[汽車之家 技術(shù)講堂] 怎樣有效地利用燃油產(chǎn)生的能源,，是提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率的一大關(guān)鍵,，自發(fā)動(dòng)機(jī)誕生之日起,，這個(gè)課題就一直在進(jìn)行,。從19世紀(jì)末的阿特金森循環(huán),，到上世紀(jì)40年代的米勒循環(huán),，壓縮比這個(gè)原本恒定的數(shù)值,，被一種“另類”的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制打破。

　　話題又一次扯到“壓縮比”這個(gè)問題上,。想要提升動(dòng)力,，提高壓縮比是一個(gè)手段。想要提高燃油經(jīng)濟(jì)型,，提高壓縮比也是一個(gè)手段,。但壓縮比不能無限提升，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)歷史中的“遠(yuǎn)古時(shí)代”,，這個(gè)問題就更難解決了,。不過人類的智慧經(jīng)常另辟蹊徑，既然無法提高壓縮比,，那就把“膨脹比”搞大,。

● 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

　　1882年，James Atkinson發(fā)明了一款發(fā)動(dòng)機(jī),，與當(dāng)時(shí)的奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是,，這款發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程和做功行程時(shí)，活塞的位移是不一樣的,。阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)使用了較為復(fù)雜的連桿作為動(dòng)力從活塞到曲軸的輸出,，而活塞實(shí)際行程如下圖所示（阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程較長，動(dòng)畫中未予表現(xiàn)）,。

『活塞行程由藍(lán)黃紅綠四個(gè)色塊表示，依次為：吸氣,、壓縮,、做功、排氣四個(gè)行程』

　　這種設(shè)計(jì)很巧妙,，用不同的連桿機(jī)制協(xié)同工作,，使得各個(gè)行程幅度不同，不僅有效的改良了進(jìn)排氣情況,，膨脹比大于壓縮比更是阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)最大的特點(diǎn)。更長的膨脹行程可以更有效的利用燃燒后廢氣仍然存有的高壓,，所以燃油效率也比奧托循環(huán)更高一些,。

『連桿的引入不僅影響了活塞行程，作用在曲軸上的力矩發(fā)生了改變』

　　但復(fù)雜的連桿在體積上和故障情況都不如奧托發(fā)動(dòng)機(jī),，所以在汽車上未能普及,，不過船用、發(fā)電等大型柴油機(jī)在很大程度上借鑒了阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)這種特性,，可謂失之東隅收之桑榆,。至于用晚閉進(jìn)氣門的方式，讓壓縮比小于膨脹比的形式是否存在于阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī),，目前無從考證（很多文獻(xiàn)都認(rèn)為阿特金森循環(huán)運(yùn)用了晚閉進(jìn)氣門這個(gè)方式,，但并無依據(jù)，連桿機(jī)構(gòu)對(duì)壓縮比的調(diào)整和較長的活塞行程才是阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的特色）,，但真真正正運(yùn)用這種技術(shù)的,，是下面這種發(fā)動(dòng)機(jī)。

● 米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

　　1940年,，miller重拾這種不對(duì)等膨脹/壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī),，但舍棄了復(fù)雜的連桿結(jié)構(gòu)，而是采用配氣時(shí)機(jī)來制造這種效果,。其解決方式為：在吸氣沖程結(jié)束時(shí),，推遲氣門的關(guān)閉，這就將吸入的混合氣又“吐”出去一部分,，再關(guān)閉氣門,，開始?jí)嚎s沖程。

上圖為常規(guī)奧拓循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位,，下圖為米勒循環(huán)配氣相位』

『對(duì)比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī),，米勒循環(huán)進(jìn)氣門晚閉，將吸入氣體
部分反流排出,，排氣門晚開,，使做功時(shí)間加長』

　　這么簡單的控制一個(gè)氣門開閉的時(shí)機(jī)就制造了膨脹比大于壓縮比的效果，相比傳統(tǒng)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī),，廢氣蘊(yùn)含的能量得以利用,。（ps：難道當(dāng)年阿特金森不會(huì)想到用這種方式實(shí)現(xiàn)嗎？私認(rèn)為應(yīng)該是因?yàn)閵W托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的專利的問題,，因而阿特金森不得不那么做,，而到了米勒的年代，奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的專利已經(jīng)過期了,。）

『1-2-3-4為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)PV圖,，6-2-3-5為阿特金森/米勒循環(huán)PV圖
陰影部分可以理解為阿特金森/米勒額外的活塞行程及其利用的能量』