發動機從八缸到三缸迭代之路

發動機從八缸到三缸迭代之路

來自專欄辣筆小星

小星個人買車最大的決策失誤就是在五缸發動機和四缸發動機之間選擇了相對成熟的五缸發動機。其實發動機技術正在快速迭代,氣缸數量已經不是性能的決定因素。在當今,每一滴燃油都需要儘可能的爆發出它的能量。圍繞著這一點,開發人員針對車型都在相應匹配最優的發動機氣缸數方案。下面我們就拿寶馬、沃爾沃和別克來做個舉例。這三家都有個共同點,他們都對發動機有長期的投入,可以明顯看到從八缸到三缸最優解的探尋過程和快速迭代。隨著小星來瞧瞧吧。

寶馬

↑寶馬第四代M3搭載4.0L V8自然吸氣發動機

其實談到寶馬的運動車型,研究以後大家就會發現為了更好的綜合性能去探尋最優的發動機氣缸數的過程。比如寶馬招牌運動車型M3經歷五代發展,發動機不斷優化。從四缸、六缸、八缸。最新一代寶馬M3又用回了六缸發動機,卻能夠爆發出更強的動力和大幅降低油耗。

↑寶馬M3經歷五代發展發動機不斷優化

第四代寶馬M3配備的4.0L V8自吸發動機比賓士的6.2L V8排量小了很多。但是看數據寶馬M3 4.0L V8 最大功率420馬力,最大扭矩400NM卻交出了4.6秒的百公里加速成績。所以很多朋友對比過後發現,寶馬M3直線加速可能略遜一籌,但是彎道操控可謂指哪打哪。最新一代寶馬M3則換成了更強勁的3.0L L6 雙渦輪增壓發動機S55進一步突顯操控特性。

↑寶馬3.0L L6 雙渦輪增壓發動機S55

如果說從八缸換成六缸步子還比較小,那麼寶馬i8超跑直接使用3缸發動機則可謂大膽設計。寶馬i8配備的1.5T三缸高性能渦輪增壓發動機驅動後輪。其最大功率達到了170kW,最大扭矩達到了320NM。可謂是同排量發動機中的數據之王,並且順理成章地得到了當年的國際發動機大獎。

↑寶馬i8配備的1.5T三缸高性能渦輪增壓發動機

寶馬新一代B系列渦輪增壓發動機所採用的電子氣門、缸內直噴和單渦輪雙渦管成為其高性能的秘訣。而在寶馬B38三缸1.5T高性能渦輪增壓發動機中並沒有使用B48四缸2.0T發動機使用的單渦輪雙渦管技術,而是保留傳統單渦管。其中的原因就是三缸發動機天生就能夠避免四缸發動機的排氣干擾。經過良好的調教,B38三缸1.5T發動機的單渦管方案具有和B48四缸2.0T發動機雙渦管方案相同的負載變化快速響應能力。

從寶馬發動機的演變來看並沒有羈絆於氣缸數量。而是按照車型和發動機性能尋找到了最合適的方案。缸數減少並不會束縛性能發揮。

沃爾沃

↑沃爾沃雅馬哈 4.4L V8發動機B8444S

談到沃爾沃,大家想到的一定是最近銷售火熱的基於SPA平台開發的新一代沃爾沃XC60。但你是否知道沃爾沃為了極致的安全追求保持著全系使用橫置發動機呢?沃爾沃從V8到短軸直列六缸,再從五缸到四缸、三缸不斷演進。

↑沃爾沃B5204T9第九代五缸2.0T發動機

一起詳細看一下沃爾沃2.0T發動機從五缸發展到四缸的過程吧。沃爾沃T5 B5204T 2.0T系列直列五缸發動機如果單看賬目數據210匹馬力、300NM扭矩並不算十分亮眼。但沃爾沃能夠成為世界知名的品牌很大程度上由於1991年開始在美國銷售的850車型。它搭載的就是B5204T 2.0T直列五缸發動機。在20多年前的90年代中期這台發動機交出的數據就已經是210匹馬力、300NM扭矩。

不過,如今沃爾沃更長遠規劃發動機平台包括四缸VEA4發動機平台和三缸GEA3發動機平台,合稱為Volvo Drive-E系列發動機。

↑沃爾沃發動機平台規劃

新一代XC60車型徹底採用高性能Drive-E系列的四缸2.0T渦輪增壓發動機替代了之前提到的五缸發動機。交出了245馬力和350NM扭矩的優異數據。並且與愛信8速自動變速箱配合達到了不錯的油耗水平。而全新XC90使用了Drive-E系列發動機中名為T6的四缸2.0T渦輪+機械雙增壓發動機。其輸出功率320馬力輸出扭矩400NM也確實不輸於傳統3.0L排量的V6發動機。

↑沃爾沃Drive-E系列四缸2.0T渦輪+機械雙增壓發動機

沃爾沃Drive-E系列四缸2.0T發動機被調教的渦輪響應靈敏。最大程度上的減小了低轉速渦輪遲滯效應。可以說做到了動力隨叫隨到。同時沃爾沃和吉利共同研發,在沃爾沃Drive-E系列四缸2.0T發動機的基礎上開發了1.5T三缸發動機。這是沃爾沃90多年的發展歷史上第一次引入三缸發動機。可以說他背後的推動力就是新能源汽車的快速發展。它為混合動力而生,率先應用于吉利收購的倫敦出租汽車公司LEVC新一代混合動力Black Cab中。通過1.5T三缸發動機作為增程器為鋰電池充電並驅動位於後軸的動力電機。

↑倫敦出租汽車公司LEVC的新一代混合動力Black Cab

相應的該發動機隨著吉利與沃爾沃聯合開發的CMA平台正在被快速的應用在吉利集團的多個插電混動車型上。比如沃爾沃XC40、領克01和吉利博瑞GE插電混動車型。相比較CMA平台和SPA平台的技術細節,就會發現SPA平台針對更大的車型。其發動機全系列為四缸2.0T DriverE發動機,加上前軸和後軸分別配備的兩組電機輸出強大的動力。而CMA針對較緊湊的車型且高度電氣化。配合1.5T三缸發動機與前軸集成在7速雙離合變速箱的動力電機組成全新的混合動力總成。最大功率達到132kW,峰值扭矩可到265NM。結合動力電機和雙離合變速箱將在提高燃油經濟性的同時,提供迅猛的動力。

↑CMA平台的混合動力總成由1.5T三缸發動機與7速雙離合變速箱組成

這樣看來,通過技術的加成,發動機缸數減少可以做到靈活適配車型平台動力需求的同時保持高度模塊化。

通用

↑通用集團 6.2L LT1 V8發動機

通用集團的八缸發動機更是可以追溯到1914年,最有名的莫過於小缸體Small Block LT/LS V8發動機系列。歷經百年五代的迭代過程成為一代經典。那是一個馬力決定一切的年代。不在乎排量和油耗,簡單粗暴的馬力越大就意味著越受市場歡迎並帶來更大的銷量。來自通用集團的6.2L V8自吸發動機是2014,2015連續兩年的沃德十佳上榜發動機。最大功率460馬力@6000轉,最大扭矩630NM@4600轉。屬純正的美式大排量發動機,不過通過缸內直噴、全鋁發動機、可變正時等多種技術來降低油耗提升性能。它最明顯的技術特點就是使用結構簡單的單底置凸輪軸OHV。結構簡單成就了它又小又輕動力大還便宜的特質。它甚至達到了傳統四缸發動機的體積大小,重量更是業績輕量化的標杆,卻能夠輸出460馬力的強大動力。

隨著燃油經濟性和性能的平衡變得越來越重要,通用將更多的精力投入到六缸、四缸乃至三缸的發動機開發當中。採用更新的DOHC雙頂置凸輪軸結構的通用集團3.6L V6、2.0T 和1.5L發動機逐漸佔據了新的沃德十佳發動機席位。

↑通用集團 6.2L LS3 V8發動機(右)與馬自達四缸發動機(左)體積相當

顯然目前的市場主流排量正在變得越來越小。針對此情況通用的做法是採用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T雙噴射渦輪增壓三缸發動機和高性能2.0T四缸發動機來應用於更多的車型。接下來我們來對標一下這兩台全新三缸發動機與之前的同排量四缸發動機的具體表現。

全新一代Ecotec 1.3T雙噴射渦輪增壓發動機最大功率120kW,最大扭矩230Nm,數據優於上一代1.4T發動機15%-23%,百公里加速做到10s以內。油耗比上一代1.4T下降5%。全新一代Ecotec 1.0T雙噴射渦輪增壓發動機最大功率92kW,最大扭矩165-170Nm,數據優於1.5L自然吸氣發動機20%-33%,百公里加速1.0T比1.5L自然吸氣發動機提升1s;油耗比上一代發動機改善10%。

↑通用三缸雙噴射渦輪增壓發動機

另外,通用的這兩款小排量發動機在動力集成和整車集成上,根據實際需求進行相應的功率和扭矩調校。1.0T搭載雙離合變速箱而1.3T選用6AT。搭配最適合的變速箱,以更好地挖掘發動機潛能併兼顧油耗與NVH,達到最佳表現。這樣看來缸數減少不是妥協,反而是尋求最優解。

綜上所述,在發動機技術高速發展的今天,四缸三缸發動機正在以更輕重量、更少排氣干擾、更低油耗等優勢得以廣泛使用。通過新技術和優秀變速箱的應用,能夠達到更高的性能和不錯的噪音NVH控制。其實無需被動接受,無需在意氣缸數量,如果優秀四缸三缸發動機配合優異的變速箱有更好的性能,為什麼不呢?

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