为什么密勒循环要用在低负荷区间?这应该是汽车循环中原理不同导致的工作模式不同,或者准确的说,米勒循环只能用在发动机的低负荷阶段。这样循环模式的组合就可以实现发动机油耗和动力的完美结合,提高发动机的工作效率,降低排放!
发动机的主要循环方式——内燃机汽车发展到今天,就发动机的循环方式而言,已经从最初的单一方式逐渐演变为组合方式。发动机的单循环模式有三种不同的形式:
奥托循环。是我们平时看到的结构最简单最常见的发动机循环形式。大部分汽车发动机都是按照这个循环生产的。奥托循环体现了自然规律的思维,核心内容是发动机的压缩冲程和膨胀冲程是一样的。但是发动机的压缩冲程需要消耗功率,所以奥托循环的发动机热效率会被限制在一定的范围内。
阿特金森循环。这种循环模式现在普遍应用于日本马自达和丰田,最近日产的可变压缩技术发动机也采用了阿特金森循环。但需要注意的是,阿特金森循环只能作为辅助循环,不能作为主循环。因为阿特金森循环,从原理上来说,通过一系列复杂的联动机构或者通过较晚关闭进气门,使发动机的膨胀冲程大于压缩冲程,从而提高发动机的热效率(降低油耗)。目前阿特金森循环的具体用法是:丰田主要用于混动车型,马自达和日产用于涡轮增压发动机车型。
米勒循环。所谓米勒循环,其实是阿特金森循环的另一种方式。只是受专利限制,所以叫米勒循环。米勒使用的最成熟稳定的发动机是大众第三代EA888低功率2.0T发动机。现在流行的米勒循环技术,主要是利用专门设计的配气机构,使发动机的进气门提前关闭,减少进气量,从而在压缩阶段造成一次无用压缩,实现发动机的膨胀冲程大于压缩冲程,达到提高发动机热效率的目的。通过对比可以看出,阿特金森循环在压缩阶段后期通过关闭进气门将部分混合气推出到进气歧管;米勒循环则是通过提前关闭进气门(大众采用混合喷射)来减少进气量,相当于同时减少喷油量,从而实现低速低负荷的燃油经济性。这就像“小步走”,只要保持一定的精力就可以实现。所以在高速高负荷阶段,“小步快跑”是达不到“快跑”的。米勒循环的意义在于省油。因为发动机在低转速低负荷时需要的功率较小,所以此时需要减少燃油的使用量。而发动机的运行规律在于,发动机在高速高负荷阶段需要持续输出动力。所以任何发动机的动力输出都需要燃油的巨大消耗,这也是对能量守恒定律的最好诠释。
如今,面对2.0T发动机“一台发动机可以征服世界”的现实,大众三代EA888发动机为了满足消费者对燃油经济性和动力的不同需求,推出了2.0T低功率版发动机和2.0T高功率发动机,低功率发动机采用了米勒循环技术。实际上,米勒循环和阿特金森循环都可以在发动机的联合循环模式中发挥重要作用。总之,发动机由目前广泛使用的奥托循环逐渐转换为多种循环模式的组合是一种发展趋势。但是由于专利技术的限制,国产发动机在这方面还处于起步阶段,所以还有很大的差距。
目前,米勒循环是阿特金森循环和米勒循环之间最有可能的选择。毕竟米勒循环的实现更简单!