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减缸减排不减力看三缸机如何四两拨千斤汽

来源:东风标致 时间:2023/1/31

随着时代的发展,越来越多的厂商已经摒弃了大排量自吸为王的想法,转而研究小而精的小排量涡轮增压发动机。而其中,最近又以小排量三缸发动机领域的技术发展最为迅猛,这也是未来各大厂商的兵家必争之地。

说起小排量三缸发动机,估计很多朋友并不会将其视为购车的首选。这确实有一定的原因,在用户的印象里,三缸机就是动力弱、抖动、大噪音等等问题的代表,但是随着技术的发展,你以为现在的三缸机还是和以前一样吗?

其实这个答案现在无论是在市场,还是在行业内都已经有了很明显的答案。目前在市场上,特别是欧洲市场,已有20多个品牌推出了3缸发动机车型。年仅西欧的三缸发动机整车销量就超过万辆,产品涵盖轿车、SUV、MPV等多个细分市场。诸多品牌的三缸机车型在北美市场的布局也在稳步推进中。中国市场同样如此,长安福特、东风标致、上汽通用等多家合资车企都推出了同步全球最新科技的三缸动力,搭载三缸机的整车销量比例也在不断攀升中。

在行业内,三缸机的方向也被专家认同并看好。最近在由英国著名发动机专业技术刊物《enginetechnologyinternational》主办的“年度国际发动机评选”中,最终的九个奖项中涡轮增压占据了七席,而其中在1.0L-1.5L的排量区间里,则是涡轮+三缸机的天下。

可能很多人会诧异,同样是小排量,为什么三缸会有迎头而上的趋势?这里先说一个被忽视的概念,这个概念就是:最优单缸排量。顾名思义,单缸排量指的就是发动机每个气缸的排量。而经过众多的研究,在一定范围内提高单缸排量,有利于改善燃油经济性。

当然也不能一味的提高单缸排量,因为对于小排量发动机来说,过小的单缸排量会增加活塞的摩擦面积,加大发动机的运转负担,降低效率;而过大的单缸排量会导致较长的燃烧火焰传播距离,增加爆震几率。经过反复试验发现,单缸排量小于0.4L以后,热效率开始降低,而低于0.33L以后,效率降低的趋势变得更加明显,0.33L-0.5L是最佳的单缸排量范围。这也解释了为什么像1.2T的四缸机功率表现并不高,燃烧效率也不及1.0T三缸机高效。

我们现在在市场上可以看到三缸机,无一例外的遵循着最优“单缸排量”的概念。比如最早投身三缸路线的福特1.0TEcoboost发动机,目前风头正劲的通用Ecotec系列中的1.0T和1.3T发动机,还有PSA的1.2T发动机,再往上还有宝马的1.5T发动机等等,0.33L-0.5L的单缸排量刚好处于一个比较理想的热效率范围内,配合优化后的缸径/冲程比、曲柄连杆比,以及曲轴偏置的设计,进一步提高了发动机的运转效率。

其实很多人不知道,同排量引擎缸数越少,低扭越充沛。每个气缸的容积越大,缸径和冲程也会更大,这也就意味着低转速扭矩越大,配合三缸增压发动机更小的涡轮迟滞现象,同排量的三缸增压引擎的低扭表现会比四缸增压引擎出色一些。

在众多新技术的加持之下,小排量三缸机早已经做到了四两拨千斤。以上汽通用的两款Ecotec系列三缸机为例,其中的1.3T发动机可输出kW的最大功率和Nm的最大扭矩,与上汽通用上一代的1.4T发动机相比,新1.3T发动机动力提升15%,油耗则下降了5%。另一款1.0T发动机能够输出92kW的最大功率和Nm的最大扭矩,~5r/min区间可持续输出90%以上的峰值扭矩;而上代1.5L发动机则需要在r/min才能达到Nm的最大扭矩,并且全新1.0T发动机燃油经济性提升了10%。

说到技术,三缸机也没有因为缸数少,就演化为了结构简单。其实恰好相反,现在的三缸发动机虽然身材娇小,但科技配置一点都不含糊,甚至更加复杂,所谓浓缩的都是精华。

众所周知,就涡轮增压发动机而言,涡轮迟滞就一个不能回避的问题。可能很多人就很担心,涡轮迟滞在四缸机上就已经很明显了,那小排量三缸发动机应该会更加严重。事实恰好相反,例如通用Ecotec系列发动机的涡轮使用了低转动惯量的涡轮叶片,让废气能够很轻松的驱动涡轮,使其在0转时即达到峰值扭矩,更来更快的瞬态响应。

面对之前三缸机存在的抖动问题,各大厂商也都想出了很多办法,例如采用摩擦式减振器、偏心质量飞轮、平衡块、平衡轴等。还有一些车企则巧妙革新了发动机的传统结构,用上一个质量较大的曲轴皮带轮,利用皮带轮的转动惯性抵消发动机的振动,也有一些会在材料上下工夫,比如宝马,它会在发动机上盖上一个填充了PUR材料的厚实盖罩,这样做的目的就是,吸收发动机的振动和噪音。总之,各大厂家都是倾尽全力去抵消三缸发动机的劣势。

其实三缸发动机也有不少的优势,首先排量小一定程度上可以降低车子的油耗。再有,由于三缸发动机少了一组活塞连配气机构,因此发动机体积变小,更有利于发动机舱的布局,同时发动机质量的减轻,也使得车辆整体质量减轻。另外,摩擦功的损失也大幅降低,从而进一步提高了发动机的整体效率。

其实三缸发动机经历了这么多年的技术革新,在各方面已经超越了前辈,随着时间的推移和技术的发展,三缸发动机未来的前景必然更加光明。

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