阿特金森循环到底是个什么鬼

一两个月之前曾经看到有人在讲阿特金森循环（下文简称A循环），点进去看了眼，感觉他知道的东西虽然比一般爱好者多那么一点，但也仅限于纯理论，涉及到原理的实现方法其实还是在靠脑补胡扯。正好前两天又看到有些人在说A循环低扭无力云云，就觉得大部分人对这玩意儿其实还是一知半解，而且对其的认知被某些并不是太懂的人带到沟里去了。正好我之前做的项目采用的就是部分A循环，对这玩意儿多少比一般人要懂得多一点，所以就抽空写点东西做个相关的科普。

当然，对没有具体接触过相关开发业务的人来说A循环这玩意儿的确可能不是太好理解，而且对绝大部分普通群众来说对于这种看不见也摸不着的技术手段并没有必要懂太多，普通汽车爱好者大概知道有这么一项技术存在，然后知道这东西能省油其实也就足够了。

但话又说回来，没必要懂不代表可以随便胡扯，工程的世界应该是严谨的，车评可以有主观性，可以有观点有倾向，但对于技术，我们只需要原理和数据。

数据不能在网上乱贴，但原理是可以好好讲一讲的。

写完回头看了看发现其实上面基本都是废话，但既然打完了也就不删了，接下来进入正题。

A循环因为最近被使用在几款量产车型上所以受到了部分汽车爱好者的关注，大家也都知道A循环比奥拓循环（下文简称O循环）省油，那么它到底是如何实现省油的呢？

关键字是：泵气损失（pumping loss）

看到这里估计很多人已经要跳起来了，A循环不是通过使膨胀比大于压缩比来提高热效率（提高热效率的原理请自行百度，不再赘述）从而省油的吗？怎么变成泵气损失了？

（补充阅读 何谓泵气损失：

就不复制粘贴定义了，通俗易懂地说明一下，泵气损失就是部分负荷下节气门开度小，进气系统负压大，造成气缸在做往复运动时克服压差做的功大。

左边是全负荷，右边是部分负荷，下面的灰色部分即为泵气损失。可见部分负荷时泵气损失较大。

）

嗯，你们没说错，但我也没说错。

那为什么这么说呢？

改变膨胀比只是一种手段，最终目的是为了减少泵气损失。

大概又会有人问，现在绝大部分发动机的压缩比都还是固定不可变的，怎么可能让膨胀比大于压缩比呢？

这边大致可以分两种情况。

一是市面上的确有可变压缩比的发动机存在，比如本田的这款发动机。

它在曲轴处增加了一个机构，使发动机的压缩比可以在一定范围内自由调节。

于是如上图所示，通过增大膨胀比，实现了增大有效功（上部绿色块），降低泵气损失（下部绿色块）的效果。

第二种就是大家更为熟知的，丰田和马自达采用的利用进气门晚关的方式实现的膨胀比大于压缩比的手法，也就是米勒循环。（关于丰田为什么宣传时叫它A循环，我猜一是因为和外界传说的那样是专利问题，二是米勒循环究其本质就是实现A循环理论的实际手段，所以称其为A循环也并没有什么不妥）

米勒循环网上的原理说明到处都是，大家请自行查阅，我在这里讲一些网上没怎么讲到过的东西。

很多人都认为丰田和马自达都是利用了A循环膨胀比大于压缩比的原理来提高热效率，但其实提升热效率的主要部分并不在这里。

因为很多人已经注意到了，进气门晚关实质上是通过让动态压缩比变低来实现膨胀比大于压缩比的，然而动态压缩比变低后热效率实际上是要下降的，即使通过A循环化来挽回下降的热效率，但要让热效率提升其实并不一定百分百能做到。

（这里插入解释两个概念，机械压缩比和动态压缩比。

机械压缩比就是发动机设计之初就定好的【气缸总容积/燃烧室容积】，而动态压缩比是指在具有可变气门系统的发动机上对应不同的IVC（进气门关闭时期）计算出来的等效压缩比。）

而且进气门晚关带来的另一个负面影响就是部分空气会被从进气门推出气缸，导致充量系数降低，所以很多人就根据这一点判断A循环下扭矩会下降。

于是说问题出在哪里呢？

问题在于比较的方法不同。

上述比较方法往往会出现在大学论文和研究机关的文献中，然而在实际运用中，发动机很大一部分执行器的控制都是根据转速和负荷（可以理解为空气量）来标定的，也就是说在进行热效率的计算时，我们不会去比较相同节气门开度下的A/O循环的热效率，而是比较在气缸内有相同空气量时的A/O循环热效率。进气门晚关损失的那部分进气量，相应就需要使节气门开度变大来补偿这些损失，详细的控制过程不便多表，但从结果来看，部分负荷下的A循环的进气量实际上是和O循环是一样的。

于是，因为相同进气量时A循环的节气门开度比O循环大，所以A循环的泵气损失要远小于O循环，从而实现了提高热效率，降低油耗。而且这里还有一个可能会毁很多人三观的结论，就是在使用A循环的部分负荷领域，A循环的扭矩其实是大于O循环的。至于为什么扭矩大的理由，如果能看懂上面我说的东西的话，应该自己能够得出答案了。

说到这里一些比较敏感的同学可能要问了，那全负荷工况下节气门已经最大了啊，A循环没法通过加大开度来补充进气量了吧？

好问题，不过容我反问一句，全负荷的时候大家肯定是要进行急加速，这时候还用考虑省油吗？所以说自然是用O循环啦。不然可变进气门是拿来干嘛用的呢？就是为了在不同工况下可以使用不同的气门正时啊。

至此对于A循环为什么省油的解释就结束了，接下来顺便辟几个谣。

1.A循环的发动机低扭不行。

这个在上文说过了，A循环不可能在全工况使用，大家平时听说的所谓的A/O循环切换其实也就是在不同工况使用不同的气门正时，并非有什么物理结构上的变化。就如同我上文所说的，实际上A循环发动机和O循环在全负荷工况的气门正时是基本一致的，所以并不存在所谓A循环发动机低扭不行的说法。当然，上文中利用进气门晚关实现A循环的发动机因为进气门的作用角比较大，在低转速全负荷工况时即使IVO和O循环发动机相同，IVC也是不同的，即使IVO在最进角的位置IVC也会超过BDC导致部分空气被推出气缸，但是这个量是极少的，一般人感觉不出来A/O循环的区别。

至于某些人也许会问为毛普锐斯的1.8比卡罗拉的1.8扭矩低，那是因为普锐斯是混动车标定策略不一样啊，你去看看新款凯美瑞和老款凯美瑞的外特性曲线就会发现用了A循环的6AR反而比1AZ扭矩来的高。（当然这其中涉及很多设计方面的问题）

2.A循环只适合在混动车上使用。

其实看懂了1，2自然也就懂了。诚然，在混动车上因为有电机辅助，我们可以使A循环的使用工况扩大，节油效果更好，但这不意味着在普通燃油车上就不能用A循环了。只要好好标定，基本上还是能做到动力性能和油耗兼顾的。

3.涡轮增压发动机不适合使用A循环。

看懂A循环省油原理的应该也能懂，只要在泵气损失大的中低转速中低负荷就能用，用不用得好另说，看标定功力了。

4.A循环发动机的高压缩比是骗人的。

这类人就属于没搞清机械压缩比和动态压缩比的，即使是O循环发动机，也不是每时每刻动态压缩比=机械压缩比，除非那台发动机没有可变气门正时而且IVC始终处于BDC，我相信世界上应该已经没有这么奇葩的发动机存在了。而且发动机设计时指的压缩比自然是机械压缩比，谁会拿一个动态参数来表征发动机性能……

到这里基本上该讲的能讲的都已经讲完了，而且自认为已经尽量用比较简单的表述来进行说明了，如果还是看不懂……那我也没什么好办法……要不然你先去把内燃机原理看明白了再回来看？