L3型直列三缸发动机不会成为主流_此为标准答案内燃式发动机的时代即将落下帷幕,在最后的阶段中三缸发动机应该成为主流吗?这一问题的答案存在很大争议,因为很多人认为内燃机“缸数越少”则越节油。在「石油枯竭」已经在倒计时的阶段中,似乎所有能够节油的技术都应该被认可;然而事实确实节油有缸数并没有绝对关系,减少缸数只是为了降低生产制造成本而已。在解析三缸机能否被普及认可之前,首先来了解一下油耗与缸数的关系以及这种机器存在的缺点。
什么因素决定油耗?缸数 ×排量 √内燃式发动机的排量用「L_升」为单位计量,排量的概念为发动机进气或排气的流体体积总和。进气量假设为1.5L,四缸发动机是分为“四份”进入四个燃烧室,三缸机则是分为三份。那么在进气总量不变的前提下,分为三份燃烧凭什么比“分四份”的油耗低呢?这是没有道理的错误结论。
知识点1:发动机油门控制的并不是油路系统,而是直接控制「节气门」。电子油门踏板本质为电阻调整开关,通过不同的踏板行程(踩的深度)控制输出到节气门控制器的电流强弱。通过不同标准的电流控制节气门的“控制电机”,让节气门翻板以不同的角度开合。翻板开度越大则进气量越大,喷油量会按照进气量计算以实现燃烧做功。节气门控制的进气量,那么排量越大是不是喷油量才会越大呢?在这一节点控制喷油量,和内燃机有几组气缸又有什么关系?
图1:传统机械拉线式节气门进气概念
图2:标准空气燃料比概念(14.7:1)
三缸发动机为什么会共振?直列三缸发动机最大的缺点是「怠速共振」,是什么原因造成的共振呢?原因在于这种发动机的「先天缺陷」,其点火顺序为“1-2-3”或“1-3-2”,三组气缸交替式点火做功的动作是完全不会同步的。因为汽车装备的内燃机为四冲程发动机,运行步骤为:进气喷油,压缩蒸发,膨胀做功,排出废气!——点火做功的节点均不一致,活塞连杆的动作自然也不会一致,于是在膨胀做功的冲程中就会连带机体“摇摆”。参考下图为内燃机燃烧室单缸体运行图,燃烧做功冲程是依靠分子运动产生的强大推动力,实现活塞的上下运转。
知识点2:气缸燃烧室内每一次的点火做功,产生的推动力不仅会使得活塞带动连杆驱动曲轴运转,其垂直作用力还会连带机体产生“直线下沉”。那么三组气缸交替的出现相同的动作,这种机器自然会像跷跷板一样左摇右摆;这是三缸机会产生共振的核心因素,但为什么在低转速区间和怠速时的感受会特别明显呢?——原因在于「点火间隔角」,其度数为240°,这比四缸发动机差哪了?
知识点3:四缸发动机在每组气缸做功时,都会有对称位置的气缸的活塞连杆做出相同的动作,同步运行能够一定程度抵消做功气缸产生的惯性作用力,配合平衡轴或双平衡轴技术即可达到理想的平稳运行状态。其次四缸机的点火间隔角仅仅为180°,度的概念也许不好理解,但转化为时间就一定能懂。
假设单位为毫秒(ms),四缸机一组气缸做功时产生的轻微下沉只有180ms的时间移动,随即就会被下一组运行的气缸产生的作用力克服。而三缸发动机做功产生的较强的作用力,有240ms的时间可以下沉,之后才会被下一组气缸的作用力克服(拉回)实现相对的平稳。这就是三缸发动机怠速共振的核心因素,是通过平衡轴技术不能理想解决的,因为四缸加双平衡轴也没有那么极致的NVH(噪音/振动/声振粗糙度)的表现。
三缸发动机小范围普及的两个阶段微车时代转型阶段三缸发动机算不得什么先进技术,早在上世纪八九十年代就已经普及了。比如知名度很高的「天津大发」黄面的,奥拓、奇瑞Q、比亚迪F0等等。这些装备三缸机的小车曾经还是很火爆的,那么这些车难道不存在上述缺点吗?
答案显然是否认的,早期的「微车时代」对于车辆的品质要求极低。因为平均消费能力是将将从自行车和摩托车升级到“汽车消费时代”,但客观的评价仍然是不具备高标准汽车的消费能力。然而等级再低的汽车也比摩托车的NVH表现好,而且能够遮风挡雨、重点为此类微车也只是少部分人才消费得起——物以稀为贵,所以这些微车2000年前后看起来还是挺洋气的。那么用户在内心感觉满足,对更高标准汽车没有概念的状态下,还会排斥三缸动力汽车吗?(下图为早期的双缸汽车)
重点:随着自主品牌汽车技术的飞速增长,国产与合资汽车展开了多年的“市场争夺战”,或者说是“白刃级”的价格战。量产汽车的价格越来越低,其中涵盖大量装备四缸发动机的车辆;在这一过程中大部分汽车用户感受到了四缸机的“友好”,于是三缸动力微车几乎全部被淘汰了。至于现阶段又出现了部分三缸小型车,其原因无非是某些企业具备强大的品牌影响力,用户为追求品牌可以接受低品质的发动机;或者是车企在双积分的压力下又没有新能源汽车制造能力,只能要依靠降低生产成本获取交易积分的资本,所以才会二次出现这种机器。
减少一组气缸能降低多少制造成本呢?感受一下吧:点火线圈,火花塞,喷油嘴,活塞连杆,气门油封,物料成本等。这些零配件如选择优秀产品,组成全套的价格是不是要“上k”呢?对于企业而言自然也不例外,减少一组气缸能够降低的成本,比通过其他任何方式简配都更有效果!这就是三缸发动机二次小范围普及的原因,那么这些车是否值得选择呢?
总结&建议:同价位有品质技术在线的四缸动力汽车可以选择的话,体验明显差的三缸动力汽车没有理由考虑;除非对某一品牌有特殊的偏好,或者车辆除了发动机以外,其他方面相比竞品有越级的领先优势,然而符合这一标准的汽车是凤毛麟角。目前汽车品牌有数百个,量产汽车上千款,其中三缸选项其实非常少,只是存在性比较特殊容易被关注而已;选择汽车不宜盲目,供参考。
编辑:天和Auto
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