噪音和震动都很明显,为什么还有那么多车企开发三缸引擎?

2016-11-19 15:07:51私家车友汇


牛牛车网网友r中华 问:



噪音和震动都很明显,为什么还有那么多车企开发三缸引擎?


牛牛车网网友Y_Lee 答:



是的,现在有越来多的欧洲车企推出三缸发动机了。宝马有1.5T,PSA有1.2THP,这些机型都是三缸结构,当然除了大部分的欧洲车企,个别的美系品牌也有涉足三缸机,比如福特这个最欧洲化的品牌早在2011年就推出了三缸1.0升EcoBoost涡轮增压发动机。

三缸机历史上有出现过,甚至法拉利也做过三缸机,1994年法拉利就推出过一台试验三缸引擎F134 2T,它排量为1347cc,直列三缸布局,5000转能输出130hp最大功率,但限于成本和舒适性不达标等问题,最终项目被放弃了。近年,或者更准确的讲是2010年之后,越来越多的三缸机被导入市场,细数的话搭载三缸机的在售车型已经不下10款,而且预计未来这个数字还会扩大。

三缸机已经成为发动机研发的下一个重点,这大家都能看到,但问题是,为什么?

其实在我看来答案是发动机小型化。

未来发动机肯定是越来越小的,一方面重量减轻后有助于提高车辆动态性能,另一方面更小的发动机能实现更低的摩擦损失,从而提升发动机的热效率,而且排量的降低也能更好地让车企满足日益严苛的排放标准,根据国家排放法规要求,中国到2020年平均油耗到5L/100km,欧洲更加严格,平均油耗要到4.1L/100km,所以从目前各大车企状况来看,如果不把发动机做小,在2020年到来的时候是很难符合要求的。

发动机变小了,汽缸数就要减少,随之动力性会有明显的降低,然而发动机工程不像其他,车企是要关注性能的,没有足够的动力推动车辆,谈什么都没有意义。怎么办?

上增压。

这就是很多欧洲车企正在走的路径,不管是涡轮增压还是机械增压,都是通过扩充缸内燃烧密度来实现发动机的更大发力。但相较于机械增压,涡轮增压却能带来更出色的升功率表现,这其实也是为什么目前主流三缸机大都采用涡轮增压的原因。

OK,小排量加涡轮增压,既满足了排放要求,又保证了发动机功率输出,看起来是个不错的解决方案,可问题又来了,在把发动机尽量做到最小的希望面前,几个汽缸才是合适的呢?

一个吗?不对,一个汽缸运转时无法平复惯性力矩,震动问题非常明显。

两个吗?和一个一样,震得像拖拉机,此外还有一个大问题,就是排气不连续。涡轮端对排气的要求是既连续又不相互干扰,这样涡轮端才能保证高效率,相应的才能降低油耗提升动力性。说两缸机不能实现排气的连续,原因在于两缸机的一个排气脉冲大概240度曲轴转角,发动机一个完整的循环是720度,这意味着一个循环中有720-(240*2)=240度曲轴转角没有废气经过涡轮。结果是,涡轮转速非常不稳定,而压缩机端因为转速随时都在变化,所能提供的压力和流量也很不稳定,一会靠近工作极限,一会又远离,导致进气压力始终处于波动状态,因此这种情况下要发动机平稳地输出扭矩是不可能的。

三个吗?可以,理论上240*3=720,正好构成一个完整的循环,排气既能连续的推动涡轮又能不相互影响,发动机整个进气平顺了,动力输出自然也能得到保证。

四个?当然也OK,现在大多数小排量涡轮增压机型都是四缸,四缸的布局可以使用一个增压器,连续的排气和更小的压力波动能使舒适性更好,而且四个汽缸运转时能很好的平复惯性力矩,发动机震动的问题较于三缸机要好很多。

三缸机和四缸机都允许涡轮增压器的加入,这也解释了为什么很多奔驰、宝马的六缸或者八缸机采用双涡轮增压,当然一方面是为了满足性能需求,而另一方面按照点火顺序把排气分成两组就可以实现排气之间的连续和尽量少干扰。

在尽量小型化的诉求下,平衡经济性、动力性、运转平稳性等各种因素后,目前三缸机的表现已经达到了很多车企的预期,所以越来越流行也就不奇怪了。

好了,现在我们了解三缸机为什么兴起的原因,下面来大致总结一下三缸机的优点:

1)体积小,重量轻,在减轻了整车重量提升了燃油经济性的同时,车辆动态表现也更好,比如加速、弯道性能都会有所提高。

2)三缸涡轮增压发动机相较于大部分四缸自然吸气发动机扭矩输出并没有处于明显劣势,这一点大家去对比福特三缸1.0T和四缸1.6L发动机就能有深刻体会。

当然对于那些有意入手三缸机的朋友最后我也有几点需要提醒:

1)因为要实现高动力输出,并解决震动问题,三缸机的制造成本其实并不比四缸机更低,相应的后期维护成本也不会太便宜。

2)三缸机的基础排量都不高,这导致在涡轮介入之前起步的加速性能不够出色。

3)就像题主说的,三缸机震动和噪音明显,这是三缸机的先天缺陷,即便平衡轴进行优化后,这个问题目前依然没有得到很好解决,所以购买三缸车前要做好心理准备。


资料来源:牛车网

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