作者： 動力君 汽車動力總成 來源：公眾號
大眾集團在其新一代的EA888發動機的升級開發中，為了進一步的降低發動機油耗，在米勒循環的基礎上，進行改良優化，提出了Budack-cycle概念，即B循環。相對傳統的米勒循環，新的B循環的重點在於將發動機進氣閥門關閉時間的提前，可以加快進氣氣流的速度，使汽油與空氣混合效率得到提升，從而提高發動機熱效率，達到降低油耗的目的。既然是改良的米勒循環，那麼得先從阿特金森和米勒循環說起。
阿特金森循環
在1882年，英國人James Atkinson就想設計一種發動機，該發動機可以大大提高內燃機的熱效率，同時還可以繞開Nicolaus August Otto開發的4衝程發動機專利。
在阿特金森（Atkinson）發動機上，所有4個衝程都是在曲軸轉一圈內通過曲柄連杆的特殊結構來實現的。由於曲軸運動必須導致活塞有兩次向上的運動，阿特金森就能把活塞行程設計成不同的長度，於是就採用了較短的壓縮行程和較長膨脹行程（做功行程）。由於需要有複雜的曲柄連杆機構，所以要想實現埃特金森循環就很難。
在吸氣和壓縮之間，活塞位於下止點
進氣階段的活塞行程
在作功和排氣之間，活塞位於下止點
作功衝程的活塞行程
活塞在做功和排氣時，行程是大於進氣和壓縮行程的。進氣門關閉很晚，是在壓縮行程下止點（UT）後。
優點在於：較大的膨脹比可以提高發動機效率。工作行程持續時間較長，這樣耗費在廢氣中的熱量就減少了。
缺點在於：在轉速較低時，發動機的輸出扭矩會很小。ATK發動機需要有相對較高的轉速，以保證輸出必要的功率，防止出現「發動機憋死」。
米勒（Miller）循環
另外一個改變壓縮比和膨脹比的方法是米勒循環。它的目標是將阿特金森循環移植到「普通」曲軸發動機上，並利用其優點。有意識地放棄了阿特金森循環複雜的曲柄連杆機構。
在米勒循環發動機上採用了一個專門的氣門機構配氣系統。它主要用於讓進氣門更早關閉（比「普通」汽油發動機更早）。這尤其會在進氣衝程中帶來以下影響：吸入的空氣量更少、壓縮壓力保持幾乎不變、壓縮比變小、膨脹比變大。
優點是通過改變氣門打開時間，即通過增大膨脹比，可以實現無需節氣門的負荷調節，由此顯著提升效率。壓縮比的減小可以減少廢氣中的氮氧化合物。增壓溫度更低。 燃燒得到了優化。
缺點是低轉速時扭矩較低（這可以通過增壓來補償）。有效的壓縮比減小導致效率變低（這可以通過增壓和增壓空氣冷卻來補償）。需要凸輪軸至少有一個相位調整。
B循環
B循環就是一種改進型的米勒燃燒方式，因此B循環也被稱作「延長了膨脹的燃燒方式」，但從實際來講，B循環其實不是延長了膨脹過程，而是縮短了壓縮過程。其主要工作特點是壓縮階段縮短、膨脹比大於壓縮比。
B循環
活塞位置對比
B循環氣缸內的過程
01
工作行程——進氣
活塞從上止點向下止點運動。進氣門在遠未到下止點時就關閉了。在進氣門關閉後，活塞還在繼續向下運動，因此氣缸內壓力就降低了。
02
工作行程——壓縮
活塞從下止點向上止點運動。必須先補償壓力的降低。在下止點前70 °曲軸角時，壓力又回到進氣行程時的壓力水平。採用普通燃燒方式時，這時的壓力已經很高了。採用新燃燒方式時壓力上升很快。在上止點時，這個壓力大約是12 bar。總的來說，採用新燃燒方式時，平均壓力是較高的，因此效率也就高。
03
工作行程——做功
活塞從上止點向下止點運動。採用新燃燒方式時，由於燃燒室容積很小，因此膨脹過程會產生一個很高的壓力。由於不同的混合氣質量和不同的熱傳導，B循環燃燒方式在排氣行程產生的效率提升較小。
氣門升程調節（B循環的實現）
B循環的實現主要通過氣門升程系統(AVS)來調節氣門升程，實現循環的切換。在凸輪塊上，每個氣門有兩個凸輪輪廓。凸輪的配氣相位是按照所期望的發動機特性曲線設計的。因此可以影響開啟時長和時間點以及氣門升程（開啟橫截面）。
小凸輪輪廓（綠色），開啟角度140°曲軸角
大凸輪輪廓（紅色），開啟角度170°曲軸角
在發動機部分負載範圍內，通過優化燃燒過程，降低發動機的油耗和廢氣排放量。通過進氣凸輪軸上的氣門升程切換裝置，根據發動機負載在短氣門升程和長氣門升程之間進行切換。在怠速和部分負載範圍內，採用較短的氣門升程。在高負載時切換到長的氣門升程。此外，可以通過凸輪軸調節裝置改變進氣和排氣時間。
通過切換到短氣門升程並結合凸輪軸調節裝置的提前狀態，在達到下止點前進氣門被關閉。在達到下止點之前，新鮮空氣被解壓和冷卻。
短氣門升程的效果是，減小了進氣口的橫截面，從而提高了空氣的流速。實現燃油和空氣的最佳混合效果,這是通過燃燒室的幾何構造實現的。其結果是：提高了燃油和空氣混合物的效率，降低了燃油消耗，減少了有害物質的排放。
在高負載要求下，切換到長的氣門升程。結合凸輪軸調節器的延遲狀態，在達到下止點後進氣門被關閉。從而增加了燃燒室的填充容積，實現了發動機的最大功率。
通過凸輪軸上的電子氣門升程切換裝置以及進氣和排氣凸輪軸上的可變氣門正時，實現了對每個氣缸氣體交換的優化控制。較小的凸輪輪廓用於低負荷，較大的凸輪輪廓用於全負荷。何時使用哪個凸輪輪廓，均存儲在發動機電腦的圖譜中。
為了在進氣凸輪軸上兩個不同的氣門升程之間相互切換，此凸輪軸有4個可移動的凸輪件（帶有內花鍵）。每個凸輪件上都裝有兩對凸輪，其凸輪升程是不同的。通過電執行器對兩種升程進行切換。電子執行器接合每個凸輪件上的滑動槽，並移動凸輪軸上的凸輪件。
在兩個電執行器（氣缸 1-4 的進氣氣凸輪執行器 A/B）的輔助下，每個凸輪件在進氣氣凸輪軸上在兩個切換位置之間被來回推動。每個氣缸的一個執行器切換到大的氣門升程，另一個執行器切換到小的氣門升程。
每個執行器（氣缸 1-4 的進氣凸輪執行器 A/B）都包含一個電磁線圈。金屬銷通過導管被向下移。在收縮位置和伸展位置，金屬銷通過一個永磁鐵被固定在執行器殼體中的相應位置。
當電流通過執行器電磁線圈時，金屬銷在18-22 毫秒內被移動。伸展的金屬銷接合到進氣凸輪軸上凸輪件的相關滑動槽中，並通過凸輪軸旋轉推動滑動槽到相應的切換位置。銷通過機械方式在滑動槽（相當於一個復位斜面）的作用下縮進去。凸輪件的兩個執行器被啟動時，總是只有一個執行器上的金屬銷移動。
發動機控制單元根據復位信號得知金屬銷的當前位置。當復位斜面推動執行器的金屬銷回到元件的導管中時，生成一個復位信號。發動機管理系統可根據哪個執行器發出復位信號來確定相關滑動裝置的當前位置。
B循環發動機運行策略
1、
發動機起動
進氣凸輪軸位於小凸輪上，即較小衝程和 140° 曲軸轉角的較短進氣階段以及進氣門的打開持續時間較短。在起動階段視發動機溫度而定，在壓縮衝程和/或進氣衝程中噴射（單點、多點）。
2、
預熱階段
在冷卻液溫度達到 70 ℃ 之前，進行單點或雙點 FSI 噴射。取決於轉速、負荷和溫度，會切換到 MPI 噴射。
3
達到工作溫度時發動機運轉：取決於負荷要求，在 B 循環中或在全負荷特性曲線中
在 B 循環中：
- B 循環燃燒過程在怠速中和部分負荷範圍內激活
- 進氣凸輪軸位於小凸輪上
- 發動機轉速不超過 3000 rpm/大眾不超過2700rpm 時，在低負荷及部分負荷範圍內，通過 MPI 噴射閥進行噴射
- 進氣歧管翻版僅在低負荷範圍內採用
- 節氣門會開得儘可能大
- 增壓壓力會提高（不超過絕對壓力 2.2 bar）。由此，在進氣門的較短的打開持續時間期間，新鮮氣體可以極佳地充入氣缸
在全負荷特性曲線中
- 藉助氣門升程系統（AVS），進氣凸輪軸切換到全負荷輪廓。這就實現了 170° 曲軸轉角的進氣階段
- 進氣歧管風門在全負荷範圍內打開
- 燃油噴射取決於特性曲線，通過 FSI 噴射裝置完成。視要求而定，可以實現多達 3 次噴射。在此可以改變每次噴射的噴射量和時間點
- 節氣門轉入常規運行模式