既然三缸發動機抖動不可避免,為啥那麼多車企重新啟用三缸機呢?
這幾年開始,三缸發動機悄然回歸到汽車行業的視線,除了微型車,小型車甚至緊湊級車都使用上三缸發動機,小排量三缸發動機不再是低級的標配,在中級車上開始大為流行,甚至加入了豪門爭奪戰,像寶馬、通用、奧迪、捷豹路虎、沃爾沃等各大汽車廠家紛紛推出新一代小排量三缸發動機。三缸發動機捲土重來,大有逆襲四缸機之勢。
三缸發動機事實上不是什麼新鮮玩意,它已經陪跑汽車工業的發展十幾年了。從一百多年前內燃機的發明開始,為了不斷地提高動力速度和穩定性,氣缸數從單缸到雙缸再到三缸,甚至到十六缸。雖然四缸發動機在過去的十來年取代大部分三缸發動機「飛入尋常家」,但事實上,三缸汽車發動機從來沒有遠離我們。曾經的盛極一時的奧拓、比亞迪F0、火遍中國的夏利等許多微車都配裝著一款三缸發動機。
讓三缸發動機在中國人心中留下深刻印象的非天津一汽夏利不可,這台國內最早裝配三缸發動機的車型,在90年代的中國因為價格親民,成為了當時名噪一時的國民家轎。不過,除了價格低廉,動力有點差,震動特別大且抖動是它留給大傢伙最深刻的印象,坐夏利如同坐過山車也成為一句流行的調侃。而夏利身上所搭載的三缸TJ376系列發動機,即大發的CB系列發動機,基本就拉開了抖動與三缸發動機緊密結合的序幕。
那麼三缸發動機為什麼這麼抖?首先,我們得先來了解內燃發動機的運動原理。發動機都是依靠氣缸內混合氣體燃燒所產生的的氣體膨脹推動活塞做往複運動,往複運動會產生由上至下的力,從而通過活塞連桿與發動機曲軸的特殊構造驅動曲軸的旋轉。然而曲軸是固定而且旋轉的,所以旋轉會帶來離心作用,從而導致離心慣性力的出現,也就是有力把曲軸扯出去,最後產生抖動。再加上,原本的活塞上下往複運動也會產生抖動。因此,發動機「車震」很正常。
但是大家為什麼會覺得四缸發動機就不怎麼抖呢?不就相差了一個缸嗎?問題關鍵就在於多出的這個缸了,它會影響到活塞做功的角度問題。四缸發動機的做工間隔角為180度,四缸同時運行,可以做對稱的曲軸運動,抵消掉大部分的抖動,輸出非常平順。
而三缸機的活塞在做功時,它們的曲軸夾角是120度(直列),做功衝程相隔240度,並且三個缸只有2個能同時運行,運作起來力量就不夠均衡了,這種因為奇數氣缸帶來的不對稱就會更加放大發動機的抖動。我們由此可以想像三缸發動機抖動程度的巨大性。
從三缸發動機的工作原理來看,我們可以認為三缸發動機的抖動的結構決定的,所以,理論上三缸發動機是必然會抖動的。既然三缸發動機抖動不可避免,而在中國,老一代三缸車已經讓人聞抖色變。為什麼現在有那麼多車企重新啟用三缸發動機呢?在疆哥看來,這其中固然有三缸發動機有著體積小、重量輕、結構簡單、價格便宜等等原因,但是,最重要的一個原因是,在日益嚴苛的排放政策大背景下,根據國家排放法規要求,中國到2020年平均油耗到5L/100km,歐洲更加嚴格,平均油耗要到4.1L/100km。
這是導致車企選擇走三缸發動機發展的道路的直接原因。三缸發動機汽缸數少了,排放量自然就相對來講比較小,同時油耗也會因此降低,車企得以應對汽車排放政策。同時隨著眾多汽車技術的日漸成熟,以及更多先進的減少摩擦技術為車企們研發更優秀的三缸發動機提供了條件支持。車企們選擇搭配三缸發動機自然成為無奈中的明智之舉。
三缸發動機的震動大、噪音大,以及其廉價質感的印象,這可能是讓人不信任三缸機的最重要的幾個原因。三缸發動機的再次流行,不是返璞歸真,而是大勢所驅。隨著時技術的進步,各大汽車企業在不斷地優化三缸發動機,或許有一天消費者將不會再談抖色變。
如今,許多車企研發的新一代小排量三缸發動機都採用了一系列的技術手段,最大限度地緩解三缸發動機的抖動。最直接的簡單粗暴的辦法是在曲柄上加平衡塊,使其配重平衡;或者通過設計平衡軸。比如,寶馬就嘗試在曲軸箱里安裝了一根平衡軸,做相反方向的同速運動,最大限度地消除曲軸的抖動。
福特1.0T Ecoboost三缸發動機則在結構上做改造,採用無平衡軸設計,通過製造另外一個不平衡來抵消,在飛輪與皮帶輪上簡化結構,重新配重,以偏心式飛輪降低振動效應,再採用浸油式正時皮帶,給力地減少了三缸的抖動和噪音。
通用三缸發動機採用雙質量飛輪、曲軸橡膠減震輪和平衡軸等多管齊下來緩解三缸發動機的抖動問題。隨著技術的進步,還有更多先進汽車技術的應用來解決三缸發動機可能的動力不足問題,這其中包括了渦輪增壓、缸內直噴、進排氣可變正時(Ti-VCT)、雙噴射等技術。
未來的小排量三缸發動機將以更輕更小的形象出現在大眾的眼前,可謂是屌絲的完美逆襲,低排量低耗能,同時還能保持高輸出功率,強大的動力,環保經濟又給力,疆哥認為應該不會讓大家再大失所望。其實這個過程有點像當年V6都變成L4,都不願意,但大趨勢如此。當時代拋下你的時候,連再見都不會說一聲,那個時候你會改變對三缸發動機固有觀念,選擇三缸嗎?
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