Hybrid纪元年 丰田新普锐斯引发的思考

从平价CT200h再到国产的一汽丰田Prius，Hybrid似乎在不知不觉中，一下子从遥不可及的未来，到达触手可及的眼前。

而你所不知道的是，Prius国产的背后，更有着丰田宏图巨制的可怕战略。今天，或许会是Hybrid的纪元年。

透视阿金森循环引擎的奥秘

您是否好奇过为什么油电复合动力车款，它的汽油引擎输出性能与同排气量一般汽油车款的引擎相较之下较为弱？或许是有了电动马达的协助，让它不需要负担如此大的输出，所以调校为低输出特性以降低油耗？这说法只能算答对一半。这是因为，油电复合动力车的汽油引擎已透过Atkinson Cycle的高热效率，实现降低油耗的目标，乃至子折衷了动力上的表现。

大小长短、能量的差异

公元1882年，英国发明家James Atkinson发明了一种热效率更好、作功行程更长的过膨胀循环，又称为阿金森循环(Atkinson Cycle)，与当时已开始为人所知的奥图循环(Otto Cycle)，也就是人们现称的四行程引擎有所不同，差别就在于Atkinson Cycle的引擎在活塞压缩时的行程和点火后的做功行程，两者的活塞位移量不一样，令膨胀行程大于压缩行程。那为什么要让一具引擎内同时存在两种不同长度的运作行程呢?原由就让我们先从理论上来看看。

当引擎在点火之后，油气被点燃、温度迅速升高、汽缸内压力剧增，活塞由上死点快速下推至下死点，假如动力(膨胀)行程作用的时间与压缩时相较越长、行程距离越远，气体膨胀越多倍，可取出的能量就越多，则代表引擎作“正功”的时间越长、热效率越好，耐汽温度也越低。为了达到以上目的，Atkinson阿金森循环引擎在运作的流程上，虽仍脱离不了四行程的内燃料机规则，一样有进气、压缩、膨胀、排气等行程，但奥图循环在压缩时的汽缸内容积变化与爆炸后的容积膨胀，其变化量与活塞移动的行程距离是相同的；而阿金森循环引擎则是利用连杆与区轴设计的变化，增加更复杂的机构，令活塞相邻两次往返至上、下死点的行程距离一长一短，形成膨胀比大于压缩比的运作过程，达到比一般Otto Cycle奥图循环的四行程引擎更高的热效率。

正进改变、达成目标

那既然Atkinson Cycle的设计可让引擎热效率比较好，甚至可说是由Otto cycle所改良而来，那为何至今大量的市售汽油引擎是采用Otto Cycle而不是Atkinson Cycle呢?只能说成也萧何，败也萧何。由于为了创造行程差异的曲轴连杆机构，设计上过于复杂、组件过多体积庞大，并且令引擎扭力输出大量损耗，应用在乘用车的多缸引擎上并不适合，因此Atkinson Cycle的设计始终没有实际被应用。直到1940年由美国工程师Ralph Mille研发出由Otto Cycle为基础，并导人Atkinson Cycle膨胀行程大于压缩行程的概念，这种被称为米勒循环(Miller Cycle)的引擎才开始投入市场。