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了解了这些原理你就会明白三缸发动机为什么会从“被淘汰”到“大

发布日期:2018-11-07 19:36来源:未知

  提起三缸发动机,上点年纪的车主很容易联想到夏利、奥拓等经典车型,更是将它与“振动、噪声”这样的字眼联系在一起,所以早就被淘汰了。那么,为什么三缸发动机就一定与“振动、噪声”分不开呢?这还得从发动机的工作原理说起。

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  我们知道发动机一般都是“四冲程”,所谓的四冲程,也就是说每个气缸在工作时会有“进气、压缩、做功、排气”这四个行程,每个行程对应曲轴转动180°,4个冲程加起来就是720°,也就是两圈,这是每个气缸的工作周期。而工作周期中,只有半圈也就是180°发动机是做功状态,其余一圈半(540°)基本都是靠着惯性在转动,势必会影响动力的持续性和舒适性。就好像我们骑自行车时只有一个脚可以使劲,而且每蹬一次中间还得休息一圈,然后再蹬一次,这样跑起来肯定很不舒服,而采用单缸发动机的摩托车看上去也非常吵闹。

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  解决这一问题的方法很简单——增加发动机的缸数,最基本的当然是4缸发动机。既然每个气缸的工作周期是720°,而做功行程是180°,只要有4个做功冲程就能填满这720°的周期。所以就需要4个气缸,4个气缸依次工作,就可以保证曲轴时刻都有动力来源,动力得以持续稳定输出。而且,对称的活塞运动也能够抵消掉自身运转所带来的振动,舒适性也得以保证。

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  对于三缸发动机而言,在720°的工作周期中,三个气缸的做功过程只是占用了540°,还有180°的空当没有做功,势必造成动力的短暂缺失,而且并不对称的活塞运动也会导致振动的提升。所以三缸发动机的“振动、噪声”才会非常突出,而且动力性能也相对较差,才会被逐渐淘汰。

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  当然,4缸只是最基本的配备,超过4缸的话,动力性输出会更密集,舒适性也会越高,而且为了抵消活塞往复运动带来的振动,气缸数量一般也都采用偶数,这也说明了为什么一些豪华车型都喜欢V6、V8甚至V12发动机。不过,气缸多、排量大也就意味着油耗和排放都会更高,这在节能环保问题还不是很突出的时候完全没有问题。现在当然不行,无论是油耗,还是排放,各国政府都在越来越严苛地实行着新的标准。

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  拿我们国家为例,各大汽车厂商要在2020年实现平均5.0L/100km以下的油耗水平,2025年甚至要达到4.0L/100km以下,这就要求更多的小排量发动机被应用。对于中小型汽车来说,随着发动机技术的发展,小排量发动机完全可以胜任。对于一些中大型车,小排量发动机显然并不能满足动力的需求,混合动力和增程式将会成为现阶段最佳解决方案。

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  而且从2019年开始,我国还要实行新能源汽车积分制,每个车企每年必须达到规定的积分要求,即生产销售或者进口必需数量的新能源汽车以达到相应积分,这个积分会逐年递增,混合动力和增程式汽车也成为现阶段最佳的解决方案。所以,“小排量+电动系统”会成为混合动力车型的最佳选择,而对于增程式车型,因为发动机只是作为发电所用,小排量完全可以满足需求。

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  我们所指的小排量,一般指1.0~1.5L之间。而研究证明,发动机单气缸的容积并不是越大越好,也不是越小越好,最好是在0.33~0.5L,这个时候发动机的热效率和压缩比都是最高的,所以对于1.0~1.5L排量的发动机而言,三缸的设置更为合理。

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  不过文章开头也讲到了三缸发动机的缺点——“动力差、振动大、噪声高”。而随着汽车技术的发展,这些问题早已被攻克,随着发动机热效率的不断提升,以及结构的不断优化,小排量三缸发动机在单缸热效率上更加突出,其甚至表现出强于4缸发动机的特性。

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  以上汽通用的ECOTEC 1.0T三缸发动机为例。首先说动力性能,其最大功率已经达到92kW,最大扭矩达170N·m,全面超越目前市场上主流的1.6L自然吸气发动机。再来看看振动和噪声,其采用了无声平衡轴系统、钟摆式双质量飞轮、静音正时链条等多达12项技术应用,有效降低了噪声和振动,比1.5L自吸发动机的噪声和振动还要低。关键的是油耗,装备了这款发动机的英朗,综合油耗仅为5.1L/100km,已经基本达到我国2020年的油耗要求。

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  除了通用,丰田、宝马、福特、日产、标志雪铁龙以及沃尔沃等厂商也都已经发布自己的小排量三缸发动机,而且未来三缸发动机车型的比重也会越来越大。所以,从某种角度看,汽车发展史就是一部发动机缸数不断减少的历史,从12缸到8缸,再到6缸和4缸,一直到现在的3缸,三缸小排量发动机已经是大势所趋。

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