燃烧室,由于电机承担了 解功率调峰的作用,发动机可以舍弃非经 济工作区的动力性面追求经济工作区的高 效率,其主要目的是追求高的热效率而不 是高功率。
1947年美国工程师拉尔夫·米勒在简单的奥托循环发动机 的基础上实现了高燃油效率的阿特金森循环。他不是像詹 姆斯·阿特金森那样,机械地实现做功行程大于压缩行程, 而是让进气门在压缩行程中关闭,尽管这样会造成吸入汽 缸的油气混合物在活塞开始上升时又部分地被推出汽缸。 压缩行程可以通过控制进气门关闭的时刻来恰当地设置。 因考虑到压缩行程又被分为两个阶段(燃油喷射阶段和实 际的压缩阶段),这种发动机有时又被称为“五冲程发动 机”。最大输出功率的损失部分的抵消了阿特金森循环发 动机燃油效率的提高。由于储备功率的原因使得发动机的 燃油效率稍微有所降低。阿特金森循环发动机的补偿方案 是采用机械增压,同时保证了高功率响应和较高的燃油效 率,Mazard Eunos 800M(九十年代中期马自达高级品 牌——俊朗)就是采用的此类发动机。
阿特金森循环(Atkinson cycle)
Atkinson循环在混合动力汽车中应用的优势姓名:邓忠伟学号:01402091081. Otto 循环发动机不利于节能的因素1.1 部分负荷燃油消耗率高车辆在正常运行时所需要的功率是很小的, 但实际使用中为了保证加速与爬坡能力, 需要选配较大功率的发动机, 这就使得发动机在经常运转部分负荷工况下的燃油消耗率远高于最佳燃油消耗率,造成整车能量利用率低、燃油经济性差。
1.2 泵气损失泵气损失是造成Otto 循环发动机低负荷工况运转时燃油消耗率高的主要原因。
节气门在部分开度时造成节流, 以及曲轴箱和进气管的压差对活塞下行造成阻力, 都造成了能量损失。
采用节气门控制负荷的发动机即使在高速路行驶时也存在泵气损失, 只有在全力加速或爬坡时节气门全开, 不存在额外的进气管节流损失。
Otto循环在部分负荷时的能量损失是和发动机参数联系在一起的: 泵气损失与进气节流相联系、热效率的降低与不合适的压缩比和膨胀比相联系。
1.3 小膨胀比发动机将燃油化学能以热能形式释放出, 并转化为机械功。
热能转化为机械功的比率由膨胀比决定。
膨胀比为排气门打开时气缸容积与混合气被点燃时气缸容积比值。
膨胀比越高, 转化为机械功的热能越多。
在Otto循环发动机中膨胀比和压缩比基本相当。
而压缩比有一上限, 超过此上限便会产生爆震, 给汽油机造成很大危害。
因而对于给定燃油辛烷值的汽油机来说要避免爆震就不能有大的膨胀比。
1.4 过浓的混合气传统Otto 循环发动机通过加浓混合气满足输出功率增加的需要。
浓混合气在发动机内并不能完全被利用, 作为HC排放物被排到大气中或者在催化转化器中被氧化掉, 降低了燃油利用率。
2. Atkinson循环的原理及优势2.1 Atkinson循环发动机的工作原理1884年James Atkinson发明了Atkinson 循环发动机。
Atkinson循环发动机是在Otto循环发动机的基础上多了一个回流过程, 包括进气、回流、压缩、膨胀和排气五个过程。
阿特金森循环发动机名词解释
阿特金森循环发动机名词解释阿特金森循环是一种内燃机的循环过程,通常用于发动机的燃烧过程中,其名称来自于19世纪末发明家尼古拉斯·奥古斯特·奥托·阿特金森。
阿特金森循环是一种四冲程发动机的循环过程,包括吸气、压缩、爆发和排气四个阶段。
首先,在阿特金森循环的第一阶段,即吸气阶段中,汽缸活塞向下移动,将进气门打开,使燃油和空气混合物进入汽缸内。
这个步骤的目的是将外部空气引入汽缸,以备后续的燃烧过程使用。
接下来,在第二阶段压缩阶段中,活塞向上移动,关闭进气门,将混合物压缩在汽缸内。
这个步骤的目的是增加混合物的密度和温度,以便于后续的燃烧过程。
第三阶段是爆发阶段,也被称为燃烧过程阶段。
在这个阶段,混合物被点燃,产生高温和高压的气体。
由于高压气体的作用力,活塞被迫向下移动,产生曲柄轴的旋转运动。
最后,在第四阶段排气阶段中,排气门被打开,活塞向上移动,将燃烧产生的废气排出汽缸外。
这个步骤的目的是清除燃烧产生的废气,并为下一次循环的开始做准备。
阿特金森循环在内燃机中的应用主要有两种形式:汽油机和柴油机。
在汽油机中,阿特金森循环使用的是一个称为正时法的点火方式。
正时法是通过点火蜡烛在燃烧室中点燃混合物,产生燃烧所需的能量。
汽油机通常具有较高的燃烧效率和较低的排放,适用于小型车辆和家用设备等应用。
而在柴油机中,阿特金森循环使用的是一种称为压燃法的点火方式。
压燃法是通过高温和高压的气体自燃来点燃柴油,不需要使用点火蜡烛。
柴油机通常具有较高的功率和燃油效率,适用于大型车辆和工业设备等应用。
总的来说,阿特金森循环是一个优化的发动机循环过程,通过合理的吸气、压缩、爆发和排气四个阶段,实现了内燃机燃烧的高效率和低排放。
这种循环方式在汽油机和柴油机中被广泛使用,为各种交通和工业应用提供了可靠的动力来源。
阿特金森循环名词解释
阿特金森循环名词解释
阿特金森循环是一种热力学循环,也称为“循环燃气轮机循环”,是用于高效率发电的一种热力学循环。
在这个循环中,压缩机将空气压缩到高温高压区域,然后将其传输到燃烧室中,加入燃料并进行燃烧。
燃烧产生的高温高压气体被送入涡轮机中驱动旋转,并通过发电机产生电力。
接着,排气通过热交换器,将热量传递给进气,从而提高了效率。
与传统的燃气轮机相比,阿特金森循环可以更好地处理高温高压条件,并且具有更高的效率和更低的废气排放量,因此被广泛应用于发电、航空和工业领域。
在阿特金森循环中,燃烧室的设计和燃料选择非常重要,因为这将直接影响效率和排放。
此外,对涡轮机和发电机的优化也可以提高循环的效率。
总之,阿特金森循环是一种高效、低排放的热力学循环,为发电、航空和工业领域提供了可靠的能源解决方案。
阿特金森循环(图文)
阿特金森循环
阿特金森循环与传统发动机的工作循环相比,其最大特点就是做功行程比压缩行程长,也就是我们常说的膨胀比大于压缩比。
更长的做功行程可以更有效地利用燃烧后废气残存的高压,所以燃油效率比传统发动机更高一些。
只要明白了这一点,阿特金森循环就懂了七成。
『阿特金森循环发动机』
众所周知发动机的工作过程分为进气、压缩、做功、排气四个阶段,传统发动机四个阶段活塞行程是相同的,而阿特金森循环是如何做到压缩和做功阶段行程不同的呢?在1882年,阿特金森循环发动机刚刚问世之时,其是通过复杂的连杆协同工作来实现这一功能的。
『传统发动机工作循环』
『模拟阿特金森工况发动机的工作循环』
而时过境迁,再用如此复杂的结构显然是不现实的,但其节油特性又符合目前人们的需要,所以雷克萨斯搭载的发动机用气门相位调节器控制进气门晚关取代了复杂的连杆机构,使发动机在进气行程结束后进气门仍在一段时间内保持开启,这样就将吸入的混合气又吐出去一部分,更简单的实现了膨胀比大于压缩比的效果,模拟出了阿特金森循环工况。
可能有些人并不理解这样做为何会省油,我们可以简单说明下。
对同一台发动机来说,膨胀比越大,说明做功的行程就越长,同样燃油发出的能量被利
用的就越充分,但膨胀比越大,意味着压缩比也会增大,压缩比过高有可能导致发动机爆震,所以偷偷吐出一点气就可以在压缩比不增加的情况下增加膨胀比,延长做功行程,使燃烧发出的能量得到更加充分的利用。
阿特金森循环米勒循环奥托循环开普勒循环
阿特金森循环,米勒循环,奥托循环,开普勒循环都是内燃机中使用的不同类型的热力学循环。
每个周期都有其独特的特点和优势,并被用于各种应用以实现特定的目标。
阿特金森循环以效率高而著称,常见于混合电动车辆中。
它通过保持压缩比低于膨胀比来达到这种高效益,导致扩张中风更长,燃料燃烧更完整。
另由拉尔夫·米勒于1940年代开发的米勒循环与阿特金森循环类似,因为它也旨在提高效率。
它通过使用带有绕行阀的超充电器来控制有效压缩比来实现这一点,使得膨胀比比压缩比能够更高。
奥托循环以研制第一台内燃机的尼古拉斯·奥托命名,是汽车发动机中最常用的热力学循环。
它的操作原理是常量燃烧,燃料—空气混合物在常量下点燃,然后允许膨胀。
开普勒循环是一个理论热力学循环,其重点是通过利用同位素压缩和扩展过程实现尽可能高的效率。
虽然不常用于实际应用,开普勒循环表明内燃机技术有进一步改进的潜力。
这些循环应用的一个现实世界例子,可以从现代汽车发动机的开发中看出,其中结合了涡轮充电,可变阀计时,直接燃料注入等技术来优化发动机的性能和效率。
通过理解这些热力学循环背后的原则,工程
师可以设计符合燃料效率,功率和排放标准要求的发动机。
总体而言,阿特金森循环,米勒循环,奥托循环,开普勒循环各提供了提高内燃机效率和性能的独特方法。
通过在发动机设计和优化中应用这些原则,工程师们继续推动汽车技术中可能存在的界限。
阿特金森循环自然吸气发动机
阿特金森循环自然吸气发动机
1阿特金森循环
阿特金森循环是一种发动机运行循环,由美国的燃烧机学家丹尼尔·阿特金森首次在1872年提出。
这种循环使得引擎可以更加有效地利用能量,从而产生可观的功率。
一般来说,所有燃烧发动机都遵循阿特金森循环,而它也被用于各种类型的发动机,包括内燃机,汽油机和柴油机。
2自然吸气
自然吸气是指燃烧引擎可以自动准备它需要的空气,而不需要任何机械装置来做这件事。
它是阿特金森循环的重要特性之一,它使得发动机可以更简单、低成本及更低能耗。
自然吸气主要是靠发动机的旋转动量来实现,它使得引擎可以不需要消耗设泵所需要的能源,因此可以有效提高整个发动机的燃烧效率。
3阿特金森循环自然吸气发动机
阿特金森循环自然吸气发动机的实际运行原理是空气在压缩室进行压缩时受到加热,同时在排气室内发生冷却,从而使得燃油跟气体完成燃烧,并形成爆炸。
在爆炸中,产生的压力使得活塞上升,最终使得发动机可以获得有效的发动机动力,从而有效提高发动机的效率。
阿特金森循环自然吸气发动机的燃油消耗较少,给节能减排、环保减排等带来许多好处。
同时这种发动机的可靠性较高,并且可以有效减少维护成本。
而且它的制造成本较低,能够满足目前大多数燃油需求的应用环境中的要求。
总之,阿特金森循环自然吸气发动机既可以为汽车行业及其他应用节省燃油能耗,亦成为汽车行业和其他行业实现高效率、低成本、高可靠性发动机运行非常适用的产品。
简述奥托,阿特金森,米勒循环的原理及优缺点
简述奥托,阿特金森,米勒循环的原理及优缺点奥托循环是指内燃机中常用的热力循环,也称为四冲程循环,它基于可燃混合气体的燃烧过程,是实现汽车使用的关键。
本文将介绍奥托循环的原理及优缺点,同时还会介绍阿特金森循环和米勒循环。
1. 奥托循环的原理奥托循环以四个循环过程为基础。
简述如下:1) 吸气阶段:活塞从顶部下降,燃料通过喷油嘴进入气缸,同时进入外部空气来形成混合气。
2) 压缩阶段:气缸关闭后,活塞从底部上升,将混合气压缩,使其达到高压。
3) 燃烧阶段:当发动机的点火器激活时,混合气被点燃,这会使空气和燃料开始燃烧。
混合气爆炸后很快扩散,这使得活塞从下降到底部再度向上移动。
4) 排气阶段:当活塞再度朝上移动时,它会将燃烧后剩余的废气推出气缸。
优点:1) 奥托循环可以提供高效的动力。
2) 奥托循环可在较大范围内调节转速,因此它非常适合用于驾驶汽车。
1) 奥托循环中既有燃料也有空气,因此需要对二者进行化学处理。
这意味着,奥托循环的氧化反应会造成有害物质的排放,并对环境造成负面影响。
2) 奥托循环在高速和高负载下容易出现失火或爆震,这会严重影响发动机的性能。
阿特金森循环是指功率与效率均较高的循环,用于发电厂和船舶等领域。
它由四个过程构成,简述如下:1) 吸收热阶段:用燃料和空气混合物燃烧,热能通过水冷却器被吸收。
2) 压缩阶段:气体被压缩使温度上升。
3) 放热阶段:高温气体通过再生器与燃烧器接触,使气体放出热能。
4) 排放阶段:气体经过再生器进入高压推进气缸,最后通过排气管排出机舱。
1) 阿特金森循环的效率高,能够最大限度地利用燃料。
2) 阿特金森循环中的化学反应较为完整,因此排放污染较少。
1) 阿特金森循环只在高负载下工作得最佳。
2) 阿特金森循环的制作和维护成本较高,需要经常更换材料。
米勒循环是一种可重复的,内部充气的循环,与工程和消费者应用有关,例如管道输送,垃圾填埋场和空气污染控制系统。
它由多个阶段组成,简述如下:1) 压缩阶段:电动涡轮机旋转,将空气压缩到非常高的压力下。
阿特金森循环活塞形状研究
阿特金森循环活塞形状研究Research on Piston Shape in Atkinson Cycle王振喜陈海娥李红洲刘耀东段加全武珊中国第一汽车股份有限公司技术中心摘要: 本文采用3维CFD软件Converge对一汽1.3L PFI阿特金森循环发动机进行模拟,分析了不同活塞形状对缸内流动及燃烧速率的影响。
结果表明,活塞凹坑的直径、深度及凸台的高度对缸内流动及燃烧有较大的影响,活塞凹坑和凸台有较大的优化空间。
关键词:阿特金森循环活塞凹坑活塞凸台 ConvergeAbstract:The influence of piston shape on flow and combustion rate in FAW 1.3L PFI Atkinson cycle Engine was simulated by CFD software Converge.The results show that the diameter,depth of the piston pit and the height of the piston bulge significantly influence flow and combustion rate in cylinder, and piston pit and piston bulge have special optimizations available.Key words:Atkinson cycle Piston pit Piston bulge Converge1 概述随着油耗法规的日益严格,各大汽车厂商面对巨大的压力,一些降低燃油消耗的新技术应运而生,阿特金森循环就是其中之一。
相对于传统发动机,阿特金森循环发动机主要通过采用进气门晚关策略和提高压缩比实现。
阿特金森循环能通过降低部分负荷工况的泵气损失来提高燃油经济性[1-4],但由于改变了进气门关闭相位,其缸内湍动能水平明显减弱,燃烧速度降低[5-6]。
阿特金森发动机
由于阿特金森循环在部分负荷时具有较高的热效 率,燃油经济性高,所以它正被越来越多的应用 于混合动力车上。目前使用阿特金森循环发动机 的车型主要有:丰田-普锐斯、福特-翼虎、雷克 萨斯-RX450h、丰田-Steam、长安-志翔(中混)。 丰田Prius混合动力电动(前轮驱动)与几何压缩 比13:1 在翼虎混合动力车型中,福特采用了四缸阿特金 森循环(Atkinson-cycle)发动机 雷克萨斯-RX450h的混合动力电动(前轮驱动)
在普锐斯取得巨大成功后,丰田公司又将阿特金森循环用在了2010款 的雷克萨斯-RX450h,在这一最新混合动力车型上,配备3.5L带VVT 的阿特金森循环发动机,能够在6000r/min的转速产生183kW的最大 功率,综合油耗达到7L/100公里,改善了燃油经济性 。
北美版Yaris三厢车型搭 载的1NZ-FE发动机采用的 是传统的四冲程奥托循环, 压缩比为10.5:1,升功率 为53.3kW,高速油耗为 5.6升/百公里
由阿特金森循环的工作原理可知,阿特金森循环在部 分负荷时具有较高的热效率,燃油经济性高,因此它正被 广泛的应用于混合动力车上。 对于阿特金森循环发动机 的成功研制,长安汽车(长安杰勋HEV ,长安志翔)研 究院相关负责人表示,在阿特金森循环技术应用上的突破 不仅让长安汽车打破了多年来国外汽车制造商对该技术的 垄断,而且也填补了国内混合新动力领域的空白,为国内 混合动力汽车的发展奠定了坚实的基础。 这一具备全球领先技术优势的阿特金森循环发动机的 成熟以及推广应用,将对新能源汽车产业化以及消费者体 验产生重大影响。
随着技术的不断创新,现在又出现了一种新型的 阿特金森循环发动机,这是一种使用机械增压的 多循环发动机,其活塞在汽缸内由滚子引导沿着 垂直方向运动,因此就不需要起导向作用的裙部。 它操纵杠杆的一端,杠杆的中部与连杆相连,连 杆将活塞的上下往复运动转化为曲轴的旋转运动。 杠杆的另一端可以通过调整机构升高或降低来控 制活塞运动的上下止点位置(有效行程),从而 达到改变压缩比和膨胀比的目的。
小排量发动机应用阿特金森循环降油耗研究
压缩终了的温度降低,降低发动机爆震倾向 可以拥有更高的几何压缩比,所以其热效率 得到进一步提升。
3 技术路线 本文研究的对象为 1.5L 自然吸气直喷发
动机,发动机原机基本参数如表 1 所示。现 计划应用阿特金森循环,提高发动机的热效 率至 39%,未来可以匹配混合动力整车,整 体达到行业先进水平。
关键词:阿特金森循环 冷却 EGR 技术 降油耗
Research on Fuel Consumption Decrease Of Small Displacement Engine By Atkinson Cycle Wang Taisheng Wang Wenguang Long Gui
A b s t r a c t :The application of Atkinson Cycle in small displacement engine can effectively suppress knock and reduce pump air and improve engine thermal efficiency. The test results show that the fuel consumption rate decreases in most HEV working areas of the engine after the application of the Atkinson cycle, and the decrease rate reaches 3%~6%. With additional application of cooling EGR technology, the engine thermal efficiency is further improved to 39.1%, which meets the development goal.
阿特金森循环发动机的应用及优缺点
阿特金森循环目前油电混合动力汽车中,基本上对于发动机进行了重新设计或重大改进。
如丰田Prius的1.5升汽油机(1NZ-FXE)采用了阿特金森循环,它是在1NZ-FE的基础上改造得到的。
这种循环发动机具有高热效率、高膨胀比、紧凑型倾斜挤气燃烧室(以形成有利于燃烧的挤气涡流)以及铝合金缸体,其主要目的是追求高的热效率而不是高功率。
由于电机承担了功率调峰的作用,发动机可以舍弃非经济工作区的动力性能而追求经济工作区的高效率。
如,日本丰田Prius所用的发动机的工作区域设定在1000~4500rpm。
在常规奥拓发动机的做功冲程完成后,封闭在汽缸内的气体压力仍然有3~5个大气压。
在排气冲程中,这部分气体的热量白白的排放到大气中。
如果提高做功行程的做功量,在膨胀行程末,汽缸内的压力降为稍高于大气压,再将排气气门打开,则会提高燃油效率,这种工作循环被称之为阿特金森循环,具有这种循环的发动机被称之为阿特金森循环发动机。
阿特金森循环发动机的热效率较之传统的奥拓循环发动机的提高有赖于控制泵气损失和在保持压缩比不变的前提下增大了膨胀比。
在1885年,阿特金森循环的实现是通过曲柄和气门等机构,其燃烧室的容积用以保持固定的压缩比,而膨胀比是随着载荷变化而变动以此来优化燃油效率。
在二十世纪初,工程师试图通过复杂的连杆机构以期实现不同的冲程,事实证明这种做法并不适用。
后随着电子技术的发展,可变气门配气相位(VVT)使得阿特金森循环真正成为可能。
福特和丰田公司已经将阿特金森循环发动机商品化,应用于其混合动力汽车上。
这类发动机的缺陷:有了可变进气正时技术,这种技术是非常容易实现的,但为什么这种技术未能普及广泛发动机之上呢?其原因如下:1、独特的进气方式让低速扭矩很差在低速时,本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少,这让该类发动机低速扭矩表现很差,用于车辆起步显然动力不够,谁都不愿意自己的爱车输在起跑线上,厂商也不愿因此而让自己的商品落后于别家。
简述阿特金森发动机优缺点
阿特金森循环发动机是一种高效、节能的内燃机,其优缺点如下:
优点:
1. 高效节能:阿特金森循环发动机通过延迟进气门关闭时间,实现了膨胀比大于压缩比的效果,提高了热效率,使燃油经济性较好。
2. 低排放:由于高效燃烧,阿特金森循环发动机排放的尾气中有害物质较少,对环境更加友好。
3. 平顺性好:阿特金森循环发动机的工作过程较为平稳,振动和噪音较小,使驾驶更加舒适。
4. 适用范围广:阿特金森循环发动机可用于混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车等多种类型的车辆,具有较高的通用性。
缺点:
1. 动力输出较低:由于阿特金森循环发动机的膨胀比大于压缩比,导致其在低转速时的扭矩输出较低,动力性能相对较差。
2. 复杂的控制系统:阿特金森循环发动机的工作过程需要精确的控制系统来实现,增加了发动机的成本和复杂性。
3. 对油品质量要求较高:阿特金森循环发动机对燃油的质量要求较高,使用低质量的燃油可能会导致发动机性能下降和故障。
总体来说,阿特金森循环发动机具有高效节能、低排放、平顺性好等优点,但在动力输出和控制系统方面存在一定的局限性。
随着技术的不断进步,阿特金森循环发动机的缺点正在逐步得到改善,使其在未来的汽车市场中具有更广阔的应用前景。
阿特金森循环和奥拓循环的特点
阿特金森循环和奥拓循环的特点
1. 阿特金森循环(Atkinson cycle)特点:
- 阿特金森循环是一种改进的四冲程发动机循环,其特点是进气冲程比压缩冲程长,从而提高了燃烧效率。
- 在阿特金森循环中,压缩行程的终点比较高,而功率行程的开始和结束点较低,这样可以减少有效排量,减小泄露损失,提高柴油机的轴功率输出,提高经济性。
- 阿特金森循环适用于柴油机,其高压缩比和较高的过量空燃比利用了柴油的较高燃烧热值和高压缩比的优势。
2. 奥拓循环(Otto cycle)特点:
- 奥拓循环是一种四冲程循环,常用于汽油机。
它包括进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
- 奥拓循环中,进气冲程通过下降活塞吸入混合气体,压缩冲程通过活塞向上压缩混合气体使其变得更加稠密,燃烧冲程通过火花塞点火将混合气体点燃,产生爆发力推动活塞向下,排气冲程通过推动活塞将燃烧产物排出汽缸。
- 奥拓循环的压缩比较高,功率输出相对较大。
- 奥拓循环的热效率相对较低,部分燃料能量通过排气带走,不能完全转化为有效功率。
总的来说,阿特金森循环适用于柴油机,利用了其高压缩比和燃烧热值的优势,提高了燃烧效率和经济性;而奥拓循环适用于汽油机,其压缩比较高,功率输出相对较大,但热效率相对较低。
米勒循环与阿特金森循环的区别 -回复
米勒循环与阿特金森循环的区别-回复米勒循环和阿特金森循环是两种常见的热力循环模型,在能源转换和发电领域有着广泛的应用。
本文将从循环原理、工作流程以及优缺点等多个方面,一步一步回答关于米勒循环和阿特金森循环的区别。
一、循环原理的区别1. 米勒循环的原理:米勒循环是一种理想的循环模型,用于描述理论上的内燃机工作原理。
其基本原理是将工作气体进行压缩、加热、膨胀和冷却等一系列过程,以完成能量转换。
2. 阿特金森循环的原理:阿特金森循环是一种用于蒸汽动力机的热力循环模型,其基本原理是通过锅炉产生蒸汽,再利用蒸汽驱动涡轮机旋转发电。
二、工作流程的区别1. 米勒循环的工作流程:米勒循环包括四个基本过程:压缩、加热、膨胀和冷却。
首先,工作气体在压缩过程中被压缩到很高的压力下;接着在加热过程中,高压工作气体与燃料混合并燃烧,从而获得高温高压的燃气;然后,在膨胀过程中,高温高压的燃气推动活塞或涡轮旋转,从而产生功;最后,在冷却过程中,工作气体的余热通过冷却介质传递出去,将循环中的能量损失降至最低。
2. 阿特金森循环的工作流程:阿特金森循环包括五个基本过程:加热、膨胀、冷凝、抽吸和压缩。
首先,蒸汽在加热过程中通过锅炉得到高温高压状态;然后,在膨胀过程中,高温高压蒸汽推动涡轮旋转,产生功;接下来,蒸汽在冷凝过程中通过冷凝器冷却并转化为液态水;然后,在抽吸过程中,泵将冷凝器中的水抽回锅炉;最后,在压缩过程中,水通过泵被压缩为高压水,重新进入汽轮机循环。
三、循环效率的区别1. 米勒循环的循环效率:米勒循环的循环效率相对较低,主要原因是循环中有很大一部分能量会以废热的形式散失。
2. 阿特金森循环的循环效率:阿特金森循环的循环效率相对较高,因为蒸汽作为工作介质的特性决定了其在发电过程中有较少的能量散失。
四、优缺点的区别1. 米勒循环的优缺点:优点:米勒循环结构简单、工作稳定、制造成本较低,适用于小型内燃机的应用。
缺点:米勒循环能量损失较大,循环效率相对较低。
1.5t阿特金森循环发动机 成本
1. 概述1.5t阿特金森循环发动机是一种高效、节能的发动机,它在汽车、摩托车等交通工具中得到了广泛应用。
但是,随着能源成本的上升以及环保要求的增加,人们对于该发动机的成本也开始关注起来。
2. 成本构成1. 材料成本1.5t阿特金森循环发动机的主要材料包括铝合金、钢铁、塑料等,这些材料的成本占据了发动机总成本的一大部分。
2. 生产成本生产工艺的复杂度和生产线的投入都会直接影响到发动机的生产成本,包括人工成本、设备成本等。
3. 研发成本为了保证发动机的性能和质量,需要大量的研发投入,研发团队和实验设备的支出都将成为发动机的一部分成本。
3. 成本优化1. 材料成本的优化寻求替代材料、精准采购,可以有效降低材料成本。
2. 生产成本的优化采用先进的生产工艺和自动化设备,可以提高生产效率,降低生产成本。
3. 研发成本的优化合理设置研发预算、实施研发流程管理,可以有效控制研发成本。
4. 成本影响因素1. 原材料价格原材料价格的波动会直接影响到发动机的成本,特别是对于成本结构中较大比重的原材料而言。
2. 劳动力成本不同地区的劳动力成本存在较大差异,这也将对发动机的成本产生影响。
3. 政策法规环保要求的提高、能源政策的调整等都将对发动机的成本产生一定的影响。
5. 成本控制策略1. 进一步提高设计效率,降低零部件的数量和成本。
2. 加强供应链管理,降低原材料和零部件的采购成本。
3. 优化生产工艺,提高生产效率,降低生产成本。
6. 结论1.5t阿特金森循环发动机的成本是影响其市场竞争力的重要因素,通过对成本构成的分析和优化措施的制定,可以降低发动机的成本,提高其竞争力和市场份额。
应密切关注成本影响因素的变化,及时调整成本控制策略,保持发动机的经济性和环保性。
7. 成本影响因素的扩展1. 技术标准随着技术的不断更新,发动机的设计、生产和检测技术不断发展,因此采用先进技术会提高发动机的性能,但同时也会增加研发和生产成本。
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阿特金森循环
目前油电混合动力汽车中,基本上对于发动机进行了重新设计或重大改进。
如丰田Prius的1.5升汽油机(1NZ-FXE)采用了阿特金森循环,它是在1NZ-FE的基础上改造得到的。
这种循环发动机具有高热效率、高膨胀比、紧凑型倾斜挤气燃烧室(以形成有利于燃烧的挤气涡流)以及铝合金缸体,其主要目的是追求高的热效率而不是高功率。
由于电机承担了功率调峰的作用,发动机可以舍弃非经济工作区的动力性能而追求经济工作区的高效率。
如,日本丰田Prius所用的发动机的工作区域设定在1000~4500rpm。
在常规奥拓发动机的做功冲程完成后,封闭在汽缸内的气体压力仍然有3~5个大气压。
在排气冲程中,这部分气体的热量白白的排放到大气中。
如果提高做功行程的做功量,在膨胀行程末,汽缸内的压力降为稍高于大气压,再将排气气门打开,则会提高燃油效率,这种工作循环被称之为阿特金森循环,具有这种循环的发动机被称之为阿特金森循环发动机。
阿特金森循环发动机的热效率较之传统的奥拓循环发动机的提高有赖于控制泵气损失和在保持压缩比不变的前提下增大了膨胀比。
在1885年,阿特金森循环的实现是通过曲柄和气门等机构,其燃烧室的容积用以保持固定的压缩比,而膨胀比是随着载荷变化而变动以此来优化燃油效率。
在二十世纪初,工程师试图通过复杂的连杆机构以期实现不同的冲程,事实证明这种做法并不适用。
后随着电子技术的发展,可变气门配气相位(VVT)使得阿特金森循环真正成为可能。
福特和丰田公司已经将阿特金森循环发动机商品化,应用于其混合动力汽车上。
这类发动机的缺陷:
有了可变进气正时技术,这种技术是非常容易实现的,但为什么这种技术未能普及广泛发动机之上呢?其原因如下:
1、独特的进气方式让低速扭矩很差
在低速时,本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少,这让该类发动机低速扭矩表现很差,用于车辆起步显然动力不够,谁都不愿意自己的爱车输在起跑线上,厂商也不愿因此而让自己的商品落后于别家。
2、长活塞行程不利于高转速运转
较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量,提升经济性,但也因此限制了转速的升高,加速性能也变差,并且“升功率”这个性能指标会很低。
而追求性能,尤其是追求高速性能的赛车发动机,往往行程与活塞直径的比值会很低。
在民用车上,为了平衡,通常行程与缸径两个数据是接近的。
这就让阿特金森/米勒循环发动机的处境非常尴尬,只在转速的中间阶段才能有效发挥动力,这对于每天在路况复杂的城市交通中形式的汽车非常不利,所以普通汽车不会使用这种技术。
但还有很多不平凡的汽车。