“每缸0.5L才是最佳排量，所以三缸更省油”，真是这样吗？
买车大师 2020-05-26 08:22:46 1
对于三缸发动机和四缸发动机孰优孰劣的问题，我曾下过这样一个结论：受各厂家技术路线和水平不同的影响，三缸发动机不一定比四缸发动机更省油，也不一定更费油。然后，一位热心网友就发出了灵魂拷问：“那么，每缸0.5L最佳排量→3缸正好1.5L，这个减排说法咋怼回去啊？”首先，如果你在国内最良心的搜索引擎里输入“单缸最优”这几个关键词，最早大概能追溯到2017年9月份。不过按照搜到的通用这台发动机的规格（1349cc），每缸的排量约为449.7cc，还不能解答你“0.5×3=1.5”的疑问。那让我们调整一下上网的姿势，能找到一篇C&D大约在2015年1月份发表的文章。大约十年前，一个德国大学科学家团队发现500cc为内燃机的最佳单缸排量这篇文章的大致内容为：大约十年前，实验室里得出结论，500cc也就是0.5L可能是发动机的单缸最佳排量值。并且我们发现，以宝马为首，梅赛德斯-奔驰和大众集团为辅，不约而同地遵循了这一设计理念。这或许也是后来在中文网站上较为广泛流传的“0.5L单缸最优”理念的源头。但文章里并没有详细探究500cc的研究过程，仅仅以结论的形式作为开头引出了各大厂家的布局策略。我这个人比较偷懒，伟大的哲学概念告诉我们，证明一个观点成立需要保证它在所有条件下均符合原推论；而证明一个观点不成立，仅需举出一个反例。于是......目前最高热效率第一的量产发动机丰田A25B，总排量2487cc，4缸，单缸排量621.75cc；最高热效率稍逊一筹的同门师弟丰田A25A，同样总排量2487cc，4缸，单缸排量621.75cc；最高热效率极高的量产涡轮增压发动机本田L15B，总排量1498cc，4缸，单缸排量374.5cc；最高热效率不敌L15B，但高热效率区间更宽的大众EA211 EVO，总排量1498cc，4缸，单缸排量374.5cc。我窃以为，与其把“单缸最优”认定为因，倒不如把它看成是果。宝马的0.5L单缸排量系列发动机，其实是模块化的产物，B38、B48、B58都是如此。从四缸上“砍”掉一个缸，既便宜又省事，能实现效益最大化，这是商人应该做的事。同理，热衷于追求热效率极限的丰田也推出过三缸发动机——1.5L的M15A，搭载于更小型的混动系统上，但这就能说明丰田在追求所谓的“单缸最优”吗？显然不是，从名字就能看出来，M15A只是从M20A上减了一个缸进化而来的。因此，“0.5L”这样一个精确而又具体的数字是无法支撑所谓的“单缸最优”理论的。那么，既然0.5L不成立，有没有真的“单缸最优排量”呢？如果要找到真正的“单缸最优排量”，就要聊一聊国内目前比较主流的说法了，“业内工程师们认为，0.33L～0.5L是单缸的最优排量，如果单缸排量在这个区间里，会更有利于发动机实现动力性和燃油经济性的平衡。”以上这段话是我原封不动复制粘贴过来的，有意思的是，这段文字几乎涵盖了互联网记忆中所有聊到“单缸最优”理论的文章，当然也包括开头良心搜索引擎找到的那篇。难道这就是传说中的“热效率真理”？更有意思的是，他们往往会不谋而合地由此推导出，“所以对于未来主流的1.0L～1.5L排量发动机而言，三缸结构显然是一个最佳的选择。”Emmmmmmmm，这我就不懂了。1.4L和1.5L的发动机不管是做成三缸还是四缸，都能满足“热效率真理”啊！怎么三缸成最佳选择了？后来我定睛一看发现，原来举例的发动机只有1.0T和1.3T两种规格。Soga！恕我眼拙。由于再一次没有找到“热效率真理”的详细研究过程以及实验数据，我只能尝试着根据已有的一些热力学理论进行推导。单个气缸的排量究竟要做到多大合适，当然还是要跟着“热效率”这根“最高指挥棒”走。在《Reduced Emissions and Fuel Consumption in Automobile Engines》一书中有提到，当发动机的燃烧室面容比（表面积与容积的比例）减小时，碳氢化合物会减少。而更小的燃烧室面容比，也有利于降低发动机整体的传热损失，有助于提高热效率。粗略地来讲，太小的缸径会导致燃烧室面容比增加，不利于提升热效率，而太大的缸径会导致火焰传播距离太长，同样不利于提升热效率。但这都是燃烧室里的事儿，并不直接决定单个气缸的排量，其次还可以通过缸径和冲程去自由调节整体的排量容积，所以硬要用所谓的“单缸最优排量”来卡脖子未免显得有些牵强。诚然，大体上发动机的单缸排量都会在一个范围内波动，但提升发动机热效率永远是一个系统工程，不可能靠单一的一项技术达到最终效果，更不可能仅凭排量大小决定成败。退一万步讲，诸如1.0T这样的小型化发动机如果做成四缸，虽然远远偏离了合理的单缸排量范围，但也并不表明“三缸即正义”，这只能说明如今各国越发严苛的排放法规把各家车企都压得有点“喘不过气”了。再去翻翻我前面举的几个例子，目前这个宇宙中最强大的几款量产高效发动机，是被设计成了3缸还是4缸，工程师给出的答案已经彰明较著。（拿M15A杠我的人，你有办法证明丰田的同排量发动机做成4缸会比3缸更费油吗？）既然聊到了这里，那就再哔哔几句发动机小型化的事儿。“小排量更省油”是非常古早并且典型的汽车认知偏差，因为这个世界上没有排量越小越省油的车，只有排量越合适越省油的车。我胆子小，“排量税毫无意义”这种话是万万不敢说的，但技术方面的事情还是敢斗胆聊一聊。了解一点内燃机特性的人都知道，发动机的高效运行区间在转速较低而负荷较高的时候，也就是常说的跑高速时会更省油。行驶阻力决定了一辆车发动机的负荷，而车速经由变速箱调节决定了发动机的转速。只有当车辆设计的行驶阻力、路况、驾驶习惯都更大程度地匹配一台发动机的高效运转区间，这台车跑起来才会更加省油。而大家普遍会看到排量小的车更省油，更多是因为排量小的车设计取向本就更偏向省油，大排量的车则具备更强的动力储备。其次，“小型化＋涡轮”的配方主要是政策化导向所致，以及钻油耗测试循环空子的产物。通常情况下，小排量涡轮增压发动机可以把高效区间扭矩压得更低，也就是把BSFC上的高效区下移，意味着可以让车子在动力输出更弱的情况下相对更省油，这样更利于市区油耗表现。在不考虑技术迭代的情况下，本田的1.5T发动机热效率相比1.8L发动机高效区域更宽，同时高效区间扭矩也更低。当然也有例外，比如“偷油塔”（丰田）的王牌A25B发动机，在2000rpm/20N·m的工况下热效率超过32%。而同样也相当高效的大众EA211 EVO小排量涡轮增压发动机，在同等工况下的热效率则低于30%。不论是三缸还是小排量涡轮增压，这些都不是让发动机省油的“终极奥义”。从曲轴端出来，还有变速箱，还有传动机构，还有轮胎，这些影响因素都会最终反映在你仪表盘上的油耗数字里。所以，对消费者而言，完全没必要盲目崇拜某项单一的技术，看“最终疗效”才是硬道理。![]()
