【阿特金森循环】阿特金森循环是一种改进型的内燃机工作循环，旨在提高发动机效率并降低油耗。与传统的奥托循环相比，阿特金森循环通过延长膨胀行程来提升热效率，从而实现更高的能量利用率。尽管其结构复杂，但近年来在混合动力汽车中得到了广泛应用。
一、阿特金森循环概述
阿特金森循环由美国工程师詹姆斯·阿特金森（James Atkinson）于1882年提出，最初是为了提高蒸汽机效率而设计的。后来，这一原理被应用于内燃机领域，特别是在现代混合动力系统中得到了优化和应用。
该循环的核心在于：压缩行程短于膨胀行程。也就是说，在吸气和压缩阶段，活塞移动的距离小于在做功阶段的移动距离。这种设计使得燃料燃烧后产生的能量能够更充分地转化为机械能，从而提高整体效率。
二、阿特金森循环与奥托循环对比
| 特性 | 阿特金森循环 | 奥托循环 |
| 压缩比 | 较低 | 较高 |
| 膨胀比 | 较高 | 等于压缩比 |
| 热效率 | 更高 | 相对较低 |
| 结构复杂度 | 较高 | 较低 |
| 适用场景 | 混合动力汽车 | 传统燃油车 |
| 排放特性 | 更低排放 | 一般排放 |
三、阿特金森循环的工作原理
1. 进气冲程：空气与燃料混合物进入气缸。
2. 压缩冲程：活塞上行，压缩混合气体，但压缩行程较短。
3. 做功冲程：点火后，混合气体迅速膨胀，推动活塞下行，此时膨胀行程较长。
4. 排气冲程：废气排出气缸。
由于膨胀行程大于压缩行程，燃料燃烧的能量被更充分地利用，从而提高了发动机的热效率。
四、阿特金森循环的优点
- 高效节能：热效率高于传统奥托循环。
- 低排放：燃烧更彻底，减少有害气体排放。
- 适合混合动力系统：可与电动机协同工作，提升整体能效。
五、阿特金森循环的缺点
- 结构复杂：需要额外的机构来实现不同行程长度，如偏心轴或双凸轮轴。
- 功率输出较低：由于压缩行程较短，可能影响发动机的动力输出。
- 成本较高：制造和维护成本相对更高。
六、应用现状
目前，阿特金森循环主要应用于混合动力汽车，例如丰田普锐斯（Prius）等车型。这些车辆结合了阿特金森循环发动机与电动机，实现了更高的燃油经济性和更低的排放水平。
七、总结
阿特金森循环是一种通过延长膨胀行程来提高热效率的发动机工作方式，虽然在结构上较为复杂，但在节能减排方面具有显著优势。随着新能源技术的发展，其在混合动力系统中的应用前景广阔。
