近两年,小排量涡轮增压发动机盛行,甚至只有在廉价车上搭载的三缸机也逐渐被厂家追捧,那么面对家用市场的紧凑型车,小排量三缸涡轮增压发动机真的能够取代自然吸气发动机吗?
2000年对于私家车来说是个分水岭,进入21世纪后,私家车才正式走进千家万户。而定位A级、A+级的紧凑型轿车筑造了庞大的市场。在2000年初期,紧凑型车市场主打1.6L、1.8L以及2.0L这三种排量的自然吸气发动机,想想当时车企的广告语,“XXX车型搭载1.6L+6AT黄金动力组合,在动力性能和燃油经济性上有着很好的平衡。”
随着排放标准的进一步严苛,国家在2015年还实行了一阵1.6升及以下小排量乘用车减半征收购置税的政策。并且随着涡轮增压技术的快速发展,1.4T、1.5T等小排量涡轮增压发动机逐渐成为主流。传统的1.8L和2.0L自然吸气发动机逐渐被市场淘汰。近两年,小排量涡轮增压发动机盛行,甚至只有在廉价车上搭载的三缸机也逐渐被厂家追捧,那么面对家用市场的紧凑型车,小排量三缸涡轮增压发动机真的能够取代自然吸气发动机吗?
虽然现在小排量三缸涡轮增压发动机成为主力,但是仍有不少车企坚持采用1.6L排量以下的自然吸气发动机。为此我们找了几款比较有代表性的车型,作为两个阵营的代表。小排量三缸涡轮增压阵营:本田思域1.0T、别克英朗;自然吸气阵营:起亚K3,大众朗逸。
两大阵营车型基本信息对比 | ||||
品牌 | 通用别克 | 东风本田 | 上汽大众 | 东风悦达起亚 |
车型 | 英朗15T车型 | 思域180TURBO | 朗逸1.5L | K3 1.5L |
排量 | 1.0T三缸 | 1.0T三缸 | 1.5L自然吸气 | 1.5L自然吸气 |
最大功率(KW) | 92 | 92 | 85 | 85 |
最大功率转速(rpm) | 5600 | 5500 | 6000 | 6300 |
最大扭矩(牛米) | 170 | 173 | 150 | 144 |
最大扭矩转速(rpm) | 2000-3600 | 2000-4500 | 4000 | 4500 |
官方加速时间(s) | - | 11.3 | 12.6 | - |
工信部油耗(L/Km) | 5.2 | - | 5.5 | 5.1 |
车主真实油耗 | 6.9 | 7.0 | 6.8 | - |
通过对比它们入门款车型动力可以看到,搭载小排量三缸涡轮增压发动机的车型在动力参数上有着明显的优势,例如思域1.0T和朗逸,在官方加速时间上能差出一秒多的时间,可以看着,上了涡轮后,动力的优势确实明显。
很多人认为,小排量涡轮增压发动机凭借更小的排量可以拥有更低的排放标准以及更好的燃油经济性,同时依靠涡轮的辅助,能够保证相对强劲的动力性能。确实,理想状态是这样的,但是实际情况真的如此吗?为此我们来分析一下它的优缺点。
优点:加速性能优于同级别自然吸气发动机、中低速加速轻快
我们以刚刚上市的新款思域1.0T车型为例,新车搭载三缸涡轮增压发动机,最大功率为92Kw,最大扭矩为173牛米。这样的数据已经接近2.0L自然吸气发动机的水平。官方给出自动挡(CVT)车型的加速时间为11.3s。动力表现属于同级别车型的中上水平,但是由于涡轮增压的帮助,使其2000rpm就进入了最大扭矩的平台期,所以在中低速驾驶时,相比自然吸气发动机车型更加轻盈,加速更快。
缺点:相比四缸发动机来说质感一般、并不省油
质感可以分两个方面来解读,一方面是三缸发动机特有的抖动;另一方面是涡轮延迟导致低速或起步加速不线性。
抖动:发动机的工作有进气、压缩、做功、排气这四个步骤,在一个运转的周期中,每一个气缸依次做进气、压缩、做功、排气,动力的输出连贯所以平顺。
而且活塞在气缸内做往复运动,活塞运动的方式是“两上一下”,但由于三缸发动机的物理特性,产生的力不平均,导致产生不同频率的震动。尤其是在怠速或起步时(开空调),此时发动机的负载较大,相对于更平衡的四缸发动机来说,它的抖动会更大一些。
三缸发动机活塞运动示意动图
为了抑制三缸发动机的抖动,不少厂商通过优化结构,较少运转时产生的震动频率,并且通过配备更厚的机爪胶来抑制震动。但是时间一长,机爪胶老化后,震动还是会明显。
涡轮延迟:涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩。主要是靠发动机排出的废气推动叶轮转动的,所以叶轮需要发动机达到一定的转速才能增加燃烧效率,一般民用车上的涡轮体积较小,所以一般2000rpm以内就可以让涡轮上正压。
但是由于基础排量较小,在涡轮介入前动力较弱,当涡轮介入后体感较为突兀,相比之下,没有自然吸气发动机平顺,一定程度上影响了驾驶质感。
同时,还有一点要表明的是,它们并不是非常省油,我们还是以本田思域1.0T和别克英朗1.0T车型来看,两者的实测油耗都达到了7L/km左右,在论坛的车主口碑中,在市区行驶时,油耗甚至接近10L/Km,真实的油耗表现并没有达到预期的水平,甚至不如同级别自然吸气的车型。
造成这种现象主要是由于涡轮发动机在工作的时候需要根据进气量来进行正比例喷油,而涡轮介入往往需要让转速达到2000rpm以上,如果要达到预期的动力,那么势必会提升进气量,那么喷油量自然就高了,所以省油效果达不到预期的水平。
说完了小排量三缸涡轮增压发动机,下面就简单聊聊自然吸气发动机。优点是相对三缸发动机来说更加平顺,但是在动力表现上相比涡轮机来说就没有优势了。而且随着涡轮技术的发展,这种差距会越来越大。
现在小排量三缸涡轮增压发动机有不少缺点,例如抖动、涡轮延迟以及并没有优势的燃油经济性,那么为什么各大厂家还要力推它们呢。在我看来,目前的小排量三缸涡轮增压发动机还处于不完全体,这些厂商主推小排量三缸涡轮发动机的真相只有一个:为电气化转型做准备!
或许有朋友会问,非得是三缸发动机才行吗。其实不然,只不过三缸发动机成本更低,体积更小,质量更轻,能够更好的平衡前后轴配重。同时,相比四缸发动机来说,能够腾出更多的发动机空间来安放电气化设备。目前,较为成熟的方案就是基于P0打造的(BSG)、基于P1打造的(ISG)以及插电式混合动力。
P0(也称BSG):电机放在传统启动机的位置,与发动机曲轴通过皮带柔性连接,其不参与动力输出,就是把这个逆变器换成了一个比较大的电机(48V轻混)。配合较大的蓄电池,可以在发动机启停系统工作的时候,带动空调压缩机等大功率电器运转。其中新款奔驰C级以及吉利博越GE MHEV版车型就是采用该套轻混模式。
P1(也称ISG):电机放在发动机后离合器前原来飞轮的位置,取代了传统的飞轮。由于电机与发动机采用了刚性连接,所以P1级可以实现动力辅助。例如奔驰S级上的48V轻混系统就是基于ISG打造。当车辆启动时,48伏智能电机以高于普通马达4倍的功率,用510毫秒把发动机带到1100转的转速,直接进入怠速状态。相比普通马达带动发电机来说,震动更小,避免了无效的震动。另外,搭载ISG系统有助于减少发动机的长度、减少转动惯量以及排放的目的,使性能更强劲。
P2(强混 插电式混动):P0和P1上的电机无法单独驱动车轮,所以无法进行纯电行驶。而P2的电机放在离合器和变速箱之间,通过在发动机与变速箱之间插入两个离合器和一套电动机来实现混动;是一种并联式的两个离合器的混合动力系统。其也是市面上插电式混合动力车型选择最多的一种模式。
如果今后全部将小排量三缸涡轮增压发动机加上电气化设备,那么现在它的缺点将不复存在。三缸发动机在怠速以及低速起步时不可避免的抖动也将由纯电模式取代,并且由于电动机的辅助,也很大程度上减少涡轮延迟带来的顿挫感。另外,电动机配合发动机,能够让动力提升的同时最大程度的降低油耗。这时候,有谁还会迷恋自然吸气发动机,嫌弃它是三缸发动机吗?
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