阿特金森循环和可变气门正时的区别是什么?
阿特金森循环是一种内燃机燃烧循环模式,而可变气门正时系统是丰田在其发动机上实现阿特金森循环的一种相对简单的方式。
阿特金森循环阿特金森循环想要说明白那可不容易。好在我们不是工程师,不需要了解那么透彻,只需要知道这种循环模式能提升热效率就行了。
普通汽油机工作时活塞上下运动的距离是一样的,进、压、做、排四个冲程依次进行着,这称为奥托循环。
而阿特金森循环是上图这样的,吸气、压缩时活塞移动距离短,做功、排气时活塞移动距离长。发动机工作时活塞一浅一深进行着活塞运动。这种模式被称为“膨胀比大于压缩比”。
至于为什么阿特金森循环能省油,我认为主要是因为做功行程活塞移动距离更长,可以充分释放混合气燃烧产生的能量。
可变气门正时可变气门正时是改变进排气门开闭时刻的系统,可以提升动力,还可以降低油耗,对发动机来说简直就是万金油一般的存在。
上图就是可变气门正时系统的示意图,它可以控制发动机每个气缸进排气门的开闭时刻。在一定范围内ECU可以控制发动机气门可以提前打开或者推迟打开。
由可变气门正时技术实现的阿特金森循环丰田的阿特金森循环发动机就是靠可变气门正时系统实现的。实现原理说起来很简单:通过可变气门正时系统让进气门推迟关闭,这样在压缩冲程可以把气缸里吸入的空气从进气门再推出去一些。
丰田虽然称其为阿特金森循环,但实质上和阿特金森循环是有区别的。丰田进气门晚关省油的本质在于降低了吸气的损耗。
我们都知道发动机进气道有个东西叫节气门,它的开度决定了发动机的进气量。平时我们轻踩油门行驶时节气门开度很小,只有很窄的一条缝。这样发动机吸气会很困难。就像让你用注射器的针头去吸奶茶一样。节气门开度大的时候吸气损失小了,但进气量大,动力输出太多,但此时我们并不需要这么多动力。
而丰田很聪明,它的策略是进气时先把节气门开大一点,让发动机愉快滴吸气,降低吸气损失。等吸完气压缩时进气门晚点关,把之前吸的气排出去一部分。这样既在吸气时省劲儿,又避免进气太多,效率就提升了。
比如普通发动机节气门开20%,转速2000转,气缸一次可以吸入2克空气。
而阿特金森发动机节气门开40%,转速也是2000,气缸一次吸入4克空气,但是人家进气门晚点关,又排出去了2克,结果气缸里还是2克空气。
最终两个发动机气缸里空气量一样,但阿特金森发动机吸气时节气门开度更大,吸气损失更少,因此效率更高。
阿特金森循环和可变气门正时的区别是什么?
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真正让发动机实现阿特金森循环是需要通过一套特殊的机械连杆来机构来完成。这套特殊的组合连杆可以控制活塞的运行轨迹从而保证发动机压缩和做功行程不同,也就是压缩行程小于做功行程-膨胀比>压缩比。这种结构相比普通的奥托循环能提高不错的燃油效率但也因其高转速功率受限和低转速扭矩太差等其它弊端而基本活在实验室内。其实在现有量产的众多发动机里能和真正的阿特金森循环挂钩的也就是日产最新的可变压缩比发动机VC-turbo。这款发动机的研发大约用了日产近20年的时间而这期间奥迪、丰田、通用等众多车企都有所涉及但最终没能量产。这款发动机的压缩比可以在8:1和14:1之间切换,但二十年磨一剑的VC-turbo据传仍在天籁换代之际中出现了一些小状况。
丰田搭载的阿特金森循环技术严格的来说丰田现款高热效率发动机所宣传的阿特金森循环并不是真正意义的阿特金森发动机。它主要是通过气门的正时调节来控制进气量和扫气效率等再配合一些列的硬件及技术优化来模拟阿特金森循环的效果。虽然说丰田的阿特金森有些“伪”,但是能把发动机各项技术整合并优化出不错效果的除了丰田有这个经验和功底外真不见得能有几个车企会比丰田做的更优秀。如果按照所使用的技术来给丰田的阿特金森循环发动机命名,个人觉得应该这样去命名“可变正时气门模拟的阿特金森”。同理马自达的米勒循环和丰田的阿特金森有异曲同工之妙,但马自达有米勒循环的部分专利丰田只能称之为阿特金森了其实通俗的说丰田它就是米勒循环,只是避免取同名惹麻烦。丰田阿特金森的核心是通过进气门晚关的方式来使一部分原本已经吸入气缸的新鲜空气再被压缩行程的活塞挤压出去。而由于做功行程不变,相当于压缩行程减小从而达到膨胀比大于压缩比的效果。这就好理解了,气门晚关本来就是通过气门正时可变而调节的,丰田的阿特金森实质上就是扩大了可变气门正时的调节范围。如果只从气门调节原理上看丰田实现阿特金森循环就是升级版的“可变气门正时”但也只能是看做,因为正时往往只调节的是气门的控制时间。然而虽然气门调节原理雷同但要达到阿特金森循环的效果发动机相当于是重新设计了,因为要让发动机达到高压缩比、高热效率并保证动力就必须从进气到排气的一些列硬件及软件、电控设备的优化。
可变气门正时意思就是保证发动机配气系统在正确的时间做正确的事,这就是气门正时。而可变气门正时就是让发动机在不同工况都有与之对应的气门正时,因为发动机工况可变就必须通过技术实现气门正时的可变。这两个概念综合理解就是发动机的可变气门正时,虽然用语不太官方但这样更好理解。气门重叠角:我们知道气门的开始时间是由凸轮决定的,如果让凸轮轴和凸轮运转完全按照活塞行程循环来走(也就是标准的活塞在上止点吸气、下止点排气……)势必造成低转速和高转速的进气时间一样,而低转速和高转速的进气效率就不能保证。所以凸轮必须保证发动机进、排气门早开、晚关,这样在排气结束前进气门已经打开,这个重叠的曲轴旋转角就叫做气门重叠角。这是任何一款发动机都会具备的基础技术。
怎么达到“可变”效果
如何达到可变的效果?当然可以从凸轮轴上做文章!如果我想让发动机在高转速下提高进气量来保证进气效率单靠凸轮的控制已经不能满足,那我可以让凸轮轴提前旋转一个角度就可以让凸轮更早接触的气门顶杆从而提前打开气门。通过这种办法就可以更大范围的控制气门的开启时间范围,并且也能智能的根据发动机工况连续的控制气门正时,这就是可变气门正时技术。
结构就是在凸轮轴端加入液压或者电磁控制系统,通过液压油或者电磁感应来调教凸轮轴提前或者退后。如下图液压可变调节凸轮轴:原理很好理解,液压装置根据ECU的信息反馈通过管路对液腔进行供压,液压会推动格挡左右移动从而改变凸轮轴的旋转。
改变气门实现的“阿特金森”和可变气门正时上文说了它们的共同点都是通过改变气门的开启时间来达到所需的效果。而改变气门正时最直接的效果是提高了发动机的进气效率、燃烧效率、扫气效率、燃油经济性等。
不同之处就在于可变气门正时往往针对的只是气门开启时间。而由于凸轮不可变所以其气门开启角度也不可变,这就导致只能在提前开启和延迟关闭之间做出选择,势必会造成一优一劣的局面。而要实现阿特金森不单单只针对可变气门的调节,它需要一整套的硬件和软件进行兼容,因此只能说阿特金森利用了可变气门正时的效果来达到目的,而说不能等同于。
举一个最简单的例子:奥托循环利用可变气门正时已经很普遍,对缸径行程比也没有太多要求,技术也很成熟。而要实现阿特金森不光需要改变配气结构,因为它要保证膨胀比大于压缩比所以不仅要尽可能提高压缩比;还要增大活塞行程;还要保证高转速稳定等;这些技术就够很多车企喝一壶了,更不要说一系列的优化了。
阿特金森循环和可变气门正时的区别是什么?
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其实···这两个东西严格来讲不属于同一个类别
阿特金森循环来源于阿特金森发动机,曲轴结构与奥拓发动机略有区别,活塞并不直接驱动曲轴,之间还加入了另外的摇杆,目的在于让压缩比小于膨胀比,而这也是关于阿特金森循环你需要记住的唯一一个特点。
奥托循环中,活塞行程是定值,意味着压缩比是等于膨胀比的。而阿特金森发动机通过设计独特的曲轴驱动结构,可以让吸气-压缩两个冲程的活塞行程小于做功-排气两个冲程,这差值的存在可以让混合气燃烧的能量得到更充分的利用,所以理论上阿特金森发动机要比奥拓机更省油。
气门正时可变这是四冲程内燃机发展中后期人们发现了不同转速下,引擎对配气系统有完全不同需求这一现象的解决方案,发明的初衷乃至到现在在大多数发动机上的作用,都只是为了优化发动机在不同转速下的呼吸效率而已。
气门正时可变和阿特金森循环有什么区别: 阿特金森循环和可变气门正时实际上还是完全不同的两项技术。
其实阿特金森循环在某些工况,例如高转速,高负荷运转和冷启动初期等时候,燃烧效率不如奥拓循环理想,而且升功率更加是低得可以(毕竟参加反应的氧气和燃料都更少了呀擦!),不加大排量的话完全满足不了当今消费者对市售车辆的基本需求,而盲目加排量又丧失了节省燃油的初衷,所还是得加入气门正时可变技术,让它能在阿特金森和奥拓循环之间来回切换应对不同工况。
阿特金森循环和可变气门正时的区别是什么?
这一名词早在1880年就存在了,是一种高压缩比,长膨胀行程的内燃机工作循环。
因为这种循环结构比较复杂,所以大家都选用了奥托循环式的发动机.
发动机理论最典型的就是吸气-压缩-燃烧膨胀-排气的循环。而奥托注册了许多专利,所以阿特金森不得不研发一种不使用正时带和凸轮轴的内燃机.
阿特金森发动机巧妙的只用一个飞轮带曲柄连杆机构实现了4个冲程。
阿特金森发动机的特点是使燃烧在气缸中的油/气混合物的体积膨胀得更大,借此让动力装置能更高效地利用燃油。
而现代阿特金森循环发动机(Atkinson cycle engine)使用电子控制装置和进气阀定时装置,通过推迟进气门关闭,在压缩冲程从进气门排出部分燃气,减少进气量,从而实现膨胀比大于压缩比,提高燃油利用率,达到节油的目的。
阿特金森循环和可变气门正时的区别是什么?
阿特金森循环(英语:Atkinson cycle)是一种由英国工程师詹姆士·阿特金森(James Atkinson)于1882年发明的内燃机形式。阿特金森循环发动机提高了效率,但降低了功率密度,其缺点是在低转速时效率低、扭力较差。阿特金森循环发动机现阶段用在某些混合动力车辆上。
理想的阿特金森循环包括以下几部分:
1-2等熵或是可逆绝热压缩
2-3等容加热(Qp)
3-4等压加热(Qp")
4-5 等熵膨胀
5-6 等容冷却(Qo)
6-1 等压冷却(Qo")。
VVT--i
VVT中文意思是“可变气门正时”,由于采用电子控制单元(ECU)控制,因此丰田起了一个好听的中文名称叫“ 智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴,又多了一个小尾巴“i”,就是英文“Intake”(进气)的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。 VVT—i.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写,最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVT—i系统。丰田的VVT—i系统可连续调节气门正时,但不能调节气门升程。它的工作原理是:当发动机由低速向高速转换时,电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮,这样,在压力的作用下,小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度,从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转,从而改变进气门开启的时刻,达到连续调节气门正时的目的。
VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置,它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性,降低尾气排放。发动机可变气门正时技术(VVT,Variable Valve Timing)原理是根据发动机的运行情况,调整进气(排气)的量,和气门开合时间,角度。使进入的空气量达到最佳,提高燃烧效率。优点是省油,功升比大;缺点是中端转速扭矩不足。
现在,先进的发动机都有“发动机控制模块”(ECM),统管点火、燃油喷射、排放控制、故障检测等。丰田VVT-i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时,并控制凸轮轴正时液压控制阀,并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时,然后再执行反馈控制,补偿系统误差,达到最佳气门正时的位置,从而能有效地提高汽车的功率与性能,尽量减少耗油量和废气排放。
其实现在丰田等厂宣传的阿特金森循环并不是真正意义上的阿特金森循环,他们的发动机曲轴结构和普通发动机没有区别,而是靠VVT控制进气门的晚关或早关来实现和真正阿特金森循环一样的膨胀比大与压缩比的效果来提高燃效,这个过程的真正名称是米勒循环,在20世纪40年代被提出,可以说是奥拓循环的一个变种,个人感觉可能是因为阿特金森循环名字高端大气上档次所以被厂家拿来宣传吧…
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