米勒循环为什么在低负荷区使用?

米勒循环为什么要在低负荷区间使用?这应该是汽车循环中,原理不同导致的工作方式不同,或者准确的说米勒循环只能用于发动机的低负荷阶段。这样通过循环方式的组合可以实现发动机的油耗和动力的完美结合,提高发动机的工作效率并且减少了排放!

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来说,已经由原来的单一方式逐渐演变成为组合方式。而发动机的单一循环方式则有三种不同的形式:

  • 奥托循环。就是我们平时所见到的最为常见、结构最为简单的发动机循环形式。绝大多数的汽车发动机都是按照这个循环形式进行的结构生产。奥托循环体现的是对自然规律的思考,核心内容就是发动机的压缩行程和膨胀行程相同。 然而发动机的压缩行程是需要消耗功率的,因此采用奥托循环的发动机,热效率会被限制在一定的范围内。

  • 阿特金森循环。该循环方式如今多用在日系的马自达和丰田汽车上,而前不久日产的可变压缩技术发动机也采用了阿特金森循环。但是需要注意的是,阿特金森循环只能作为一种辅助循环方式,而不能作为主要的循环方式。因为阿特金森循环,原理上是通过一系列的复杂的连杆机构、或者通过晚一点关闭进气门,以此来实现发动机的膨胀行程大于压缩行程,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使用情况是:丰田主要用于混动车型,而马自达和日产则用于涡轮增压发动机车型。

  • 米勒循环。所谓的米勒循环,其实就是阿特金森循环的另外一种方式,只是受到专利的限制,所以才被称为米勒循环。而米勒循环使用的最为成熟、最为稳定的发动机,首推大众的三代EA888低功率2.0T发动机。大众使用的米勒循环技术,主要是通过专门设计的配气机构,使发动机的进气门早一点关闭,减少进气量,从而造成压缩阶段的一段无用压缩,以此实现发动机的膨胀行程大于压缩行程,来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通过进气门的晚一点关闭,将混合气体推出一部分到进气歧管;而米勒循环,则是在进气阶段,通过早关进气门减少了进气量(大众采用的是混合喷射),同时也就相当于减少了燃油喷射量,来实现低速低负荷阶段的燃油经济性。这就好比“小步快跑”,只要保持一定的能量就能实现一样。所以在高转速高负荷阶段,“小步”就无法实现“快跑”。

米勒循环的意义就是在于燃油经济性

由于发动机在低速低负荷阶段对功率的要求较小,所以这个时候,就要减少燃油的使用量。但是发动机的运行规律就在于,高速高负荷阶段,需要发动机持续不断的进行动力输出,所以,任何发动机的功率输出,都是需要燃油的巨大消耗为代价的,这也是能量守恒定律的最好诠释。

在如今2.0T发动机“一机打天下”的现实面前,大众的三代EA888发动机,为了实现消费者对燃油的经济性和功率的不同需求,推出了2.0T低功率版本发动机和2.0T高功率发动机,而低功率的发动机就是因为采用了米勒循环技术。实际上,无论是米勒循环还是阿特金森循环,在发动机的组合循环方式中,都可以发挥很大的作用。

总之,发动机由目前广泛应用的奥托循环,逐渐转换成各种循环方式的组合方式,已经是一种发展的趋势,但是由于受到专利技术的限制,国产发动机在这方面仍然处于起步阶段,所以差距还是很大的。目前来看,在阿特金森循环和米勒循环的两种模式选择上,最有可能的就是米勒循环,毕竟米勒循环的实现方式要简单一些!