什么是阿特金森循环发动机？什么样的发动机最省油？
很多人都会说某某发动机很省油，某某发动机很平顺，但是大家知道吗，发动机的特性与发动机的形式息息相关。
什么是阿特金森循环发动机？
1882年，James Atkinson发明了一款发动机，这款发动机压缩行程和做功行程，活塞的位移是不一样的。阿特金森发动机使用了较为复杂的连杆作为动力从活塞到曲轴的输出。
通常，我们认为发动机的活塞的往复运动的行程是相同的，但是如果我们能改变活塞的压缩行程或改变膨胀行程那么是一定对发动机的做功效率有帮助。压缩行程和膨胀行程对应的就是发动机的压缩比和膨胀比。在没有可变气门正时的年代，提高压缩比变得非常困难，但是智慧的人类确利用巧妙的机械连杆实现了可变膨胀比，使发动机的膨胀行程大于压缩行程，这就是阿特金森发动机的核心原理。
通俗的讲，就是阿特金森循环通过一系列的机械连杆，使活塞下压的行程小于上升的行程，使活塞的循环往复运动变得不等长。那么这么做有什么好处呢？既能有效的改良了进排气情况，更长的膨胀行程也能更有效的利用燃烧后废气，在气缸内仍然存有的高压，也可以说间接提高了压缩比，所以燃油效率也比奥托循环更高一些。
阿特金森发动机的优点是效率高，更省油，但是缺点也很明显：那就是因为活塞往复运动行程不等，所以在发动机低速以及低转速的情况下动力相应不够灵敏。而且活塞行程长也不利于发动机高转速运转加速性能也会被限制，同时发动机本身的平顺性也难以得到保证。
什么是奥托循环发动机？
1862年法国一位工程师首先提出四冲程循环原理，1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、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，采用奥托循环的发动机即为奥拓循环发动机。
奥托循环又称四冲程循环 ，内燃机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环。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。和阿特金斯发动机不同的是，奥托循环的活塞行程是等长的，压缩比和膨胀比是相同的 。
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。
相比较阿特金森循环发动机，奥托循环虽然在燃油效率上是短板，但是胜在发动机结构比较简单，成本低，而且不存在阿特金森发动机高不成低不就的情况。整体表现均衡。
其实发动机的形式除了阿特金森循环和奥托循环，还有一个并不常见的米勒循环。
1940年，miller遵循阿特金森可变压缩比发动机的思路，但是舍弃了复杂的连杆结构，另辟蹊径采用配气时机来制造可变压缩比的效果。其解决方式为：在吸气冲程结束时，推迟气门的关闭，这就将吸入的混合气又“吐”出去一部分，再关闭气门，开始压缩冲程，也就是可变气门正时的先驱：通过控制气门的开启和关闭的时机，来达到可变压缩比的目的，这就是米勒循环。
而到了今天，我们有了更多的技术，我们可以控制气门的开闭时机、喷油的时机、喷油量甚至喷油嘴的角度、我们甚至可以在同一部发动机上实现阿特金森循环和奥托循环。在低速及高负载时发动机采用奥拓循环来获得更多动力，在巡航状态下采用阿特金森循环来获得更多的燃油效率和经济性。
日系车为何都青睐这款发动机？简直“太省油”了
很多人第一次了解到阿特金森循环发动机，或许是因为马自达，毕竟创驰蓝天发动机的名气大，而在近两年，我们似乎更加频繁地听到阿特金森发动机的名号，并且它的出现往往伴随着“省油”二字，在2019沃德十佳发动机榜单里，本田2.0L阿特金森i-VTEC发动机/混动系统就名列其中。
那么，为什么越来越多车型尤其是混动车型钟情于阿特金森发动机？它与普通发动机相比到底有什么特别之处？要搞清楚这个问题，我们首先得了解奥托循环、阿特金森循环和米勒循环的差别。
奥托循环
奥托循环发动机也就是我们今天最常见的四冲程发动机，发动机的周期由进气、压缩、做工、排气四部分组成，采用奥托循环的发动机有着噪声小、运转平稳的优点，因此奥托发动机被广泛运用于现代汽车、卡车上。但是，人类是往前看的，在对于动力性和燃油经济性要求更高的今天，“平凡”的奥托循环发动机似乎已经不能满足所有车型的需求了。
于是，我们在越来越多车型上看到了阿特金森循环发动机。
阿特金森循环
阿特金森循环其实是在奥托循环的基础上进行了改进，它与奥托循环最大的差别是做工行程比压缩行程长，使得膨胀比大于压缩比，做工行程长的好处在于不仅可以更有效地“榨干”燃油动力，还能充分将燃烧后的废气压力利用起来，达到提升燃油经济性的效果。
在早期，要达到改变做工行程的效果，就不得不在发动机的曲柄连杆机构上做改变，所以真正的阿特金森发动机往往拥有着更加复杂的曲柄连杆机构，本着机械简单即可靠的原则，阿特金森发动机在可靠性方面要比奥托发动机差，所以阿特金森发动机并没有像奥托发动机一样被广泛使用。
看到这里可能有人要问了，为何要说“真正”的阿特金森发动机？难道还有假的不成？真假本就是对立的，大家先别急着下定论，请继续看下文的“米勒循环”。
米勒循环
米勒循环出现在1940年，它的循环原理和阿特金森发动机一样，也就是膨胀比大于压缩比，只不过米勒循环是通过控制气门开闭时间来达到的，我们今天所说的阿特金森循环发动机，绝大多数都是通过调节气门关闭时间来实现，虽然米勒循环和阿特金森循环达到目标的“手段”不一样，但结果还是相同的，因此今天依旧叫它阿特金森发动机。
阿特金森循环的特性
那么，为什么那些强调燃油经济性的车型尤其是油电混动车钟情于阿特金森发动机呢？要解开这个疑问，就得先知道阿特金森发动机的优缺点。
阿特金森循环的优点前文中已经提及了，那便是省油，并且通过调节气门关闭时间达到目的也不会影响可靠性，那么，阿特金森发动机难道就没有缺点吗？并不是！因为阿特金森循环的特性，发动机只在一个合适的转速下能够达到最佳的工作状态，在低速区间里，发动机的动力性会比较差，而在高转速的时候，较长的行程又会影响“功率”和“升功率”指标。
所以，若是能为阿特金森发动机配上电机，那就可以做到优势互补了，因为电机的低扭强劲，适合低速工况，而在车速提升稳定下来后，发动机介入，阿特金森循环的优势就可以发挥出来。所以我们可以发现，市面上的雅阁锐·混动、卡罗拉双擎、雷克萨斯CT200h等车型都在采用这样的“搭配”，并且都表现出了令人满意的燃油经济性。
茶哥总结
看到这里，相信大家也清楚阿特金森发动机的优势在哪了，在一定工况下的省油特性使它更适用于混动车型，因此它能得到丰田、本田这些“混动大厂”的青睐。值得一提的是，工程师们对于发动机热效率和燃油经济性的追求脚步从未停下，这不，马自达的SKYACTIV-X发动机已经在路上了，其压燃的点火方式可谓是汽油机领域的一大创举。在此，我们也希望未来能够出现更多优秀的动力系统。
阿特金森循环发动机：一款低调的省油发动机
阿特金森循环发动机（Atkinson cycle Engine）是一种基于容积内燃机的内燃机，其膨胀比大于压缩比，提高了热效率（笼统的说就是省油）。
注：在奥托循环（四冲程循环）中，压缩进气的压缩比和膨胀比相等，因此压缩比越高，热效率越高，但普通汽油发动机的压缩比越高，压缩冲程中的混合物过热，燃烧开始，因此压缩比在 9 到 11 之间。
阿特金森循环通过增加膨胀比提高了热效率。优点是燃油效率的高，但它低速时效率低扭矩差，目前多用于混合动力汽车上。
阿特金森循环发动机的工作原理与四冲程发动机原理相同，也分为四个过程：吸气、压缩、做功、排气。下面我们通过四张分解的步骤图，看看这四个工作过程。
吸气（Intake）:
活塞通过曲柄的旋转从上死点移动到下死点，气缸内的压力下降，凸轮推动进气阀，混合空气从吸入口吸入气缸内。
压缩（Compression）:
凸轮关闭进气阀，活塞因曲柄旋转而从下止点移动到上止点，混合气被压缩
做功/燃烧（Combustion）:
压缩的混合物由火花塞点燃，开始燃烧，活塞从上死点向下推到下死点。
排气（Exhaust）：
凸轮打开排气阀，活塞通过曲柄旋转从下止点移动到上止点，燃烧气体被排出，排气阀被凸轮关闭，再次成为吸入行程。
如上所述，展示了阿特金森循环发动机的基本工作原理。可能你并不熟悉这种发动机，因为它并不常用。但是你可知道，他从1882年诞生到现在，已经有138年的历史了。一直以来，它以复杂的机械结构牺牲了性能换取了油耗（热效率高），没能登上主流市场。但是不可否认的是阿特金森等一批工程师的聪明和智慧，他们在为这个行业默默的做着贡献。
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