近些年来,越来越多的车企纷纷给自己的车型用上了三缸发动机,以求在日益严苛的排放法规下明哲保身,在欧洲和日本这些三缸发动机普及较早的地区,人们对此早已接受。但是在中国,消费者们对于三缸机依旧十分排斥,理由有很多,比如噪音问题、可靠性问题等,但被提到最多的,还是抖动问题。
我们都知道,四冲程发动机需要经过进气、压缩、做功、排气来完成一个工作循环,每次循环曲轴要转两圈,对应活塞的动作,就是“下上下上”。活塞在到达上止点和下止点时,都会因为惯性产生较大的振动。在四缸发动机上,一般会将曲轴的夹角设计成180°,每一个活塞在向上运动时,都会有另一个活塞做相反的运动,两个活塞分别一上一下,产生的振动就能相互抵消。
而三缸发动机则不行,由于是缸数少且是奇数,活塞的运转没有办法两两对应,只能将曲轴的夹角设计成120°,因此每个活塞运转时的振动得不到抵消,三缸发动机自然就抖了。
所以说,三缸发动机的机械结构天然决定了它的抖动问题,对此,车企们也想出了许多克服的办法,下面我们就来说说。
活塞的往复运动作用在曲轴上,会产生一定的惯性力,不利于曲轴的稳定运转。因此在曲拐的相反方向加入配重块,可以平衡活塞产生的惯性力。这是所有发动机都会使用的抑制振动的方式,但在三缸发动机上,车企会通过优化配重平衡块的方式,减轻振动。
平衡轴的作用与曲轴配重平衡块一样,都是为了消除活塞运动带来的振动,对于三缸发动机的抖动问题,也能起到抑制的作用。平衡轴就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴,通过曲轴旋转带动平衡轴的驱动齿轮进而带动平衡轴,利用偏心重块所产生的反向振动力降低发动机一阶振动。在通用的1.3T三缸发动机、宝马的1.5T三缸发动机、福特的1.0T三缸发动机以及PSA集团的1.2T三缸发动机都加入了平衡轴设计。
上面提到连接曲轴与平衡轴的齿轮,一些车企也为它赋予了减振功能,在通用的1.3T三缸发动机和宝马的1.5T三缸发动机上,都采用了橡胶减震齿轮,通过在齿轮内圈加入橡胶材质,让它在连接曲轴与平衡轴的过程中能够减少一部分振动。
以上都是发动机内部的一些抑制振动的措施,而在发动机与外部的连接部分,车企们也想出了进一步抑制振动的方式,那就是采用双质量飞轮,通过内部的弹簧结构,双质量飞轮能够有效过滤发动机的运转振动,同时还能够降低噪音,提高传动系统的可靠性和平稳性。在通用的1.0T三缸发动机上,没有采用平衡轴设计,取而代之的就是双质量飞轮。
小排量、小体积的发动机会是将来的发展趋势,车企们也投入了大量精力进行研发,就拿三缸发动机来说,虽然存在一些天生的缺陷,但是这些缺陷并非不可克服,车企们推出三缸发动机的策略可能让一些消费者无法接受,但是我们也不应该忽视他们在技术研发上的投入,希望今后,这类发动机能够优化得更加出色,从而打消消费者对它们的质疑与抵触。