增程式电动汽车的发动机采用阿特金森循环或米勒循环是怎样工作?

增程式电动汽车的发动机（通常称为增程器）在工作时主要采用阿特金森循环或米勒循环，而非传统燃油车常用的奥托循环。这一技术选择是由增程器的核心功能 ——高效发电所决定的，以下从技术原理、实际应用和未来趋势三个维度展开分析：

一、技术原理：从奥托循环到高效发电循环

1. 传统奥托循环的局限性
2. 奥托循环的压缩比与膨胀比相等（通常为 1:1），其设计目标是在中高转速下提供强劲动力，但部分负荷工况下热效率较低（普遍低于 37%）。增程器需要长时间稳定运行在经济转速区间（如 2000-3000 转 / 分钟），奥托循环的 “动力优先” 特性无法满足其高效发电需求。
3. 阿特金森循环的革新
4. 阿特金森循环通过延长膨胀行程（膨胀比大于压缩比），使燃料燃烧产生的热能更充分转化为机械能。具体实现方式包括：
5. 气门正时优化：进气门延迟关闭，将部分混合气推回进气歧管，降低有效压缩比。例如，深蓝 SL03 的 1.5L 增程器通过这种设计，热效率达到 39%，馈电油耗仅 4.5L/100km。
6. 燃烧效率提升：小缸径长行程设计减少燃烧室表面积，降低热损失；高压喷油（如 500Bar）和高能量点火（150mj）使油气混合更充分。阿维塔 07 的昆仑增程器采用这种技术，热效率突破 44.39%，创行业新高。
7. 米勒循环的差异化路径
8. 米勒循环通过提前关闭进气门减少进气量，配合涡轮增压技术实现高膨胀比。其优势在于：
9. 低速扭矩改善：相比阿特金森循环，米勒循环在低转速时扭矩表现更优，适合城市工况频繁启停的需求。
10. 宽域高效运行：智己 “恒星” 增程系统的 Zephyr 1.5T 发动机采用 “宽域 Atkinson+VGT” 双循环，通过可变截面涡轮调节膨胀比，在 - 30℃环境下仍能保持 42.8% 的热效率。

二、实际应用：主流车型的技术选择

1. 头部车企的技术路线理想汽车：早期车型（如理想 ONE）采用 1.2T 奥托循环发动机，馈电油耗较高；新一代车型（如理想 L9）升级为 1.5T 米勒循环增程器，热效率提升至 40.5%，馈电油耗降至 5.2L/100km。问界系列：问界 M5 的 DE-i 增程平台采用 1.5T 米勒循环发动机，通过扁线油冷电机和智能算法，实现 “定点发电”，发电效率提升 15%。长安深蓝：深蓝 SL03 的 1.5L 阿特金森循环增程器，结合原力智能增程系统，在 CLTC 工况下 1L 油可发电 3.3 度，综合续航达 1200km。
2. 技术迭代的核心目标
3. 增程器的优化围绕 “四高一低” 展开：
4. 高热效率：从早期的 35% 提升至当前的 44% 以上，目标在 2030 年突破 48%。
5. 高功率密度：阿维塔 07 的增程器功率密度达 1.3kW/kg，体积比传统发动机缩小 20%。
6. 高 NVH 性能：通过磁流变悬置、主动降噪（ERNC）等技术，将怠速噪音控制在 36dB 以下，接近纯电车水平。
7. 高可靠性：经过高寒、高温、高原等极端环境测试，平均无故障里程超过 30 万公里。
8. 低成本化：通过规模化生产和供应链优化，增程系统成本较 2020 年下降 40%，推动 20 万级车型普及。

三、未来趋势：从活塞式到透平式的技术跃迁

1. 现有技术的瓶颈
2. 活塞式发动机的热效率提升已接近物理极限（约 45%），且存在振动噪音、结构复杂等固有缺陷。例如，传统增程器的曲柄连杆机构导致功率密度较低（约 1kW/kg），难以满足下一代车型轻量化需求。
3. 微型燃气轮机的颠覆性潜力
4. 透平式发动机（如微型燃气轮机）通过旋转叶轮实现连续燃烧，具有以下优势：
5. 功率密度突破：单位功率重量仅 0.3kg/kW，是活塞式发动机的 1/3。
6. 燃料灵活性：可直接使用氢气、合成燃料（e-Fuel）等清洁能源，实现全生命周期碳中和。
7. NVH 革命：旋转运动无往复振动，噪音低于 30dB，彻底解决传统增程器的噪音痛点。
8. 技术成熟度与挑战
9. 微型燃气轮机目前面临两大瓶颈：
10. 成本高昂：耐高温材料（如陶瓷基复合材料）和精密加工技术导致单台成本超过 2 万元，是活塞式增程器的 3 倍以上。
11. 瞬态响应滞后：从怠速到满负荷需数秒时间，无法满足急加速时的发电需求。
12. 不过，保时捷、GE 等企业已启动相关研发，预计 2030 年后逐步实现商业化应用。

结论：增程器循环技术的演进逻辑

增程式发动机的工作循环选择，本质上是需求驱动技术迭代的典型案例：

• 当前阶段：阿特金森循环和米勒循环凭借成熟度和成本优势，成为主流选择，其技术演进聚焦于热效率提升和 NVH 优化。
• 过渡阶段：2025-2030 年，混合动力与纯电动并行发展，增程器将通过合成燃料（如 e-Fuel）实现 “零碳发电”，活塞式发动机仍将占据主导地位。
• 未来阶段：2030 年后，随着微型燃气轮机技术成熟，透平式增程器将逐步替代活塞式，推动增程式电动汽车进入 “高效率、零排放、超静谧” 的新时代。

这场技术变革的核心，是通过循环技术创新，让增程器从 “应急电源” 升级为 “隐形守护者”，最终实现 “有电用电、无电发电” 的无缝衔接，为用户带来真正的 “零焦虑” 出行体验。