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时间:2018-11-04 13:33 来源:https://www.qctt.cn/news/382911

风口浪尖上的三缸机,还能否真正引领时代潮流?

汽车的百年发展,映射了人类科技的进步,同时,也见证了地球能源的兴衰。石油危机,将大排量发动机淡出了历史舞台,环境污染,让动力系统变得越来越复杂,而现如今,面对愈发严苛的排放法规与积分政策,各大车企又将三缸发动机推到了风口浪尖。三缸发动机到底该不该发展与普及?三缸发动机是不是一个过渡的产品?三缸发动机消费者能买单吗?这一系列问题,一直以来都饱受争议,毕竟,即便是没了V8 V6发动机,四缸仍旧是很多人对于发动机的“底线”,而打破这个“底线”,减掉一个气缸,必然会引发很多的讨论。那么,到底三缸机该不该出现呢?我们一起来探讨一下。

 三缸发动机过得还好吗?

我们直接从销量说起,据统计,2017年全年,在欧洲主要国家,搭载三缸发动机的车型销量超过了300万辆,而目光返回国内,仅仅从最近三个月销量来看,领克02车型销量超过12000多辆,宝马三缸车型的累计销量也超过了20000台。而通用则更是占到了这一市场60%以上的销量,在三个月的时间当中三缸车型累计销量超过了80000多台。可以说,无论是汽车消费成熟的欧洲市场,还是正处于发展阶段的国内市场,三缸发动机的车型销量正在持续保持增长。

 三缸发动机是短暂的过渡产品吗?

说起三缸机,不得不提能源危机的大背景,日益枯竭的石油,越来越严重的环境污染,让人类不得不提高警惕,毕竟我们只有一个地球。于是乎,各种混合动力和纯电动汽车仿佛一时间便成了“时代的宠儿”,纵观世界,几乎找不到一家不发展混合动力技术的车企。不用石油,没有尾气排放,没有污染,这似乎是一个完美的解决方案。但是后来,我们才发现似乎步伐走的有点快:电池的瓶颈始终无法突破,充电慢,续航短,充电站难找,当下的新能源汽车很难满足日常的需要。

这个时候,内燃机则迫切需要升级来满足现状,而三缸机的优势就慢慢体现了出来,由于是在成熟传统燃油发动机的基础上做的改进,这使得产品的成熟度得到了保障,同时,减少了一个气缸,在源头上就可以做进一步优化,从而减少了排放与油耗。更何况如今四缸机确实在一定程度上遇到了瓶颈,而随着技术的发展,三缸机发动机不仅弥补了不足,在保留经济省油的同时,体验大幅提升,已经完全不逊色于那些四缸机型。

反观电动车,由于电池等众多技术瓶颈的解决需要大量的时间,同时也需要充电桩等基础设施的普及完善。虽然电动化是未来的大趋势,但是在很长一段时间内,还是很难实现像燃油发动机一样的普及,因此,三缸发动机的诞生,并不是短暂的过渡,而是未来很长一段时间内,稳定成熟的最优解决方案之一。

 

 为什么众多车企都选择三缸发动机?

其实,三缸机并不是最近才有的产物,早在2013年,福特就推出了搭载1.0T Ecoboost三缸发动机的车型。在此之后,包括宝马,通用、沃尔沃、PSA、大众等主流的厂商也相继投入到三缸发动机领域。除了福特和宝马较早在国内推出三缸车型外,通用算是推广最快且普及三缸车型最广的品牌,无论实际销量还是技术储备均处于领先的地位。可见,小排量三缸发动机,在未来很长一段时间内,都将是内燃机的主力发展方向。那么,为什么众多厂商都选择了三缸发动机呢?

首先是排放方面,由于排放主要是测CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM(微粒,碳烟),而三缸机物理方面减少了一个气缸,也就减少了一个气缸的油气燃烧与废气排放,可以更加容易的达到严苛的排放要求。

其次是油耗方面,虽然整车的油耗是一个综合的作用结果,但是不可否认的是,物理上减少一个气缸的燃烧,必然会带来燃油经济性的提升。相同的原理可以参考发动机起停与发动机闭缸技术,都是在源头上减少燃料的燃烧,从而达到更好的经济性。就拿别克的英朗来看,采用三缸的1.3T车型,相比于1.5升四缸车型,手动挡车型油耗降低了0.5升,自动挡车型降低了0.8升,也从侧面反映出三缸机在油耗方面的优势。

排放少了,油耗降了,那动力是不是大大损失了呢?毕竟少了一个气缸。实际上,三缸机的开发基本都是配合涡轮增压技术,随着涡轮增压技术的逐步成熟,小排量也可以迸发出不错的动力,例如福特的1.0T三缸发动机,用1.0的排量就能压榨出125匹马力数据,足以与四缸发动机抗衡。

而通用的1.3T三缸发动机运用了“单缸最优”的设计理念,再加上其独创的单缸双喷射燃烧系统等诸多新技术加持,可以爆发高达163匹马力的数据,同时还搭载了低惯量涡轮+电控泄压阀等技术,让涡轮迟滞几乎很难觉察到,更适合低速工况的行驶。从日常使用来看,无论低速起步时的响应速度、平顺性,还是动力输出,都具有相当高的水准。

三缸机还有另外一个四缸难以比拟的优势,也就是体积小、轻量化。轻量化带来了操控与燃油经济性方面的优势,而更小的体积,在发动机布置方面就会变得更加从容,非常适合平台化车型的模块化的搭载,以及未来和混合动力车型的配合。

 消费者能否接受三缸发动机?

虽然厂商都在不遗余力地投放三缸发动机的车型,那么消费者到底买不买帐呢?

其实,消费者的担心主要来自于三缸发动机抖动大、噪音大的缺点,但是,很多厂家已经进行了优化。众所周知,三缸发动机抖动的最大原因,还是因为比四缸发动机少了一个缸,造成了结构上的 缺陷 。这种 缺陷 也使得发动机在运行的时候,虽然一阶二阶惯性力可以平衡,但还是产生了不平衡的一阶二阶惯性力矩,其中一阶惯性力矩不平衡的最大值在活塞运动到上止点后的 30 ° 出现。

在这里简单说一下造成发动机抖动的 元凶 ,一阶二阶惯性力矩的概念:活塞在上下运动时,会产生力矩,这就是一阶惯性力矩;活塞的运动也会带动相连的连杆运动,形成了更加复杂的二阶惯性力矩。

 

例如福特,为了改善三缸发动机的抖动情况,在曲轴上动起了脑筋。曲轴的曲柄之间采用角度为 120 ° 的设计,形成空间曲轴结构。同时在 1、3 曲柄上的配重块重心偏移 30 °,可以极大程度抵消不平衡的力矩,就像是安装了一根平衡轴一样。但是仅仅在曲轴上动 手脚 还不够,其它地方也同样要动一下。

再比如,通用也采用了相似的设计理念,通过曲轴橡胶减震轮+平衡轴、钟摆式双质量飞轮等手段,很好地抑制了振动,此外还包括多项静音减振技术。最终的效果则是,当你坐在1.3T英朗车内,如果仅通过实际感官体验,在静止或行驶状态中,很难察觉出它与其它四缸车型有什么明显的差异。

 未来三缸发动机该怎样发展?

既然三缸发动机是目前最好的解决方案,那么未来三缸发动机该怎样发展呢?首先是排量方面的突破,随着技术的提升,排量可以继续下探到1升以内,同时还可以优化动力输出,更加适合于不同工况的行驶。例如沃尔沃的1.5T 与福特最新的1.5T三缸发动机,甚至可以达到200匹马力的恐怖数据。

其次是在燃油经济性与排放当面的优化,可以更好地适应下一阶段的目标,使得产品线具有延续性。最后,可能会尝试搭配不同的混合动力系统,毕竟体积优势可以布置更大的电池,带来更加靠谱的解决方案。

不可否认,三缸发动机的日益成熟,必将会引领时代的潮流。


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