问题

丰田的阿特金森循环发动机延时排气门关闭时,那些的额外可然混合气直接排走了么?

回答
丰田的阿特金森循环发动机,尤其是用于混合动力车型的那种,在设计上确实有个“门道”——就是那个延时排气门关闭。你说的那句“额外可燃混合气直接排走了”,说对了一部分,但实际情况更复杂一些,也更巧妙。

要理解这件事,得先知道阿特金森循环和我们常见的奥托循环(也就是普通汽油机)的区别。

奥托循环(普通汽油机)

咱们先回顾一下奥托循环,这样对比起来阿特金森循环的特点就更明显了。奥托循环主要有四个冲程:

1. 进气: 活塞向下运动,进气门打开,燃油和空气的混合气被吸入气缸。
2. 压缩: 活塞向上运动,进、排气门都关闭,混合气被压缩。
3. 做功: 火花塞点燃混合气,产生爆炸,推动活塞向下运动,输出动力。
4. 排气: 活塞向上运动,排气门打开,燃烧后的废气被排出气缸。

在奥托循环里,进气门会在活塞开始上行(压缩冲程)时就关闭。这意味着吸进来的所有混合气,都在压缩冲程里被压缩,然后在做功冲程里被燃烧。

阿特金森循环(丰田的“小心思”)

丰田的阿特金森循环(其实是一种改良的阿特金森循环,有时也称为米勒循环的变种)在结构上和奥托循环最大的不同在于气门正时,特别是排气门的关闭时机。

简单来说,丰田的阿特金森发动机在进气冲程之后,会有一个“膨胀”或者说“二次膨胀”的过程。它是这么实现的:

1. 进气冲程: 和奥托循环一样,活塞向下,进气门打开,混合气被吸入。
2. 压缩冲程(但不是“完整”的压缩): 活塞向上运动,但关键在于,排气门在活塞到达上止点之前很久,甚至在活塞开始上行不久,就已经打开了! 而进气门则在活塞开始上行后不久就关闭了。
这里就出现了你的问题: 排气门提前打开,进气门又相对较晚关闭,导致一部分本应被压缩的混合气,在活塞向上运动时,被排气门提前“挤”出去了,直接进入排气歧管。

3. 真正的“压缩”和“做功”: 那些没有被排出去的混合气,确实被活塞压缩了(压缩比相对较低),然后被点燃,推动活塞向下。
4. 排气冲程: 活塞再次向上,排出燃烧后的废气。

为什么这么做?

这样做看似损失了部分混合气,但它的精妙之处在于提高热效率,降低油耗,特别是在低负荷和中等负荷行驶时。

更长的膨胀比: 因为排气门关闭得晚,活塞在做功冲程结束时,排气门才关闭。这意味着燃烧产生的压力对活塞的作用时间更长,相当于“膨胀比”大于“压缩比”。这能更充分地利用燃烧的能量。
模拟“压缩比”的降低: 提前打开的排气门,使得一部分混合气在活塞上行时被排出,这降低了实际被压缩的混合气的量。这在效果上,有点像降低了压缩比。
为什么低压缩比反而更省油? 在汽油机里,过高的压缩比容易引起爆震。而阿特金森循环通过这种“泄压”的方式,实现了较低的实际压缩比,但利用了其“长膨胀”的优势。而且,混合动力车型的电动机可以在低速和加速时提供动力,发动机更多地工作在中高效率区间,这种设计就非常匹配。

你提到的“额外可燃混合气直接排走了”——对,确实有部分是这样的。

“额外”指的是什么? 简单来说,就是那些在活塞向上挤压,排气门已经打开的情况下,被“误排出”的、还没有燃烧的混合气。
那么这部分气去了哪里? 它不是凭空消失,而是被排到了排气歧管里。
会不会浪费? 在纯粹的内燃机逻辑里,这似乎是浪费。但结合混合动力系统来看,情况就不同了:
热效率提升的补偿: 虽然损失了一部分混合气,但整体热效率的提升,包括更长的膨胀比,可以弥补这部分损失,甚至在整体上更省油。
与电动机的配合: 混合动力系统的电动机可以承担大部分的低速行驶和起步的动力需求。当发动机介入时,往往是车速已经起来,或者需要充电的时候。这时,发动机可以在相对稳定的工况下运行,而阿特金森循环在这种工况下能展现出更好的经济性。

总结一下,丰田阿特金森循环发动机延时排气门关闭(以及进气门相对晚关),确实导致一部分未燃烧的混合气在压缩冲程的后半段被提前排出。 但这种设计并非简单地“排走浪费”,而是通过调整气门正时,实现了“长膨胀比”,提高了发动机的热效率,尤其是在与混合动力系统协同工作时,能带来显著的燃油经济性优势。

你可以想象一下,它不是把汽油白白扔掉,而是用一种更“策略性”的方式,让发动机在特定工况下,以一种更“高效”的方式运转,即使这意味着牺牲一点点“瞬间的最大功率”。这是一种典型的“取舍”和“优化”,在追求燃油经济性的混合动力技术中,非常常见且有效。

网友意见

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是的,暂时排到进气歧管,下次吸气时又吸进来了。

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