近年来,三缸发动机逐渐进入人们的视野,但好像普遍没有被大家接受,下面就大家最关心的动力经济性及乘车舒适感,客观的谈一谈它与四缸机比的优势和不足。
油耗
所谓油耗低,可以这样理解,发动机少了一缸,体积变小、功率密度变大,泵气损失也更小,曲柄连杆机构各零部件之间的摩擦损失、活塞与气缸壁之间的摩擦损失等等变小,散热损失降低了。也就是油烧了之后,被浪费的少了,真正输出的、用来驱动车轮的多了,自然就省油。
三缸机
当然,也有人说,相同排量,从四缸变成三缸,每缸的体积变大,相应活塞也会变大,单缸摩擦面积就会增大,那损失岂不是增多,况且,三缸机为解决一些后续抖动噪声的问题(后续介绍),会在曲轴上增加一些用于平衡力矩的轴啥的,那也增加发动机质量。
所以,矛盾就出现了,这时候要判断孰是孰非,那就得看谁占得比重多,通常来讲,因为三缸机的排量正常是在1.0-1.5L之间,通过减少缸数降低的摩擦损失带来的热效率的提高是占优势的,所以请大家不要无谓的拿一些个例来杠。
关于省油这块,大家做的参差不齐,下面是福特福克斯的三缸和四缸油耗比,大家可以做个参考,但我认为,要达到2020年的5.0L/100km,三缸机还是占优势。
动力性
首先动力连贯性,发动机运行一个完整奥托循环,包括进气——压缩——做功——排气四个阶段,一个循环曲轴转两圈(720°CA)。为了保持工作时的平衡,各缸点火间隔角相等。所以,将发动机设计成四缸再合适不过,各缸的点火间隔角为180°CA,曲轴旋转两圈的过程中,每缸做功一次,保证了动力输出的连贯性,其中做工顺序可以是1-3-4-2,也可以是1-3-2-4。
三缸机,同样是曲轴转两圈完成一个循环,其做功间隔角为240°CA,而做功冲程只有180°CA,中间搁置了60°CA,就出现动力不能连续输出的情况,也不能保证活塞位置的对称性,产生的力矩就不具备平衡特性,由此就引出了三缸机的“抖动”问题。
直观上看,三缸机少了一个气缸,排量普遍是小,即使配备涡轮增压,其进气量还是少。直接导致高速动力输出不足,尤其在车辆上坡、加速时表现尤为明显。
而即便是同排量的发动机,缸数越少,功率输出也就越少。不过,近年来三缸机技术发展也不慢,针对三缸机的动力不足问题,美、德系的部分车型有了一定的突破。
和四缸机相比,三缸的排气干扰和涡轮迟滞问题有了很好的改善,因此其低速及起步时的低扭及起动加速反应比较好。所以,对于大家日常通勤来讲,车辆行驶速度不会太高,而且堵车现象严重,走走停停,假如你对动力没有过高要求,三缸机也是一个不错的选择。
3
三缸机涡轮迟滞低的原因
对于涡轮增压四缸发动机,为了减少迟滞效应,会提前打开进排气门并延迟关闭(利用气流惯性使废气排的更彻底,进气更充分),于是就带来了排气冲程气缸重叠的现象,导致排气干涉,不仅不能完全排出废气,还有可能引起废气倒流。
三缸机尽管动力输出不连续,一缸结束做功后,曲轴要继续旋转60°CA,后一缸才能做功,这样反而为废气充分排出提供了契机,延长了每缸排气时间,避免排气干涉,使得排气顺畅连续,缓解了涡轮迟滞带来的低速动力不足的问题。
4
“抖”
这个问题可以说是“历史悠久”,早些年,夏利的一款三缸车就因为抖动问题被大家诟病。因为三缸是奇数缸,总会出现一缸单独运行的现象,三缸产生的力不能够完全抵消。
针对这个问题,大家普遍想到的方案是加平衡重和设计平衡轴,例如通用新一代Ecotec发动机采用了带有吸振器的钟摆式双质量飞轮和平衡轴,利用偏心重块所产生的反向振动力,使发动机获得良好的平衡效果;
而福特的1.0T Ecoboost三缸机却反着来,采用无平衡轴设计,在飞轮和皮带上简化结构,重新配置,同时以偏心式飞轮降低振动效应,有效减少三缸的抖动;别克的三缸车型甚至采用车体和发动机共同研发调校的方式以减少车主的不适感。
关于抖动的问题,大家可以说是煞费苦心,某些车型可以说有了很大的改进,以上就是较好的代表,不过相比于四缸机的话,还是稍显逊色。例如,之前有平台针对英朗的2015款四缸和在售的2018款三缸作了对比试验,同样一杯水放在发动机上,启动引擎后,怠速状况下,三缸的1.3T抖动肉眼可见的比四缸机更明显。
https://v.qq.com/x/page/n1331p72jie.html(附上测试视频,大家自行感受)
不过当转速升上去后,抖动就会减弱,这也是缸数减少导致的动力输出不平顺的结果。
最后我们其实也没理由要求三缸就得卖的便宜,成本摆在那,虽说少了一缸,但要解决三缸车自身振动的问题也是不易,况且考虑到三缸车的动力性能改善可能对车身的安全、耐用造成隐患,在发动机和车身材料上可能也会有所不同。
5
要不要买呢?
从油耗上看,应该能省点,参差不齐吧,大家多看数据(虽然工信部给的不一定准,做个参考吧)。
其次它的动力性,起动、低速表现可能好些,中高速可能稍显力不从心,关于这个问题,不能太绝对,很多车的官方数据也不低,建议大家试驾亲身感受,从怠速到高速,各试一遍,觉得合心意就可以。
最后抖动的问题,目前的技术也不错了,不过也不排除个例,也是建议大家去试驾,亲身体会。
总的来说,性价比适中,觉得合心意的话可以买,从技术发展的角度,我认为,结合三缸机自身体积小、质量轻的优点,与混动系统相结合,应该也是不错的发展方向。
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