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Toyota的 Hybrid引擎是模擬 Atkinson循環的方式來運作&
說到Atkinson(阿特金森)循環,大家應該都不熟悉,但是說到 Toyota的 Prius,大家應該都知道;早在 Prius的1.5升引擎上,就已經採用模擬Atkinson循環的方式。

其實,在1882年在內燃機設計當中,Atkinson循環就已經出現,而相對一般車輛引擎所採取的「Otto」(奧圖)循環,Atkinson循環最大的差異就是活塞的四個行程(進氣、壓縮、動力、排氣)會在曲軸轉一圈(360°)內完成,而不若Otto循環,四個行程需要曲軸轉兩圈(720°)才完成。

一般Otto循環的活塞連桿是直接連結在曲軸上,而Atkinson循環的方式不直接將活塞連桿與曲軸連接,而是透過其它從動連桿的連接,讓活塞的往復行程與曲軸的旋轉發生關連,並讓曲軸在轉一圈(360°)之內做完活塞的四個行程。

ATKINSON引擎作動的影片


Atkinson循環引擎,它藉由進氣閥門較平常晚關閉的特殊設計,延遲壓縮行程的時間,製造「膨脹比大於壓縮比」的狀況,以求得更理想的熱效率。

換句話說,就是它引擎的進氣時間比壓縮時間更長,所以更能容納較多的混合氣以利燃燒,而由於在壓縮行程時,進氣閥門比較晚關閉,所以有部分的混合油氣會回到進氣岐管;與傳統的Otto循環引擎相比,引擎在單一循環中所需要的油氣也會比較少,因此也能達到油耗的經濟表現。

OTTO引擎作動的影片


Atkinson循環有幾個特點,好處是它在中轉速域時(約1000~4500轉上下),可以減少爆震產生、排氣熱能損失少、熱效率好、省油,但缺點就是低速運轉時,效率不佳(現已克服很多),而高速運轉卻又無法產生大馬力。擁有這樣特色的引擎循環,搭配在油電混合車身上,倒是一個完美的絕配。

怎麼說呢?在低速時,引擎停止運轉,利用馬達來行駛,而高速時,引擎馬力雖然輸出不佳,但卻又可以靠馬達來補足引擎馬力的不足;所以引擎剛好就它最佳熱效率的轉速域中發揮,達到節能的目的。Atkinson循環的模式,以同樣排氣量的引擎來說,是目前最省油的設計,比起缸內直噴還要節能,而馬力不足的部份則靠馬達來加強。

但、我們如何說Prius/Prius C的Hybrid引擎,是「模擬Atkinson循環」呢?因為,事實上Toyota用的引擎都還是傳統Otto循環引擎的本體,它活塞的四個行程(進氣、壓縮、動力、排氣)仍是在曲軸轉兩圈(720°)才完成。

它只是模擬出Atkinson循環的「膨脹比大於壓縮比」情形,藉由進氣閥門較平常晚關閉的特殊設計,延遲壓縮行程的時間,以求得更理想的熱效率、及更經濟的油耗表現。

下面的影片,請注意從30秒之後開始,它曲軸跟活塞之間的變化
sniper-廖剛
作者

「Auto-Zone 玩車特區」 主編 ==> http://auto-zone.com.tw

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