近幾年,國家大力實施節(jié)能減排,政策壓力逐漸增大。為適應(yīng)大勢,發(fā)動機技術(shù)潮流開始由“大排量自吸”轉(zhuǎn)向“小排量渦輪”。畢竟排量減小,又要保證良好的燃油經(jīng)濟性、低成本等因素,發(fā)動機氣缸數(shù)量減少是最直接、簡單的方案。因此,鋪天蓋地的三缸機應(yīng)運而生。
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可能有人會問,減小排量的話,降低氣缸容積不就好了嗎?這里我給大家普及一下原因。首先,排量指發(fā)動機氣缸容量的總和。一臺2.0L四缸發(fā)動機,每個氣缸的容積就是0.5L。而根據(jù)國內(nèi)外的實驗證明,單缸排量在0.33~0.5L之間效果最好,所以那些1.5L或以下排量的發(fā)動機,三缸反而是最理想的缸數(shù)。
一.三缸機的“先天不足”
變化就僅僅是少了一個缸嗎?顯然不是這么簡單!首先.缸數(shù)從偶數(shù)變?yōu)榱似鏀?shù),活塞在其內(nèi)部做循環(huán)往復(fù)運動時,無法消除因為慣性產(chǎn)生的力。這就好比一個人在冰上移動,自己很難做到馬上停下來。而四缸因為其對稱的機械結(jié)構(gòu),可以消除大部分的慣性力。好比你在冰上往前滑,對面有個與你體重相同的人以同樣的速度滑來,你倆碰在一起時,就可以抓住對方立刻停下來。
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其次,發(fā)動機做功分為進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。四缸發(fā)動機的氣缸數(shù)量,恰好對應(yīng)這四個沖程,達到了一種平衡。在少一個缸的情況下,會導(dǎo)致做功間隔變長,出現(xiàn)動力間斷,降低動力輸出的平順性,進而導(dǎo)致在低轉(zhuǎn)速時,無論是振動還是噪音都遠高于四缸機。
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二.技術(shù)在不斷提升
面對這些三缸發(fā)動機的先天“缺陷”,各大車企做了很多針對性的優(yōu)化,例如加平衡軸、減振裝置、襯套等,同時對懸置系統(tǒng)進行特別調(diào)校,加裝更多隔音材質(zhì),優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu),從而減小齒輪撞擊的聲音。這些設(shè)計的核心目的,就是減小振動以及噪音的產(chǎn)生、傳遞。還有些車企,采用雙質(zhì)量飛輪等創(chuàng)新設(shè)計,在機械原理的層面上,進一步優(yōu)化NVH表現(xiàn)以及吸收振動,提高動力輸出的平順性。還對車身結(jié)構(gòu)進行特別優(yōu)化,平衡發(fā)動機兩端配重,保證車輛行駛時的NVH表現(xiàn)和乘坐舒適性。
可以說,要優(yōu)化三缸發(fā)動機的振動表現(xiàn),需要比四缸機下多得多的功夫。從目前結(jié)果看,主流車企的三缸發(fā)動機在正常運轉(zhuǎn)的過程中,已經(jīng)幾乎感覺不到與四缸發(fā)動機的區(qū)別。非要挑剔,可能就是在怠速或者低速行駛時會有輕微抖動,不過也完全在接受的范圍內(nèi)了。
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而針對小排量發(fā)動機動力基礎(chǔ)薄弱的缺點,很多車企也都借助渦輪增壓來提升動力,而結(jié)果也是顯而易見。像通用1.3T、福特1.5T等機型,動力輸出完全不虛主流2.0L自然吸氣發(fā)動機,應(yīng)付國內(nèi)的120km/h限速毫無壓力。
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也有部分車企也另辟蹊徑,加入混動系統(tǒng),低速時使用電機,在一定程度上避免三缸機的低轉(zhuǎn)速工況,克服了機身抖動明顯的缺點,比如領(lǐng)克、吉利的部分PHEV車型。
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說了這么多,我們來總結(jié)一下三缸發(fā)動機的優(yōu)點吧:
1.排量小、排放低,更符合國家環(huán)保標(biāo)準
2.生產(chǎn)成本更低,價格比同排量4缸機便宜
3.NVH以及振動得到特別優(yōu)化后,與四缸差別不大
4.多數(shù)為渦輪增壓或者混動車型,動力性能不弱
5.質(zhì)量輕、橫向尺寸小、理論上比四缸摩擦力更小,燃油消耗量更少
既然有這么多優(yōu)點,為什么大多數(shù)人還是不愿意選擇三缸發(fā)動機呢?可靠性也許是一個原因。要知道,三缸發(fā)動機的曲軸和連桿活塞無法做到真正意義上的平衡,會加劇部件之間的磨損,理論壽命要低于四缸機。
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而且這些新技術(shù)的上市時間不長,還沒有經(jīng)過市場以及時間的考驗,沒人能保證開多少公里、多少年限,也就無法預(yù)知由于部件磨損導(dǎo)致的發(fā)動機抖動加劇、平衡部件失效等情況。也正因如此,人們更愿意選擇結(jié)構(gòu)簡單、飽經(jīng)考驗的四缸發(fā)動機。當(dāng)然,如果不考慮耐久性以及保值率,其實三缸機還是頗有優(yōu)勢,畢竟價格更低、動力差相差無幾、油耗更低。
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在節(jié)能減排的大環(huán)境下,未來發(fā)動機一定會向更節(jié)能、更環(huán)保的方向發(fā)展,小排量化也必然成為發(fā)展趨勢。隨著發(fā)動機設(shè)計和制造技術(shù)的不斷積累與沉淀,以及順應(yīng)社會對環(huán)境的更高要求,三缸機的優(yōu)點會不斷體現(xiàn)出來,并將成為內(nèi)燃機領(lǐng)域的主流發(fā)展方向??梢灶A(yù)見,如果三缸機能順利通過市場和時間的考驗,終有一天會取代同排量的四缸發(fā)動機。