阿特金森循环发动机(阿特金森循环发动机这么好，丰田为什么不用在燃油车上？)

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1、阿特金森循环发动机这么好，丰田为什么不用在燃油车上？

什么是阿特金森循环？

众所周知，发动机是一个把燃油化学能转换为机械能的装置，中间还会有一个热能的转换，其工作原理简单来说就是要经过：吸气-压缩-做功-排气这四个步骤，从发动机的发明到现在，大多数都是采用一开始的奥托循环。所谓奥托循环就是四个步骤的活动行程相同，结构上相对而言是最简单的，随着对发动机的深入研究，人们发展如果压缩行程（压缩比）小于做功行程（膨胀比），那么就会起到省油的作用，于是在1882年一位英国的工程师詹姆士·阿特金森发明了新的循环，那就是阿特金斯循环，来了解一下具体的工作原理。阿特金森循环是在奥托循环的基础上进行了改进，吸气-压缩-做功-排气四个过程大体不变，通过一套复杂的曲轴、连杆结构实现了做功行程大于压缩行程，这样一来吸入和压缩的空气变少，排量不变的情况下更少的燃油就可以达到最佳空燃比，而做功行程相对更长，简单点来说就是消耗更少的燃油干了更多的活，从而达到了省油的目的，热效率也随之提高，像之前普通发动机热效率一般在30%左右，通过可变气门正时、缸内直喷、分层燃烧等技术可以提高到32-34%，而阿特金森循环则能达到38%，现像在丰田最高的41%同样也是在阿特金森循环技术上进一步升级的结果。

其实现在的阿特金森循环并非真正的阿特金森

由于阿特金森循环发动机在结构上相对比较复杂，无论是对技术要求还是生产成本、后期维修费用等都非常高，而且复杂了以后能在一定程度上降低可靠性，所以真正的阿特金森循环发动机并没有得到青睐，并且被逐步的放弃了。

在1940年一位美国的工程师罗尔夫·米勒取得了名为米勒循环的发明专利（后来被马自达买下），这代表着对现在发动机非常重要的米勒循环正式出现了，只是在早期并没有被真正利用起来，直到1990年马自达才应用到其大型房车上，这才算是进入了广大消费者的视野。

什么是米勒循环？如果说阿特金森是奥托循环的升级改进，那米勒循环就是对阿特金森循环的进一步简化，两者都是以奥托循环为基础，通过压缩行程小于做功行程来降低油耗，只是在结构和工作原理上有所不同。米勒循环过程中，活塞由下而上的行程与做功行程相同，就活塞而言还是一个完整的奥托循环，但是采用延迟关闭进气门的方式来实现了减小压缩行程的目的，因为进气门关闭的晚了，吸入的空气会有一部分被排出，所以实际压缩的空气量还是少的，因此在本质上和阿特金森循环没有什么太大区别，但是胜在结构简单，也就没有因为复杂而带来的缺点了，这才是现在所谓的“阿特金森循环发动机”真正采用的循环方式，因为之前马自达掌握专利的原因，只是在叫法上有所区别，虽然2008年专利已经解除但已经习惯了这种叫法，所以就一直保持到了现在。

阿特金森（米勒）循环真的好吗？比起奥托循环虽然在油耗上更省了、米勒循环也解决了结构复杂的问题，但是这种发动机本身也有着明显的缺点，那就是动力不足，毕竟其本质还是用了更少的燃油来做更多的功，而且高膨胀比不利于发动机的高转速输出，最常见的形容词就是“低扭不足”，其实高转速动力表现也不怎么样，只是没有低速时那么明显，虽然对于一辆车而言油耗的经济性很重要，但动力同样也是不能忽略的因素，对车企而言有动力再降油耗难度还低一些，毕竟不是谁都像马自达对技术的执着那样，因此综合对比下来普通的奥托循环相对更全面，成为了现在的主流，所以丰田或其他品牌的燃油车不采用就很好理解了。

为什么丰田混动用阿特金森循环发动机？

其实看完上面的介绍这个问题的答案已经很明确了，因为更加经济省油，低扭不足的缺点可以通过电机来弥补，况且低速主要就是通过电机来驱动，速度快了以后用发动机驱动还有着油耗上的优势，因此阿特金森循环发动机对于丰田的混动来说是一个很好的选择。

总结：阿特金森（米勒）循环虽然看起来更先进，但有着省油优势的同时也有着动力上的不足，属于优缺点都比较明显的类型，因此并不能直接用“好”来形容，只能是很好的满足某些特定需求，比如非插电式混动车型，对于普通燃油车型来说并不太合适。

2、卡罗拉双擎怎么样，他的阿特金森发动机动力怎么样，有什么优缺点？

首先你要明白一个问题，丰田的混动车优势不是动力性，优势在于油耗低，如果你想追求动力性卡罗拉双擎真不适合你。卡罗拉双擎的动力表现和普通燃油版1.8自吸发动机的动力性差不多，如果单独使用发动机的话，卡罗拉双擎的动力还不如1.6的燃油车，因为阿特金森循环发动机最大的优势是油耗低，不是动力性好，阿特金森循环发动机需要配合电动机共同一起驱动车辆，只有在特定的工况条件下发动机才能直接驱动车辆。再说第二个问题，卡罗拉高速行驶的稳定性一般，没有欧洲车那么沉稳，120的时速不算高，对卡罗拉来说也没有什么太大问题，但你想它像欧洲车那样肯定达不到。第三个卡罗拉双擎在东北使用是没问题的，只是冬季需要取暖，所以油耗没有其他季节那么低，但也比燃油车要低一点，也不会像纯电车冬季表现那么差，实用性更好一些。

3、为什么混动车的阿特金森循环发动机功率较低？

准确说法：HEV油电混合使用阿特金森循环发动机，功率扭矩都很低

混动汽车有三种类型四大系统，适配的发动机类型分别如下。

PHEV插电混动性能车-奥拓循环发动机

MHEV轻混汽车-奥托循环发动机

PHEV合资品牌代步车-阿特金森/米勒循环

HEV油电混合合资汽车-阿特金森/米勒循环

上述四种类型的混合动力汽车装备的内燃机有很大的差异，决定内燃机差异的核心因素是电驱系统的技术等级差；其次电驱技术对车辆性能与油耗的影响非常明显，通俗的解释是落后的技术无法追求高性能，只能主攻低油耗的低端车市场。

1：MHEV轻混汽车是混动系统中的最低等级，其电驱系统只有一台与发动机集成的BSG发电启动一体机，电机通过皮带与发动机曲轴连接。该系统的功能只能实现起步加速时利用电机辅助输出动力，电机无法单独通过发动机曲轴飞轮输出动力驱动车辆行驶；由于功能很差所以轻混汽车的性能主要依靠内燃机体现，那么为了保证车辆有合格的动力感受则需要使用奥托循环性能机。

2：HEV油电混合汽车是电驱系统同样低级，该系统以美日两大车系的ECVT混电变速器为主，变速器集成了一台驱动电机和一台发电电机，两台电机分别控制两个前进挡（2AT/2CVT）。驱动模式为内燃机串联发电电机主要负责发电，车辆由驱动电机带动行驶；在高电耗的高速驾驶或急加速状态时，内燃机可以通过一个档位依靠拉高转速辅助车辆加速，运行模式参考下图。

ECVT是一种小体积的横置混电变速器，其结构特点限制了电动机的功率，综合功率平均在50~120kw之间且为双电机功率；去掉发电电机后的驱动电机动力很一般，低功率小扭矩只能以低车速行驶才能保证低电耗。电驱系统无法实现车辆的高性能，那么想要提高性能表现则需要大功率（大排量）的内燃机。

然而在双积分的重压下这些车企需要降低企业燃油平均消耗量，否则负积分会让企业无法运转，于是内燃机也不能用高功率大排量发动机。在无法通过ECVT打造性能车的前提下，这些车只能以体现低油耗定位入门级车；能实现节油的发动机是阿特金森或米勒循环发动机，这种机器虽然功率与扭矩都很低，需要在3000~5000转之间才能大功率输出；但低速时毕竟还有电机的辅助驱动，所以加速感勉强还是可以接受的。

不过为了实现绝对低油耗，这种机器总会被调校成不能完全发挥功率的特点；通俗的解释是为了极限降低油耗而封印了部分动力，这就是ECVT-HEV汽车被戏称为“老年代步车”的原因。第三种PHEV中低端合资品牌插电混动汽车，其技术平台同样是ECVT，区别仅仅是放大了电池组容量并增加充电模块。但是电池组会增加车身重量，所有以ECVT平台打造的PHEV汽车性能会更差，此类车想要实现节油必须以温和的方式驾驶。（告别驾驶乐趣）

3：PHEV并联式插电混动汽车，这类车以自主品牌比亚迪汽车为主；其技术特点是有完整的燃油动力驱动系统与电驱系统，内燃机集成BSG发电启动一体机实现增程驾驶模式，变速箱匹配常规的多挡双离合，这种匹配可以让内燃机充分发挥性能。电驱系统是前后置单电机或前后双电机组合为主，独立布局的电机与减速器不会被限制功率，其综合马力即使是入门级车也有超300PS的水平，扭矩总可以达到500N·m左右，三擎双电机最高标准达到600马力和900余牛米。

充足的动力也是实现低油耗的方式之一，因为输出马力由扭矩大小决定，电驱与内燃机的扭矩足够大则能够以低转速低功耗状态运行，这是会选择奥托循环发动机的核心因素。这一类PHEV汽车是依靠充足的动力储备实现低功耗，而在不追求低功耗的状态下则可以充分体验驾驶乐趣，理论上自然是最高等级的混动系统。

不过这类平台的制造成本远高于ECVT架构，竞品出于成本控制与技术障碍往往不会考虑使用；所以竞品多善于利用舆论引导抹黑对手，并联式PHEV的评价一般并不是很理想，现状就是这样，供参考。

编辑：天和Auto

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4、阿特金森循环发动机是什么发动机？

　　性能还是比较好的。 　　

1.其通过将压缩比提高到 12，并相对减小燃烧室的容积，发动机热效率更高;通过对原有的配气相位进行全新设计，使发动机膨胀比增加的同时，压缩比并没有显著增加，避免了爆燃的发生; 　　

2.通过对电喷系统优化匹配、调整喷油量和点火提前角，进一步提高了发动机热效率，改善了发动机燃油消耗率。 　　

3.阿特金森循环发动机单点油耗降低最高可达 19%，全工况平均降低 8~10%。通过优化混合动力的控制策略，混合动力汽车还可在不提升任何制造成本的基础上进一步降低 8%左右的油耗。 　　阿特金森循环发动机在使用奥托循环内燃机的基础上，通过一套复杂的连杆机构，使得发动机的压缩行程大于膨胀行程，这种巧妙的设计，不仅改善了发动机的进气效率，也使得发动机的膨胀比高于压缩比，有效地提高了发动机效率，这种发动机的工作原理被称为阿特金森循环。

5、阿特金森循环发动机是什么发动机？

阿特金森发动机的特点是高压缩比，长膨胀行程，其排气行程>做功行程>进气行程>压缩行程，其活塞的做功行程要比进气行程大，这样进气量可以相对减少，通过进气门关闭延迟，使得部分混合气体被推回到进气歧管中，这样每次进入燃烧室的理论空燃比的混合气体量便相对减少了，面做功行程又相对增加了做功量，所以燃油经济性得到了提高。阿特金森循环是一种高压缩比，长膨胀行程的内燃机工作循环，具有极佳的部分负荷经济性，但全负荷动力性能较差。部分负荷时利用进气回流使进入气缸的部分混合气流会进气管，以增大节气门开度降低节流损失，采用远高于正常汽油机的压缩比以提高热效率，长的膨胀行程可以充分利用燃烧气体的膨胀功，减少废气带走的能量，同样提高热效率，但由于压缩比过高不能使充气效率过高，故整机动力性能差。由于循环膨胀冲程增加过大，在结构上实现有很大的难度，需要借助特殊的曲轴和连杆系统来实现，其技术难度相当高。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，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。

6、阿特金森循环发动机优缺点？

我认为阿特金森循环发动机的优点是发动机的动力十分强劲，并且运行很稳定，质量和售后服务都很好，缺点就是发动机的款式风格比较单一，并且油耗比较高，价格也比较昂贵。

7、阿特金森循环发动机是进口的吗？

8、一汽马自达阿特兹是阿特金森循环发动机吗？

马自达明显不是,马自达的阿特金森是假的,实际就是米勒循环,如图本田的exlink才是真的阿特金森,图中可以看见做功和排气冲程时,活塞行程最长,以有效地利用废气的能量来做更多的功,优点是省油,提高发动机热效率为了克服结构复杂的缺点,马自达丰田都使用了奥托循环+晚关进气门的特点=米勒循环,米勒循环也称为假阿特金森循环.真假的省油效果都是一样的.

9、如何评价本田那款热效率有40.6%的2.0自吸发动机？

我来分享一下本田雅阁最新的混合动力2.0L发动机的情况。

2019年沃德十佳发动机评选中本田最新的热效率高达40.6%的iMMD混动2.0L发动机（图1）和丰田的混动系统一起获奖。本田的这个2.0自然吸气发动机是专门为本田的iMMD混动设计的，采用了阿特金森循环和高压缩比来提高热效率。新的发动机高于2017年雅阁混合动力发动机38.9%的热效率水平，也是所有批量生产的本田发动机中最高的热效率。

一、先说一下雅阁的这个iMMD混动系统

本田的iMMD混动方案非常有特点，是一种从电动车思路出发的混动，它的工作模式如下（图2）：

1.非常低的时速时可以纯电驱动，发动机完全不工作。

2.在车速80Km/h以下发动机不会直接驱动车辆，这时候发动机即使启动工作，也只是发电，然后把发出来的点给电机驱动车辆。

3.在超过80Km/h时速的高速情况发动机才会直接驱动车辆。但是也只是负责稳态输出，在高速情况下的加速动态过程仍然由电机负责。这样保证即使在发动机直接驱动时，也是工作在发动机的最高效率区域，非常省油。同时，高速用发动机驱动也避免了电动车遇到的高速下电耗过大的问题。

二、本田的2.0阿特金森混动发动机

从上面的混动工作模式可以看出，本田混动中发动机主要负责发电和高速情况下稳态驱动。其他的低速运行，怠速，加速情况完全靠电机来完成，这样发动机可以专门设计在最高效率区域运转。本田为此设计的是一个结构简单，定点工作效率非常高的自然吸气发动机（图3-图5）。

1.阿特金森循环

为了提升热效率，本田采用了目前最就行的阿特金森循环燃烧系统。这一燃烧系统可以允许使用非常高的物理压缩比，从而提高热效率。本田选择了高达13.5的压缩比。阿特金森循环的过程简单的说就是采用进气门晚关的方法，把进入汽缸的空气再压回进气管一部分，这样给活塞加速做功的冲程就长于实际用于压缩的冲程，也就是膨胀比大于压缩比，所以热效率会比较高。同时，这一特性在部分负荷下还可以显著降低泵气损失（图6）。

2.气门夹角变小（图7）

发动机在进气门和排气门之间夹角34度。狭窄的阀门角度降低了燃烧室的面容比（表面与体积的比率），有利于创造一个更平坦、更紧凑的燃烧室，以减少热损失，加快燃烧速度，同时降低碳氢化合物的排放。

3.进气道喷射系统

本田选择了更加便宜的进气道喷射系统，而不是昂贵复杂直喷系统。主要的原因如下：

（1）性能考虑

这是一个固定点高效率运行的发动机。在传统发动机上直喷技术带来的高性能，快速响应，低速扭矩等性能已经不需要了，全部交给电机来完成，因此直喷就不是必须的了。

（2）降低油耗

没有直喷高压喷射系统和高压油泵，发动机的阻力会降低，有利于降低油耗

（3）降低颗粒物排放

进气道喷射系统可以避免直喷系统产生的颗粒物排放。

4.EGR废气再循环系统

EGR系统的工作原理是将一部分排气中废气重新引入汽缸内部参与燃烧，这样可以降低小负荷时的泵气损失，提高热效率，降低油耗。

5.E-VTC和VTEC技术

（1）本田在进气侧选择了电动可变气门正时系统E-VTC，主要是阿特金森循环需要电动宽角度调节的可变气门正时系统VVT的支持，这样可以实现快速的VVT调节，满足进气门晚关策略的实现。（图8）

（2）本田还加入了它最著名的VTEC可变气门升程系统。（图9）

这样加上前面的E-VTC，气门的开启时间，持续角度，升程高低全部电动可调，可以进一步降低优化进气和燃烧过程，提升效率。

6.紧耦合催化器

将催化器直接布置在缸盖排气出口处，采用紧耦合设计。这样冷机启动时，能够快速让催化器温度上升到工作温度，降低冷机启动的排放。

7.降低摩擦

（1）气缸孔中心相对于曲轴偏心6.0mm，减少了活塞的侧负荷，从而帮助减少活塞滑动摩擦，提高效率。

（2）轻量化活塞裙部设计，以尽量减少往复重量，减小振动，降低摩擦，提高效率。

（3）采用锻钢曲轴，每个轴颈进行微抛光工艺，以减少摩擦。

8.NVH方面的设计

（1）静音链条

本田为这个发动机选择了长寿命静音链条作为气门系驱动系统。和发动机等寿命，兼顾了静音与耐久性。

（2）平衡轴

为了平衡4缸发动机的2阶不平衡力，本田在油底壳中设置了两根平衡轴来降低发动机振动。

9.排气热回收装置

这是个比较特殊的设计，本田考虑用废气的能量来加热发动机，帮助减少在寒冷天气启动和初始运行期间的摩。在寒冷的天气条件下，热回收装置使用热废气更快地加热发动机冷却液，这将使发动机更快地达到正常工作温度，减少油耗，并允许I-MMD更早地在混动模式下工作。

总结一下，本田的混合动力发动机设计思路完全是为了混动需求的定点工作服务的，发动机使用的技术也是精心挑选，一切为了最高热效率，不追求高技术的堆砌。

以上信息供大家参考，欢迎讨论。对发动机感兴趣的朋友可以关注我，每周会发布原创的发动机技术和产业的专业解读，谢谢支持！

10、避免混合动力发动机在频繁启停过程中损坏需要什么技术和控制逻辑？

混动汽车在使用中的确存在着频繁启动的问题。而发动机启动的磨损明显大于运转时的磨损。

但是启动分两种，一种是冷启动。车辆经过一段时间的停放后，机油流回油底，再次启动时各个摩擦部件机油含量极少，需要机油泵运转后建立机油压力。这也是私家车发动机寿命不如出租车的原因。所以解决频繁启动带来的磨损首先就是要避免冷启动。其次避免低温启动。一种是热启动，热启动时发动机温度足够，短时间内轴瓦缸壁处油膜仍然存在，所以热启动对发动机伤害不大。

当发动机水温上来后才会启用自启停功能。而热车短时间启动发动机磨损可以忽略不记。例如丰田普锐斯混动，上市十年之久，单车里程已经破30万，发动机并没有因为频繁启动而损坏。

其次混动汽车启动方式和传统发动机启动方式并不一样，传统发动机启动机转速较低，汽油发动机100转/分就可以启动。而双擎系列并没有真正的启动机，而是电机1运转来启动。而且在电机1的推动下，发动机转速可以达到1000转/分，在转速达到1000转/分时ECU喷油点火启动，机油建立压力后点火使机件磨损更小，启动过程更加平稳。