三缸機,在此前很長一段時間內(nèi)都備受質(zhì)疑,不被消費者接受。但隨著時代的不斷發(fā)展,愈來愈多的車企都開始加入三缸的行列,而現(xiàn)如今三缸發(fā)動機的性能和油耗表現(xiàn)已經(jīng)有了長足的增長。
所以當(dāng)優(yōu)勢越來明顯的三缸遇上早已頂?shù)郊夹g(shù)天花板的四缸自吸,你還會堅守四缸機嗎?
三缸機迎來屬于自己春天的核心原因無他,就是低油耗、低排放。
《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》,也就是我們常說的“雙積分”,這就是此次燃油車革命幕后的真正推手。
具體的計算方式太過復(fù)雜在這就一筆帶過,只需要了解最為核心的信息點就成,也就是燃油車的油耗越低、新能源車的產(chǎn)量越高,車企的雙積分就越容易達標(biāo)。
那“雙積分”對于燃油車型的油耗標(biāo)準是多少呢?2015年時的目標(biāo)油耗是百公里6.9L,而兩年之后的2020年,這一數(shù)值將驟降至百公里5L。
雖說新能源車型能夠在一定程度上幫助分擔(dān)平均油耗,但隨著純電和插混車型在計算公式里的優(yōu)惠倍率日益降低,只有盡力把燃油車型的油耗真正降低下來才是長遠之計。
所以問題來了,現(xiàn)有技術(shù)下汽油車的油耗已經(jīng)逼近了地板值,還有什么其他辦法能進一步降低油耗呢?不同的車企想出了各自的應(yīng)對之策。
舉幾個例子。前不久英菲尼迪推出了全新一代的QX50,其搭載了一款名為VC-TURBO的可變壓縮比發(fā)動機。通過一套可變壓縮比調(diào)節(jié)機構(gòu),這臺發(fā)動機的壓縮比可以在1:8到1:14間自由切換,從而兼顧油耗與性能。
雖然這款發(fā)動機最終的效果令人滿意,但巨額的前期研發(fā)投入以及高昂的生產(chǎn)成本同樣不容忽視。也許英菲尼迪作為豪華品牌擁有足夠的成本預(yù)算來使用這種發(fā)動機,但對于普通品牌來說并不具備太多的可復(fù)制性。
另一邊的馬自達則繼續(xù)專注于高壓縮比技術(shù)?,F(xiàn)行的創(chuàng)馳藍天發(fā)動機已經(jīng)擁有極高的壓縮比,但馬自達的工程師對此顯然并不滿足,又致力于更為夸張的HCCI均質(zhì)充氣壓燃技術(shù)的研究中,并且已經(jīng)制造出了能夠正常工作的工程樣機。
從理論上講,HCCI技術(shù)可以使燃燒效率達到50%,且能大幅降低車輛的油耗表現(xiàn),但同時也會存在一定的負面效應(yīng)。比如對燃油品質(zhì)的要求高,中高轉(zhuǎn)速區(qū)間運轉(zhuǎn)噪音巨大,顆粒排放物會增加,對廢氣再循環(huán)系統(tǒng)EGR的要求更高等等。
相比于以上兩家日系品牌,很有很多車企心有靈犀地選擇了同一種解決辦法:三缸機。
不得不承認,在面對日益嚴苛的油耗壓力時,三缸機絕對算得上是一種行之有效的解決辦法。
雖然包括發(fā)動機技術(shù)、變速箱、整車重量等一系列因素也會在一定程度上左右車型的最終油耗,但排量越小油耗越低、缸數(shù)越少油耗越低的大方向是毋庸置疑的。于是乎,小排量渦輪增壓發(fā)動機自然而然就成了拉低油耗的香餑餑。
但問題又來了,四缸機在相當(dāng)長的一段時間里稱霸了絕大多數(shù)的汽車市場并非偶然,因為對于四沖程發(fā)動機來說,四缸機是能維持動力連續(xù)輸出的最少缸數(shù),再往下的三缸機必然會出現(xiàn)做功間隔的情況;
還有就是三缸機的結(jié)構(gòu)特性決定了其一二階振動無法自然配平,發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時的自身振動也一定是會大于四缸機的。
既然小排量可以省油,三缸的“體質(zhì)”又天生不如四缸,那更多的車企為何不像大眾或豐田那樣推出小排量的四缸渦輪增壓發(fā)動機,偏偏要冒天下之大不韙推出三缸機呢?這就又回到了燃燒效率的問題上。
我們?nèi)粘Kf的發(fā)動機的排量實際上是所有氣缸的容積總和,用這一數(shù)值除以缸數(shù)所得到的就是單缸排量。
如果單缸排量過大,那么點火之后火焰的傳播距離會加長,更容易引發(fā)爆震,導(dǎo)致發(fā)動機熱效率無明顯改進甚至是下降;而如果單缸排量過小,則會使得燃燒室面容比增大,造成更大的熱損失,同時明顯降低發(fā)動機的熱效率。
那多大的單缸排量最為合適呢?各家車企給出的答案基本落在了同一區(qū)間內(nèi)。
寶馬堅持0.5L為最佳的單缸排量,所以旗下的三缸機B38排量為1.5L、四缸機B48為2.0L、六缸機B58為3.0L,只有早期的B38A12A是個例外,用了1.2L的排量。所以這么算下來,寶馬確實是以實際行動貫徹了0.5L的單缸排量。
另一邊的通用則沒有對0.5L產(chǎn)生過多執(zhí)念。根據(jù)其實驗室的數(shù)據(jù)顯示,如果單缸排量小于0.4L,熱效率會開始呈現(xiàn)下降趨勢;倘若小于0.33L之后則降低的非常明顯;單缸排量大于0.4L之后熱效率又會開始改善,而一旦超過0.5L以后增幅又開始降低。
所以目前通用集團的兩款Ecotec發(fā)動機的排量為1.0L和1.3L,單缸排量正好介于0.33L-0.5L之間。
較早推行三缸機的福特得出的結(jié)論也和通用類似,現(xiàn)款??怂股夏桥_Ecoboost三缸機的排量就是1.0L,而新一代??怂沟腅coboost三缸發(fā)動機排量則為1.5L,無論現(xiàn)款還是新款的單缸排量也都控制在了0.33L-0.5L的區(qū)間內(nèi)。
所以單從燃燒效率的角度出發(fā),小排量發(fā)動機使用三缸的表現(xiàn)會比四缸來的更好,而這與車企大力研發(fā)生產(chǎn)三缸機的初衷是相契合的,自然也就成為了最終的選擇;至于三缸機的運轉(zhuǎn)平順性以及噪音問題,通過現(xiàn)有的技術(shù)手段是可以進行彌補的。
比方說,工程師會為發(fā)動機裝上鐘擺式雙質(zhì)量飛輪或是特制的平衡軸來抵消發(fā)動機扭轉(zhuǎn)振動;通過增加特殊的緩沖橡膠和機腳,將發(fā)動機的振動與車架相隔絕;最后再采用厚實的發(fā)動機隔音罩配合整車的NVH工程,最大程度阻止發(fā)動機的工作噪音向外傳遞。
另外三缸機的優(yōu)勢其實并不局限于燃燒效率。因為減少了一個氣缸,所以三缸機的體積更小、重量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊,沒有四缸機的排氣干擾,同時在結(jié)構(gòu)上擁有低摩擦的優(yōu)勢。
以別克的新一代Ecotec系列發(fā)動機為例,在摩擦功損失上三缸機比四缸機降低了10-15%,從而進一步提高了發(fā)動機的整體效率。
雖然部分消費者對于三缸機依舊抱懷疑態(tài)度,但三缸的浪潮正在襲來亦是不爭的事實。
很多人至今仍然認為三缸機是主機廠為了節(jié)約成本而在國內(nèi)特供的產(chǎn)物,可實際情況卻是三缸機在國內(nèi)的推廣速度已經(jīng)遠遠落后于歐洲市場。
比如寶馬在UKL的平臺上使用三缸的B38,包括2系旅行、X1、X2、mini全系的車型都以三缸版本為主銷;??怂乖诂F(xiàn)款用1.0T試水之后,新一代車型將全面換裝1.5T的三缸發(fā)動機;
被國內(nèi)車迷奉為神車的思域,其實除了1.5T版本以外同時還有三缸的1.0T在售;甚至就連大眾也開始計劃用1.0T三缸機取代現(xiàn)在的1.5L和1.6L自吸發(fā)動機。
說回國內(nèi)市場,在推動三缸機方面最為激進的當(dāng)屬別克。英朗作為旗下最為走量的車型,銷量在很長一段時間內(nèi)都能穩(wěn)定在月榜前三。
而在中期改款之后,英朗全系都換裝了1.0T和1.3T的三缸發(fā)動機,也因此成為了國內(nèi)首款全系使用三缸機的車型。
那新一代的Ecotec發(fā)動機在別克英朗上表現(xiàn)如何呢,不妨挑選一款依舊采用傳統(tǒng)四缸自吸的車型來做個對比。值得注意的是,1.3T的Ecotec取代的是之前的1.4T,而這一版本并非是英朗車型的主銷,所以我們選取更走量的1.0T來做對比。
另一邊的競品我們選取剛上市不久的全新朗逸,其所使用的1.5L EA211發(fā)動機算是同級別中較為先進的一款。
通過表格可以看到,雖然別克的1.0T在排量和缸數(shù)上均不及大眾的這款EA211,但無論是功率還是扭矩都完勝后者,同時最大功率的轉(zhuǎn)速比后者更低,峰值扭矩的轉(zhuǎn)速區(qū)間也比后者更低更廣,且在動力輸出更強的前提下,手動擋車型工信部百公里綜合油耗只有5.1L,低于后者的5.6L。
所以要想馬兒跑得快,又想馬兒吃的少,在三缸機上也許并不是一個偽命題。
當(dāng)然,數(shù)據(jù)的背后離不開一堆高科技的加成,而非將四缸機減去一個氣缸那么簡單。
就以英朗的這臺Ecotec1.0T繼續(xù)舉例,它相比主流的四缸機增加了高滾流進氣道、電子執(zhí)行器渦輪增壓器、超低慣量渦輪增壓器、雙氣道噴射DPI、中置可變正時等等一系列技術(shù),從而最大程度提高發(fā)動機的燃燒效率。
而在提升性能以外,如何克服三缸機的振動以及噪音也不能忽視。像是鐘擺式雙質(zhì)量飛輪就在極大程度上減少了發(fā)動機的自身振動,同時配合一系列的靜音減振技術(shù),將發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平順性和NVH做到了趨近于四缸機的水準。
對于主機廠而言,推出三缸機的初衷自然是應(yīng)對日益嚴苛的油耗法規(guī),所以即便在初期市場接受度低的大環(huán)境下,大力發(fā)展三缸機仍是一條必由之路;而對于消費者而言,在經(jīng)過技術(shù)迭代之后,如果三缸機的使用感受已經(jīng)超越四缸自吸,同時還能帶來更好的油耗表現(xiàn),那又何樂而不為呢?
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