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說起三缸發動機,你能想到什麼?估計大多數人第一反應想到的就是怎一個"抖"字了得,各位甭管開沒開過三缸機型的車,光看各種鋪天蓋地的報道和評測,感覺三缸機就是天生愛抖者,抖到讓你懷疑人生的那種抖。

甚至有不少論調已經將這個問題上升到產品品質和品質層面,好像三缸機就等同於偷工減料……

在具體解析三缸發動機之前,小編要先來解釋一下,如果真的是偷工減料,那肯定是在消費者不容易發現的方面,誰會蠢到直接明目張膽地減去一個氣缸,然後招來所有人黑?

銷量才是各大汽車廠商的命脈,所有的重大改變都是為了凸顯技術優勢,提升產品品質,讓產品具備更多的市場競爭力,從而獲得更多的認可與市場份額。廠家大力推廣三缸發動機車型的初衷也是如此。

所以,"偷工減料"的論調顯然站不住腳。現在的三缸發動機技術,更加高效節能、事半功倍,是技術發展的正面體現。就以福特的1.5T三缸機為例,其具備了包括動態可變缸技術、可變氣門正時技術、渦輪增壓+雙噴射系統、整合式排氣、變排量機油泵、電控式活塞冷卻噴嘴以及鋁合金鑄造的輕量化等技術優勢。這些技術優勢無疑都是提升三缸機動力表現和燃油經濟性的重要法寶。

動態可變缸技術,簡單來說,FOCUS的可變缸發動機可在14毫秒內實現兩缸與三缸的切換,兩缸時更省油,三缸時動力更好。加速時使用三缸,4.5s就能完成0-60km/h的加速,城市使用中紅綠燈起步加速飛快。勻速行駛時,轉速和負荷滿足一定條件,14毫秒瞬間停止一缸運轉,兩缸工作,很省油。FOCUS1.5T的車型,綜合工況油耗低至5.5L/100km。

技術上來說:同等排量的情況下,三缸結構擁有排氣干擾減少的先天優勢,缸內新鮮空氣更多,低速扭矩表現更充沛。速度、轉速和載荷滿足一定條件時,可關閉一缸運轉。停缸後的工作缸負荷提高,節氣門和氣門增大,充氣效率提高,泵氣損失減小。工作缸從燃油效率低的低負荷變為了燃油效率高的中高負荷。燃燒室總面積減少也減低傳熱損失。非工作缸變成空氣彈簧,損耗降至最低,且無機械損耗。

三缸機到底抖不抖?

任何發動機在做功的時候都會產生抖動和噪音,可別說你見過紋絲不動就能讓車跑起來的燃油發動機。

至於抖動是否厲害,其實是一個受綜合因素影響的問題。具體包括髮動機的平衡軸技術,機腳減震材料,以及發動機的佈局形式以及其他隔音減震措施等,任何一個環節不到位,都有可能會讓發動機的抖動顯得非常厲害。

也就是說,發動機的抖動和具體幾個缸沒關係。所以並不是發動機的缸數越多,抖動就會控制得越好,如果平衡軸技術,機腳減震材料等方面出現問題,四缸、六缸、八缸都會抖到讓你懷疑人生。所以說,這個鍋不應該只讓三缸機來背。

但為什麼三缸機看上去"更抖"?

相信上面講述的那些大家都懂,但還是會有人覺得三缸機就是比四缸機抖動幅度大,這又是為什麼呢?

首先我們來說說三缸機的基礎構造。其實三缸機並不是什麼新鮮的玩意,與四缸機一樣,也是採用了活塞做功的方式,結構和原理都和四缸機非常相似,只不過是做功的氣缸數量比四缸少了一個,不管從做功形式還是氣缸排列的角度,三缸機與四缸機的差別不大,同屬於L型活塞式。

至於說三缸機看上去"更抖",則是因為相對於四缸機,三缸機少了一個缸體。為了達到四缸甚至超越四缸的做功水準,三缸機的每個缸體需要更快的做功頻率,由此給人一種"抖動幅度大"的錯覺。

其實,做功頻率快和抖動幅度大完全是兩個概念,這就好比人在劇烈運動的時候,心臟跳動的頻率肯定要比平時更快,這是為了保證人體的正常供血。但此時心臟本身跳動的幅度並沒有什麼變化,並沒有跳出原本的位置。

同樣的道理,為了保證做功的順暢,三缸機每個缸體的做功頻率比四缸機更快,但抖動幅度並沒有變大。相反,由於減少了一個缸體,發動機整體的重量和體積都得以減少,做功的熱損失減少,由此更加高效節能,燃油經濟性也得到了保障。

三缸機的抖動可否被抑制?

即便剛才解釋了三缸機抖動明顯的原因,但無可否認的是,同等條件下的三缸機還是比四缸機更加明顯。那麼這樣的情況能否被遏制呢?答案是可以的。

以福特Ecoboost發動機為例,為了減少三缸發動機的噪音和振動,福特利用曲軸和重塊的偏置,重置一定的角度,再加之平衡軸,皮帶輪和飛輪也偏離一定角度,來減緩震動的明顯程度。

發動機缸內的活塞在上下運動時,會產生力矩,這就是一階慣性力矩;活塞的運動也會帶動相連的連桿運動,形成了更加複雜的二階慣性力矩。三缸機不平衡的一階二階慣性力矩也會在一定程度上增強抖動的明顯程度。

對於這一點,福特的三缸機在曲軸方面下了些功夫:曲軸的曲柄之間採用角度為120°的設計,形成空間曲軸結構。同時在1、3曲柄上的配重塊重心偏移30°,可以極大程度抵消不平衡的力矩,就像是安裝了一根平衡軸一樣。

說到平衡軸,這裡要明確一點。福特1.5T發動機匹配的傳統系統與之前的1.0T發動機在國內銷售時匹配了不同的傳動系統,分別是AT和DCT以及MT變速箱,其中與自動變速箱匹配的1.0T發動機加入了平衡軸的設計,而DCT和手動擋車型取消平衡軸,而是使用了雙品質飛輪。

對於配備了平衡軸的車型,福特工程師能夠準確計算出三缸機在運轉過程中的不平衡力矩大小和相位,並設計反相位平衡軸進行不平衡力矩補償和抵消,由此達到減緩抖動的效果。

至於配備了雙品質飛輪技術的福特發動機,其具體的減抖方式就是將自身一分為二,一部分為主動飛輪依舊與曲軸連線,另一部分成為與變速器相連的從動飛輪,由此可以提高變速器的轉動慣量。兩部分之間是環形的油腔,內部加裝的彈簧減振器並將兩部分連線。彈簧減振器就是雙品質飛輪的減振祕訣。Comment by Feng, Feng (F.): 福特三缸技術講的不夠,建議參考:https://www.autohome.com.cn/tech/201905/934755.html

此外,三缸機一般都會進行三點式的懸置設計,懸置也以液壓式懸置為主。福特的三缸發動機還在橡膠配方和金屬構件方面下了很多功夫,以此讓整個懸置的隔振和過濾效果更好。不僅如此,福特還在發動機外殼上加入了PUR foam,也就是聚氨酯泡沫,這種材質同樣可以緩解發動機在運轉過程中的振動感和噪音。

不僅如此,福特在發動機可變氣門正時技術方面同樣也融入了減震手段。雖然關於可變氣門正時技術現在比較普遍,但福特的三缸發動機在凸輪軸方面的設計還是有一些自己獨特的亮點。比如這臺發動機的凸輪軸採用了模組化整合設計理念,也就是將凸輪軸和汽缸蓋合二為一,成為一個整體。

與傳統的凸輪軸不同,福特這一套"新產物"因為同軸性高,因此摩擦損失會減少,同時凸輪軸前端採用了滾動軸承,進一步降低了摩擦。摩擦降低不僅可以減少能耗,提高燃油經濟性,還能再一定程度上降低噪音和抖動感。

還有一點值得解析一下的就是福特發動機的閉缸技術。關於這個技術的概念,想必大家應該都知道,就是在不必要的時候停止一個氣缸的工作,從而減少不必要的能耗和熱損失,提高燃油經濟性。此外,閉缸之後,因為少了一個缸,發動機工作時的摩擦功也會降低,這意味著噪音和振動感也會在一定程度上被削弱。

總結:

綜上所述,為了將抖動進一步抑制,福特在三缸發動機投入了大量的精力,不僅有效抑制了抖動,還提升了發動機的燃油經濟性與動力效能。這才是三缸發動機正確的開啟方式。甚至可以說,隨著節能減排的時代主題不斷深入人心,三缸發動機將會是未來的技術趨勢。相對於所謂的"抖動",高效節能所帶給汽車行業的積極作用更大、正面影響也更加深遠,更何況所謂的"抖動"也能通過上述各種技術手段被抑制到最低限度。Comment by Feng, Feng (F.): 總結比較弱,需講明:三缸是技術趨勢;現今消費者主要是偏見,站在消費者的角度,從我這些年接觸的來看,三缸機確實是沒有技術問題,但一定要搞好NVH,如果在更低油耗的前提下,得到更好的駕駛體驗,那麼發動機有幾個缸這種問題對於普通消費者而言誰會關心呢?(

由此可見,很多人對於三缸發動機的偏見完全是站不住腳的,根本不存在什麼品質問題,三缸機是時代發展的正面產物,沒有什麼讓人不放心的技術隱患。當然了,追求精益求精一直都是工業發展的重要方向,三缸機的發展也是如此,只有搞好NVH,盡最大可能減少"抖動"感,才能讓這款機型獲得更多人的認可,也能在確保燃油經濟性的同時帶給駕乘者更加上乘的駕乘體驗。

相信只要做好各方面的細節工作,三缸機的綜合表現肯定能夠超越現在普遍存在的四缸機,包括動力表現、燃油經濟性和駕乘感受等諸多方面,那麼就不存在"談三色變"的現象了。

所以說,不論三缸還是四缸,能讓駕乘者滿意就是好樣的,至於發動機有幾個缸這種問題,誰又會在意呢?

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