我們現(xiàn)在汽車用的發(fā)動機普遍都是奧托循環(huán)，也就是四沖程循環(huán)發(fā)動機。所謂的四沖程發(fā)動機就是進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。這種發(fā)動機的工作方式是1876年德國工程師尼古拉斯·奧托利用了這個原理，因這種發(fā)動機具有轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)良性能，對工業(yè)影響很大，故把這種循環(huán)命名為奧托循環(huán)，采用奧托循環(huán)的發(fā)動機即為奧拓循環(huán)發(fā)動機。

通過上面這段視頻我想你應(yīng)該了解奧托循環(huán)發(fā)動機的工作過程。

這張圖就是發(fā)動機的一些原件名稱，對于各個位置你可以先有一個了解，注意紅色漢字標(biāo)注的位置，TDC的這個位置就是上止點就是活塞能在氣缸內(nèi)部運動的最高位置，BDC的這條虛線就下止點是活塞能在氣缸內(nèi)部運動的最低位置。

發(fā)動機內(nèi)部的活塞就是在上止點和下止點之間做反復(fù)的循環(huán)運動。四沖程的發(fā)動機分為四個沖程：進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。每一個沖程曲軸旋轉(zhuǎn)180度，四個沖程就是720度，也就是發(fā)動機完成一個工作循環(huán)，曲軸就要旋轉(zhuǎn)2圈。

1、進氣沖程（Intake Stroke）

進氣沖程活塞從上止點運動到下止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個時候進氣門打開，排氣門關(guān)閉，可燃混合氣被吸入汽缸內(nèi)部。

對于奧托循環(huán)，進氣門開啟和關(guān)閉的時間就需要注意，進氣門一般在上止點的時候打開，一直到下止點的位置才關(guān)閉，這里就不考慮氣門重疊角的問題。

2、壓縮沖程（Compression Stroke）

壓縮沖程活塞從下止點運動到上止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個時候進氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體被活塞壓縮。

氣體是可以被壓縮的，但如果此刻氣缸內(nèi)部是水（液體），那就會導(dǎo)致液體給活塞、連桿一個向下的力，最終會導(dǎo)致連桿變形或者折斷，這就是為何水泡車有一部分發(fā)動機需要大修。

3、做功沖程（Power Stroke）

做功沖程活塞從上止點運動到下止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個過程中進氣門、排氣門均關(guān)閉，火花塞點火。在發(fā)動機的四個沖程里，只有做功沖程是產(chǎn)生能量的過程，其余都是消耗能量的過程。

4、排氣沖程（Exhaust Stroke）

排氣沖程活塞從下止點運動到上止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180度。這個時候排氣門開啟、進氣門關(guān)閉，燃燒后的廢氣通過廢氣管路排出。

這個就是奧托循環(huán)發(fā)動機的工作過程，只有知道了普通發(fā)動機是如何工作的，那對于米勒循環(huán)和阿特金森循環(huán)才能知道有何不同。

米勒循環(huán)由美國工程師 R.H.米勒于 1947 年第一次提出并申請了專利，所以以這種形式運行的發(fā)動機就是米勒發(fā)動機。

米勒發(fā)動機和奧托發(fā)動機很相似，只是通過改變進氣門關(guān)閉角度控制發(fā)動機負(fù)荷，從而減少了部分負(fù)荷下發(fā)動機的泵氣損失。解決了采用節(jié)氣門負(fù)荷控制的奧拓循環(huán)時，發(fā)動機泵氣損失大、經(jīng)濟性差等一系列問題。發(fā)動機的膨脹比大于壓縮比，在膨脹行程中可最大限度的將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，達到改善發(fā)動機熱效率，降低燃油消耗的目的。

說的簡單一點就是奧托循環(huán)發(fā)動機：壓縮比和膨脹比相等（壓縮和膨脹的過程都是從上止點到下止點），但是米勒循環(huán)發(fā)動機就是壓縮行程小于膨脹行程（通過改變進氣門關(guān)閉時刻來改變），這樣做的壞處就是犧牲了動力性，好處就是降低油耗。

既然提到這個米勒循環(huán)，那咱就得提提奧迪/大眾的EA888發(fā)動機，這款發(fā)動機可謂是大眾旗下的明星產(chǎn)品。

大眾EA888發(fā)動機目前已經(jīng)發(fā)展到三代半，從三代半產(chǎn)品開始才引入了米勒循環(huán)技術(shù)。我們經(jīng)?？吹降臉?biāo)識EA888 GEN3代表三代EA888發(fā)動機、EA888 GEN3B代表三代半的EA888。

EA888 GEN3B發(fā)動機是2016年上市，我們來看看大眾是如何實現(xiàn)米勒循環(huán)的？

大眾實現(xiàn)米勒循環(huán)的方法很簡單就是通過進氣門早關(guān)的方法。

左圖是三代EA888發(fā)動機采用的是奧托循環(huán)，右圖是三代半EA888發(fā)動機采用的是米勒循環(huán)?，F(xiàn)在活塞都處在上止點的位置，進氣沖程即將開始。此刻混合氣的溫度849K，壓力0.66bar和0.85bar，進氣壓力不同這是由于進氣管路不同導(dǎo)致的。

在進氣沖程，曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過66度左右，Gen.3B發(fā)動機的進氣門開始關(guān)閉，明顯提前于Gen.3發(fā)動機。

在進氣沖程曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過110度的時候，Gen.3的進氣門才即將要關(guān)閉，Gen.3B的進氣門關(guān)閉時刻要比Gen.3早將近50度左右。

當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過130度左右的時候Gen.3B的進氣門已經(jīng)完全關(guān)閉了，這個時候進氣沖程還沒有結(jié)束，這個時候Gen.3B活塞依然向下止點運動，但是到了壓縮沖程的時候，它實際有一段距離是沒有壓縮空氣，直到70a.BDC下止點后70度的時候才開始真正壓縮，實際的壓縮沖程距離要比奧托循環(huán)的壓縮距離少一段，所以壓縮沖程小于做功沖程。

在這個米勒循環(huán)的過程中，我們明顯看到進氣沖程會導(dǎo)致進氣不足的情況，這也就犧牲掉了一部分動力來換取節(jié)油的部分。所以在奧迪或者大眾的車型里，2.0T低功率的發(fā)動機采用的是米勒循環(huán)，主要目的就是節(jié)油，而在2.0T高功率的車型里采用的是奧托循環(huán)的三代EA888發(fā)動機。

這里有朋友會問，那2.0T低功率的發(fā)動機能否通過刷程序改為2.0T高功率的發(fā)動機呢？

答案是不能，因為三代EA888和三代半EA888的發(fā)動機結(jié)構(gòu)不同，單靠一階刷程序的方法肯定是不行的，三代和三代半的缸蓋結(jié)構(gòu)、活塞尺寸、噴油器、AVS系統(tǒng)都不同。

阿特金森循環(huán)是一種由英國工程師詹姆士·阿特金森（James Atkinson）于1882年發(fā)明的內(nèi)燃機形式。阿特金森循環(huán)發(fā)動機提高了效率，但降低了功率密度，其缺點是在低低速時效率低、扭力較差。

真正的阿特金森循環(huán)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜如上圖所示，它是真正的讓壓縮行程和膨脹行程的距離不同，而并不是通過改變氣門提前或推遲關(guān)閉的方法來變相實現(xiàn)的。

我們今天主要來說的就是豐田的阿特金森循環(huán)，這是一種變相實現(xiàn)阿特金森循環(huán)的方法。

看過視頻以后你應(yīng)該了解豐田的阿特金森循環(huán)就是通過進氣門晚關(guān)的方法來實現(xiàn)的。它跟大眾的不同，大眾是通過進氣門早關(guān)來實現(xiàn)米勒循環(huán)。

這個圖看起來應(yīng)該更加方便一些，左邊是奧托循環(huán)發(fā)動機，右側(cè)是阿特金森循環(huán)發(fā)動機。

在壓縮沖程的時候，奧托循環(huán)發(fā)動機的進排氣門均關(guān)閉，這個時候阿特金森循環(huán)發(fā)動機則不同，進氣門在活塞越過下止點的時候依然打開，直到行駛到上圖中的紫線位置才完全關(guān)閉，這就導(dǎo)致橘色線到紫色線的過程中是空行程，沒有起到實際壓縮的過程，此刻進氣門是打開的。這就造成了壓縮沖程明顯小于膨脹沖程，變相實現(xiàn)了阿特金森循環(huán)。

豐田的這種阿特金森發(fā)動機由于損失掉一部分的進氣量，導(dǎo)致發(fā)動機的功率不高，一般都配合著混合動力系統(tǒng)應(yīng)用，需求動力的時候發(fā)動機和電動機一起配合使用。