首先我们就要提到发动机，那我们都知道它是四冲程结构，既奥拓循环

1，进气，2，压缩，3，做工，4，排气  四个步骤

而四冲程的诞生也是因为二冲程发动机的热效率低下，才诞生的四冲程技术。那就先从二冲程发动机开始讲起

(资料图)

二冲程发动机

二冲程发动机的发明被认为是苏格兰工程师杜格尔德·柯拉克于1878年发明的，并于1881年并申请了专利。

二冲程发动机的发明者与1879年,德国工程师卡尔·本茨,首次试验成功一台二冲程试验性发动机，在1885年,卡尔·本茨位于曼海姆制成了第一辆本茨专利机动车，安装在世界上第一台“汽车”上面。

以上来自百度百科，以发明时间为主要锚点讨论。其他谁发明的专利谁更早，都是外国人的事，我们不做讨论。

二冲程发动机是指两个行程内完成一个工作循环的发动机

第一个行程：活塞从上止点到下止点，完成两个动作。

1.火花塞点火，做功——排气

2.关闭进气，把混合气从活塞下部压入曲轴箱，从活塞上部再进入汽缸

第二个行程：活塞从下止点到上止点。完成两个动作

1.关闭所有进排气，压缩混合气。

2.完成一个做功循环需要活塞运动两个行程，所以叫二冲程。

二冲程发动机缸体上有三个孔；进气孔，排气孔，换气孔。这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭达成换气，进气，燃烧的效果。

二冲程发动机没有阀，这就大大简化了他的结构，减轻了自身的重量。二冲程发动机的优势，因结构简单，制造成本相对低廉。另外又可将几乎两倍的动力装进同一空间的潜力，因每一次回转他都有双倍的动力冲程（相比四冲程已经做工两次）。但与此同时，上次做工的动能并没有完全释放。就进行下一次点火了，会造成一部分的动能损失。所以热效率不会太高。也就是说的好理解点，可能有劲，尺寸小，但一定相对费油（相比四冲程）。二冲程发动机因其轻便与几乎双倍动力的结合使它与很多四冲程发动机相比有惊人的推重比。所以二冲程发动机多出现在，割草机，摩托车，小型飞机，小型汽车，玩具模型上面等不需要考虑油耗和对热转化率要求不那么高且需要大功率小体积的设备上面。现已大部分淘汰，摩托车比较先进的很多都采用四冲程结构了。

二冲程发动机的热效率低就是在动能尚未彻底释放完毕时就进行下一次做工，影响了部分动能的转化率。所以大部分二冲程发动机是主攻小体积和大功率高推重比的方向。二冲程的结构热转化效率不会太高。

推重比释义——“发动机提供的推力或者动力/功率与自身重量的比例”

热效率释义——“热效率就是实际转化成驱动力的能量（机械能），和消耗燃料的当量热量总和的比值”提高热效率的主要方法是设法减小其主要热损失，减小热的损失。既减少摩擦发热环境发热，热辐射等无效的热能挥发。全部转化为“动能”才能提高热效率。顾一种能量向另外一种能量转化，根本无法做到100%。热效率既发热能量焦耳J变成动能能量焦耳J的转化比例为热效率。

四冲程奥托循环发动机

1862年法国一位工程师率先提出四冲程循环原理，后由德国工程师尼古拉斯·奥托于1876年利用这个原理发明制造了第一台奥拓循环发动机。

奥托循环是热力学发动机的一种，是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）

奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成，首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸，关闭进气门，活塞向上运动压缩混合气体，然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动，完成做功冲程，最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。

奥拓发动机其因其结构简单，转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环，后经百年的工业历史验证，在人类第一次工业革命末期发明，陪伴人类走过第二次工业革命作出巨大贡献。

好！客套话说完了，奥拓循环，大概原理就是我们了解的普通的“四冲程”发动机，网上论文很多，这里就不过多阐述了。主要这一期是想说的如果提高热效率的其他几种循环技术。

压缩比

既然后面要说各种循环。我们就要知道压缩比是如何形成的。下止点时缸内最大容积V1/上止点缸内最小容积V2=其中的比例就是最大压缩比。

那么在汽油抗压爆燃的极限之内，肯定是压缩比越高，动能利用率越大，燃烧效率也越高。这个讲起来较为复杂。不过概念是对的，暂时这么理解肯定没错。现在国产的潍柴柴油机热效率已经最高在52%，一般的柴油机也在43%-48%。柴油机压缩比在16-25。比汽油机的8-15高的多。

压缩比是一方面，用另一种方法提高热效率还有一种方式，就是延长做工冲程的思路，提高冲程数量提高热转化率。那么六冲程发动机？

六冲程发动机的提出

1.首先，在第五冲程向气缸内喷水，确实可以利用气缸余热多做功。但是必须考虑这些水对气缸的腐蚀，以及润滑问题。然后，做功之后的水蒸气需要冷凝，这就需要体积重量都很大的冷凝器，加重了汽车的整备质量，增加了单位油耗，同时会使汽车动力性能严重恶化。

2.接下来还是一个技术上的问题：在第五、六冲程中，如果不润滑，那么气缸的磨损、腐蚀十分严重；而如果润滑，那么做功之后排出来的水蒸气就被润滑油污染，进入冷凝器之后，润滑油凝结，时间稍长就会堵塞管路。

3.另外，这样做，气缸壁会受到强烈的冷热交变应力，会使其寿命严重降低。

实际上，向内燃机气缸喷水（与燃油一起喷入），就可以提高输出功率和热效率，这种尝试几十年前就有人研究过，但主要就是因为气缸腐蚀问题而放弃的。

四冲程发动机:

①进气②压缩③做工④排序

六冲程发动机:

①进气②压缩③做工④排气⑤气化做工

六冲程的油耗更低，废气排放更少，结构肯定也不一样。

缺点:油水混合燃烧，气缸的润滑，效果降低，导致气缸磨损，腐蚀，导致发动机的寿命严重缩短。

六冲程发动机因为其缺陷也很大，大部分已经放弃。

那六冲程发动机提高热效率这条道也走不通，自然而然就会提出下一个方案？还能用什么方法提高热转化率和动能转化率呢？还是要提高压缩比和增加做工行程比较靠谱。说的好理解一点，我们可以用2/3气缸体积用来吸入混合气，然后用3/3气缸体积的行程来做工。达成最高的能源转化率。最佳的动能转化。

此时就会有一个思路，那就是特异化曲轴实现，在吸气冲程的时候运动距离变小，做工行程时运动距离变长的异化曲轴方案

通过上图可以发现，特异化曲轴方案并不一定会提高热效率。因改变行程提高一点热效率。曲轴的特异化产生的能量损失说不定会更大。而且结构复杂，加工制作难度高成本高，高速运转说不定还会影响动平衡，最终影响最大功率。所以这种方案基本上也没发展起来。

那就有聪明人了。他们想到了延迟关闭进气门的策略。阿特金森循环来了

四冲程阿特金森循环发动机

是一种由英国工程师詹姆士·阿特金森（James Atkinson）于1882年发明的内燃机形式。阿特金森循环发动机提高了效率，但降低了功率密度，其缺点是在低转速时效率低、扭力较差。阿特金森循环发动机现阶段用在某些混合动力车辆上。

那只能退而求其次发展其他方式，这就请来我们今天的主角“阿特金森循环”

也就是我们在改变特异化曲轴这条路是肯定走不通的，也得不偿失。那我们可不可以通过改变进气方式的方式。达成混合气行程＜做工冲程行程的循环。做工完之后再用全部的气缸冲程进行动能释放。而实现方式就是，在进气冲程完毕之后，延迟关闭进气门，达到“推出去”一部分混合气体的比例之后在关闭进气门。达到我之前所说的用2/3气缸来进气，用3/3气缸来做工的效果。这就是“阿特金森循环”（这里说的2/3是方便理解的比例我瞎说的，并不是实际阿特金森循环工作的比例，实际要看各大主机厂的空燃比调配和最佳计算效果来调配）以此达到又能高压缩比，又能利用完四冲程发动机的动能循环来释放全部动能。达成提高热效率的效果

但阿特金森循环发动机会向外推出去一部分混合气体。缺点是只能用于自吸发动机，而且不喜欢高转速。会造成其他回流的紊乱。低转速也会吸力不足。最佳工作区间就基本中间那一点，最佳燃烧效率区间很狭窄。基本上只能用于混动专用发动机。因为推出去一部分空气，动力比普通奥拓循环/米勒循环的自吸发动机动力还要小，且不好用。

阿特金森循环多为日系厂商丰田和马自达等车企为了节油研发使用。或者混动汽车上使用。并不是动力擅长的类型。这就是他的缺点。除非提高排量的阿特金森

那如何才能有更高热效率发动机并且缺点不那么明显呢？又要尽可能的“大马力”呢？

德系和美系等欧美厂商会开发使用另外一套技术。

四冲程米勒循环发动机

米勒循环发动机（Miller cycle engine）是一种以奥托循环（Otto cycle）为基础的机械增压（supercharger）四冲程发动机。米勒循环是由美国机械工程师罗尔夫·米勒（Ralph Miller）于1940年代取得专利发明，但一直到1990年代日本的马自达将其应用在旗下的大型房车系列Millenia之上后，此款发动机设计才开始广为世人所熟知。

米勒循环是通过另外一种思路实现，混合气行程＜做功冲程气缸行程，释放完整做工冲程行程，把四冲程发动机动能转化到极致的另外一种技术。它是通过提前关闭进气门的技术，让进气冲程少进入空气。做工冲程又能完美利用四冲程发动机100%曲轴极限长度释放动能尽可能提高动能转化的技术。和阿特金森循环不一样的是，米勒循环是在进气冲程时提前关闭阀门。所以并不影响和强制进气的“涡轮增压系统或其他增压系统”的匹配。而阿特金森循环只能用于自吸发动机使用，想要同发动机尺寸下提升动力比较困难，且工作区间不算宽裕，转速利用范围有限。只能通过加大排量提升有效区间的动力。例如丰田的阿特金森发动机就做到2.5升来提升功率。但自吸的阿特金森循环有一个好处就是没有涡轮，涡轮排气侧的温度比有涡轮的机器低。而且易于保养和耐久性。只不过真的有效工作区间就中间那么一点。而且提高排量重量和尺寸其实相比深度米勒也占不到优势。

米勒循环在提升动力的同时，可以通过涡轮压力来调配进入混合气体的比例。所以并不会因为提前关闭进气气门，导致进气压力产生低压区造成的动能的损失。因为涡轮进去的本来就是高压空气。等于释放开了。顾，米勒循环的发动机搭配涡轮增压之后，如果程序调配合理。可以在自吸的压缩比和涡轮的压缩比切换。需要对涡轮泄压阀的程序和气缸做工搭配的空燃比进行精确调配，技术难度可以说目前燃油机的天花板之一。奇瑞第五代发动机采用的深度米勒技术，估计就是在米勒发动机的基础上，又更加进一步的宽泛的调节范围和高转速最大功率的匹配。达成“既有动力”又能“最佳热效率”的技术。奇瑞五代发动机能实现最高44.5%热效率还能不损失最大动力。但对进气门匹配的技术和空燃比ECU的计算的要求可以说相当之高了。

但不管如何，阿特金森也好，深度米勒循环也好。真讲动力其实还是小巧费油推重比高的二冲程发动机。马自达转子发动机（其实不严谨的分类转子发动机也可以分到二冲程发动机里面），普通奥拓循环发动机，浅度米勒循环发动机。是比较擅长做功率的类型。而阿特金森循环和深度米勒循环是更偏向节能和更高热效率转化的结构。深度米勒就是在米勒的技术上更加进一步的只能调配空气，和更早的关闭进气节气门。奇瑞的三代机本来也是米勒循环，就是我们知道的1.6T和2.0T。只不过不是深度米勒循环。还有我再次说一下。所以不要单从功率就开始认为四代机H4J20要比三代机F4J20马力小就是新的发动机技术落后。其实反而四/五代机在热管理技术上面更先进的，只是不一定擅长最大功率而已，但一定省油和热转化效率高。奇瑞公司目前好像已经出到了第六代机。好像目前还处于PPT阶段，但有消息放出。有改进和放出代号，总比没有改进的好，至少证明前进技术还是进步的，步伐没有停滞。

当然目前不止奇瑞公司，其他品牌也在加紧时间做阿特金森循环，深度米勒高效混动发动机，例如长城的蜂巢动力比亚迪的比亚迪骁云等等。大家都要为中国的混动技术添砖加瓦。共同进步。才能让我们崛起复兴。不要天天搞窝里斗。

此贴仅作为技术讲解和学习交流使用

PS：（查阅资料时，我发现百度资料和很多讲解视频都讲错了。嘿，他们好像把阿特金森循环和米勒循环讲混淆了）

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