近年來,三缸發動機逐漸進入人們的視野,但好像普遍沒有被大家接受,下面就大家最關心的動力經濟性及乘車舒適感,客觀的談一談它與四缸機比的優勢和不足。
1)油耗。
所謂油耗低,可以這樣理解,發動機少了一缸,體積變小、功率密度變大,泵氣損失也更小,曲柄連桿機構各零部件之間的摩擦損失、活塞與氣缸壁之間的摩擦損失等等變小,散熱損失降低了。也就是油燒了之後,被浪費的少了,真正輸出的、用來驅動車輪的多了,自然就省油。
三缸機
當然,也有人說,相同排量,從四缸變成三缸,每缸的體積變大,相應活塞也會變大,單缸摩擦面積就會增大,那損失豈不是增多,況且,三缸機為解決一些後續抖動噪聲的問題(後續介紹),會在曲軸上增加一些用於平衡力矩的軸啥的,那也增加發動機質量。所以,矛盾就出現了,這時候要判斷孰是孰非,那就得看誰佔得比重多,通常來講,因為三缸機的排量正常是在1.0-1.5L之間,透過減少缸數降低的摩擦損失帶來的熱效率的提高是佔優勢的,所以請大家不要無謂的拿一些個例來槓。
關於省油這塊,大家做的參差不齊,下面是福特FOCUS的三缸和四缸油耗比,大家可以做個參考,但我認為,要達到2020年的5.0L/100km,三缸機還是佔優勢
2)動力性
首先動力連貫性,發動機執行一個完整奧托迴圈,包括進氣——壓縮——做功——排氣四個階段,一個迴圈曲軸轉兩圈(720°CA)。為了保持工作時的平衡,各缸點火間隔角相等。所以,將發動機設計成四缸再合適不過,各缸的點火間隔角為180°CA,曲軸旋轉兩圈的過程中,每缸做功一次,保證了動力輸出的連貫性,其中做工順序可以是1-3-4-2,也可以是1-3-2-4。
三缸機,同樣是曲軸轉兩圈完成一個迴圈,其做功間隔角為240°CA,而做功衝程只有180°CA,中間擱置了60°CA,就出現動力不能連續輸出的情況,也不能保證活塞位置的對稱性,產生的力矩就不具備平衡特性,由此就引出了三缸機的“抖動”問題。
直觀上看,三缸機少了一個氣缸,排量普遍是小,即使配備渦輪增壓,其進氣量還是少。直接導致高速動力輸出不足,尤其在車輛上坡、加速時表現尤為明顯。
而即便是同排量的發動機,缸數越少,功率輸出也就越少。不過,近年來三缸機技術發展也不慢,針對三缸機的動力不足問題,美、德系的部分車型有了一定的突破。
和四缸機相比,三缸的排氣干擾和渦輪遲滯問題有了很好的改善,因此其低速及起步時的低扭及起動加速反應比較好。所以,對於大家日常通勤來講,車輛行駛速度不會太高,而且堵車現象嚴重,走走停停,假如你對動力沒有過高要求,三缸機也是一個不錯的選擇。
3)三缸機渦輪遲滯低的原因
對於渦輪增壓四缸發動機,為了減少遲滯效應,會提前開啟進排氣門並延遲關閉(利用氣流慣性使廢氣排的更徹底,進氣更充分),於是就帶來了排氣衝程氣缸重疊的現象,導致排氣干涉,不僅不能完全排出廢氣,還有可能引起廢氣倒流。
三缸機儘管動力輸出不連續,一缸結束做功後,曲軸要繼續旋轉60°CA,後一缸才能做功,這樣反而為廢氣充分排出提供了契機,延長了每缸排氣時間,避免排氣干涉,使得排氣順暢連續,緩解了渦輪遲滯帶來的低速動力不足的問題。
4) “抖”
這個問題可以說是“歷史悠久”,早些年,夏利的一款三缸車就因為抖動問題被大家詬病。因為三缸是奇數缸,總會出現一缸單獨執行的現象,三缸產生的力不能夠完全抵消。
針對這個問題,大家普遍想到的方案是加平衡重和設計平衡軸,例如通用新一代Ecotec發動機採用了帶有吸振器的鐘擺式雙質量飛輪和平衡軸,利用偏心重塊所產生的反向振動力,使發動機獲得良好的平衡效果;
而福特的1.0T Ecoboost三缸機卻反著來,採用無平衡軸設計,在飛輪和皮帶上簡化結構,重新配置,同時以偏心式飛輪降低振動效應,有效減少三缸的抖動;別克的三缸車型甚至採用車體和發動機共同研發調校的方式以減少車主的不適感。
關於抖動的問題,大家可以說是煞費苦心,某些車型可以說有了很大的改進,以上就是較好的代表,不過相比於四缸機的話,還是稍顯遜色。例如,之前有平臺針對Excelle的2015款四缸和在售的2018款三缸作了對比試驗,同樣一杯水放在發動機上,啟動引擎後,怠速狀況下,三缸的1.3T抖動肉眼可見的比四缸機更明顯。
https://v.qq.com/x/page/n1331p72jie.html(附上測試影片,大家自行感受)
不過當轉速升上去後,抖動就會減弱,這也是缸數減少導致的動力輸出不平順的結果。
最後我們其實也沒理由要求三缸就得賣的便宜,成本擺在那,雖說少了一缸,但要解決三缸車自身振動的問題也是不易,況且考慮到三缸車的動力效能改善可能對車身的安全、耐用造成隱患,在發動機和車身材料上可能也會有所不同。
5)要不要買呢
從油耗上看,應該能省點,參差不齊吧,大家多看資料(雖然工信部給的不一定準,做個參考吧)。
其次它的動力性,起動、低速表現可能好些,中高速可能稍顯力不從心,關於這個問題,不能太絕對,很多車的官方資料也不低,建議大家試駕親身感受,從怠速到高速,各試一遍,覺得合心意就可以。
最後抖動的問題,目前的技術也不錯了,不過也不排除個例,也是建議大家去試駕,親身體會。
總的來說,價效比適中,覺得合心意的話可以買,從技術發展的角度,我認為,結合三缸機自身體積小、質量輕的優點,與混動系統相結合,應該也是不錯的發展方向。
近年來,三缸發動機逐漸進入人們的視野,但好像普遍沒有被大家接受,下面就大家最關心的動力經濟性及乘車舒適感,客觀的談一談它與四缸機比的優勢和不足。
1)油耗。
所謂油耗低,可以這樣理解,發動機少了一缸,體積變小、功率密度變大,泵氣損失也更小,曲柄連桿機構各零部件之間的摩擦損失、活塞與氣缸壁之間的摩擦損失等等變小,散熱損失降低了。也就是油燒了之後,被浪費的少了,真正輸出的、用來驅動車輪的多了,自然就省油。
三缸機
當然,也有人說,相同排量,從四缸變成三缸,每缸的體積變大,相應活塞也會變大,單缸摩擦面積就會增大,那損失豈不是增多,況且,三缸機為解決一些後續抖動噪聲的問題(後續介紹),會在曲軸上增加一些用於平衡力矩的軸啥的,那也增加發動機質量。所以,矛盾就出現了,這時候要判斷孰是孰非,那就得看誰佔得比重多,通常來講,因為三缸機的排量正常是在1.0-1.5L之間,透過減少缸數降低的摩擦損失帶來的熱效率的提高是佔優勢的,所以請大家不要無謂的拿一些個例來槓。
關於省油這塊,大家做的參差不齊,下面是福特FOCUS的三缸和四缸油耗比,大家可以做個參考,但我認為,要達到2020年的5.0L/100km,三缸機還是佔優勢
2)動力性
首先動力連貫性,發動機執行一個完整奧托迴圈,包括進氣——壓縮——做功——排氣四個階段,一個迴圈曲軸轉兩圈(720°CA)。為了保持工作時的平衡,各缸點火間隔角相等。所以,將發動機設計成四缸再合適不過,各缸的點火間隔角為180°CA,曲軸旋轉兩圈的過程中,每缸做功一次,保證了動力輸出的連貫性,其中做工順序可以是1-3-4-2,也可以是1-3-2-4。
三缸機,同樣是曲軸轉兩圈完成一個迴圈,其做功間隔角為240°CA,而做功衝程只有180°CA,中間擱置了60°CA,就出現動力不能連續輸出的情況,也不能保證活塞位置的對稱性,產生的力矩就不具備平衡特性,由此就引出了三缸機的“抖動”問題。
直觀上看,三缸機少了一個氣缸,排量普遍是小,即使配備渦輪增壓,其進氣量還是少。直接導致高速動力輸出不足,尤其在車輛上坡、加速時表現尤為明顯。
而即便是同排量的發動機,缸數越少,功率輸出也就越少。不過,近年來三缸機技術發展也不慢,針對三缸機的動力不足問題,美、德系的部分車型有了一定的突破。
和四缸機相比,三缸的排氣干擾和渦輪遲滯問題有了很好的改善,因此其低速及起步時的低扭及起動加速反應比較好。所以,對於大家日常通勤來講,車輛行駛速度不會太高,而且堵車現象嚴重,走走停停,假如你對動力沒有過高要求,三缸機也是一個不錯的選擇。
3)三缸機渦輪遲滯低的原因
對於渦輪增壓四缸發動機,為了減少遲滯效應,會提前開啟進排氣門並延遲關閉(利用氣流慣性使廢氣排的更徹底,進氣更充分),於是就帶來了排氣衝程氣缸重疊的現象,導致排氣干涉,不僅不能完全排出廢氣,還有可能引起廢氣倒流。
三缸機儘管動力輸出不連續,一缸結束做功後,曲軸要繼續旋轉60°CA,後一缸才能做功,這樣反而為廢氣充分排出提供了契機,延長了每缸排氣時間,避免排氣干涉,使得排氣順暢連續,緩解了渦輪遲滯帶來的低速動力不足的問題。
4) “抖”
這個問題可以說是“歷史悠久”,早些年,夏利的一款三缸車就因為抖動問題被大家詬病。因為三缸是奇數缸,總會出現一缸單獨執行的現象,三缸產生的力不能夠完全抵消。
針對這個問題,大家普遍想到的方案是加平衡重和設計平衡軸,例如通用新一代Ecotec發動機採用了帶有吸振器的鐘擺式雙質量飛輪和平衡軸,利用偏心重塊所產生的反向振動力,使發動機獲得良好的平衡效果;
而福特的1.0T Ecoboost三缸機卻反著來,採用無平衡軸設計,在飛輪和皮帶上簡化結構,重新配置,同時以偏心式飛輪降低振動效應,有效減少三缸的抖動;別克的三缸車型甚至採用車體和發動機共同研發調校的方式以減少車主的不適感。
關於抖動的問題,大家可以說是煞費苦心,某些車型可以說有了很大的改進,以上就是較好的代表,不過相比於四缸機的話,還是稍顯遜色。例如,之前有平臺針對Excelle的2015款四缸和在售的2018款三缸作了對比試驗,同樣一杯水放在發動機上,啟動引擎後,怠速狀況下,三缸的1.3T抖動肉眼可見的比四缸機更明顯。
https://v.qq.com/x/page/n1331p72jie.html(附上測試影片,大家自行感受)
不過當轉速升上去後,抖動就會減弱,這也是缸數減少導致的動力輸出不平順的結果。
最後我們其實也沒理由要求三缸就得賣的便宜,成本擺在那,雖說少了一缸,但要解決三缸車自身振動的問題也是不易,況且考慮到三缸車的動力效能改善可能對車身的安全、耐用造成隱患,在發動機和車身材料上可能也會有所不同。
5)要不要買呢
從油耗上看,應該能省點,參差不齊吧,大家多看資料(雖然工信部給的不一定準,做個參考吧)。
其次它的動力性,起動、低速表現可能好些,中高速可能稍顯力不從心,關於這個問題,不能太絕對,很多車的官方資料也不低,建議大家試駕親身感受,從怠速到高速,各試一遍,覺得合心意就可以。
最後抖動的問題,目前的技術也不錯了,不過也不排除個例,也是建議大家去試駕,親身體會。
總的來說,價效比適中,覺得合心意的話可以買,從技術發展的角度,我認為,結合三缸機自身體積小、質量輕的優點,與混動系統相結合,應該也是不錯的發展方向。