你知道那個神秘的阿特金森循環嗎？

大家在購買汽車時，銷售顧問一般都會介紹一些該車型使用的新技術，然後再告訴你如何如何的高大上。有一項技術很多人聽了都會懵，那就是雙循環發動機。一些老司機也表示不懂。其實，所謂的雙循環發動機就是指發動機的工作循環在奧托循環和阿特金森循環之間反覆切換的一種發動機。說到這有些人可能更糊塗了，什麼是奧托循環和阿特金森循環啊？今天老侯就來說說這個。

目前市面上發動機使用熱循環方式有三種：奧托循環（簡稱O循環）、米勒循環（M循環）和阿特金森循環（A循環），奧托循環是最常見的發動機循環方式，那麼米勒循環和阿特金森循環又是怎麼一回事呢？

市面上大部分發動機都是四衝程發動機，發動機吸氣、壓縮、做功、排氣都伴隨著正常的氣門開閉時機，每次氣門的開閉都在活塞的上止點或下止點附近，這樣的循環方式比較常規，壓縮和做功的活塞行程都一樣。這種循環稱作奧托循環，是由英國人尼古拉斯·奧托發明的。

但是這並不能滿足於人們對發動機性能的需求，很多人想要增加壓縮比，因為壓縮比越高，發動機的動力性、經濟性以及熱效率就會越好，這是自發動機誕生以來一直在發展的方向。

但是汽油有它的特性，壓縮比並不能一味的高下去，太高的話會產生爆震，對發動機反而會產生不利影響，所以又不能使壓縮比過大。

有一位叫阿特金森（ James Atkinson）的先生另闢蹊徑，選擇了一種全新的方式。既然無法提高壓縮比，那就把「膨脹比」搞大。

1882年，James Atkinson通過重新設計曲柄連桿結構，使用了較為複雜的連桿作為動力從活塞到曲軸的輸出，使得活塞吸氣、壓縮行程變短，做功、排氣行程變長，這樣一來就達到了膨脹比大於壓縮比的效果。

這種設計很巧妙，用不同的連桿機制協同工作，使得各個行程幅度不同，有效的改良了進排氣情況，膨脹比大於壓縮比更是阿特金森發動機最大的特點。更長的膨脹行程可以更有效的利用燃燒後廢氣仍然存有的高壓，所以燃油效率也比奧托循環更高一些。

但複雜的連桿在體積上和故障情況都不如奧托發動機，所以在汽車上未能普及，不過船用、發電等大型柴油機在很大程度上借鑒了阿特金森發動機這種特性，可謂失之東隅收之桑榆。

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米勒循環——換種方式的「阿特金森」

既然阿特金森循環的原理並沒有錯，米勒（miller）先生在20世紀40年代發明了米勒循環，他捨棄了複雜的連桿結構，通過改變氣門開閉時間：在吸氣衝程結束時，推遲氣門的關閉，這就將吸入的混合氣又「吐」出去一部分，再關閉氣門，開始壓縮衝程。 這樣就使混合氣的實際壓縮量小於爆炸後的膨脹量，即膨脹比大於壓縮比，這就是「米勒循環」。採用了米勒循環的發動機，其基本結構與傳統奧拓循環發動機是一致的，只是配氣機構做了一定的改變。可靠性有了很大的提升。

既然是這樣，為什麼滿世界都是「阿特金森」循環？

上面說到了，阿特金森循環其實並不適用於汽車，並且基本也沒在汽車上應用過，但是為什麼大家都要說自己的發動機用的是阿特金森循環呢？

因為，早在1993年，馬自達公司重拾米勒循環技術，並將「米勒循環」註冊成了商標，其他廠家在產品層面自然也都不能使用了，雖然大家用的都是米勒循環的原理，不過大體效果也都與阿特金森循環相近，所以大家就都使用阿特金森循環的命名方式了。

這類發動機的缺陷

很多讀者會意識到，現在有了可變進氣正時技術，這種技術是非常容易實現的，但為什麼這種技術未能普及廣泛發動機之上呢？其原因如下：

1

獨特的進氣方式讓低速扭矩很差

在低速時，本來就稀薄的混合氣在「反流」之後變得更少，這讓該類發動機低速扭矩表現很差，用於車輛起步顯然動力不夠。

2

長活塞行程不利於高轉速運轉

較長的活塞行程確實可以充分的利用燃油的能量，提升經濟性，但也因此限制了轉速的升高，加速性能也變差，並且「升功率」這個性能指標會很低。而追求性能，尤其是追求高速性能的賽車發動機，往往行程與活塞直徑的比值會很低。在民用車上，為了平衡，通常行程與缸徑兩個數據是接近的。

這就讓阿特金森/米勒循環發動機的處境非常尷尬，只在轉速的中間階段才能有效發揮動力，這對於每天在路況複雜的城市交通中形式的汽車非常不利，所以普通汽車不會使用這種技術。但還有很多不平凡的汽車。

馬自達使用的創馳藍天發動機本質上就是米勒循環發動機，它的理論壓縮比達到了14:1，但是它通過可變氣門定時機構使實際壓縮比小於理論壓縮比，即可以看做是壓縮比小於膨脹比，用這種方式降低爆震提升動力，因而可以使用93號汽油。

另外，現在很多發動機，比如雷克薩斯CT200，豐田2NR-FKE等,通過可變氣門定時機構可以很輕易的在米勒循環和奧托循環之間轉換，使發動機能最大限度的發揮動力同時節約燃油。

因為阿特金森/米勒循環發動機這種充分利用能源的特點，故被各種節油的混合動力車型看中，它們並不在乎低速的「不在狀態」和高速的「不中用」，因為這兩個時段有電動機在為車輪提供動力，發動機的大多時段都是在發電，所以發動機可以在在油耗最優異的轉速運轉。用電動機的大扭矩彌補動力的缺陷，互補之後的動力總成，讓混合動力車在動力和經濟型上都有著突出的表現。所以阿特金森/米勒循環更多的被用於混動汽車之上，省油才是它的職責。

老侯點評：

發動機的三種熱循環，看起來高大無比，其實很簡單。在現在的可變氣門正時的技術條件下，三種循環很容易實現互相轉換。只是米勒循環被馬自達註冊了，其它廠家即使用的是米勒循環也不敢這樣叫，於是就都說成是阿特金森循環了。應該說，阿特金森循環與混合動力是絕配，在未來是一種發展趨勢。

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