技术解析,从三缸机的前世今生,分析它如何成为大势所趋

智电汽车 2019/10/16 20:47:20 盖世大V说

你会买三缸发动机的车型吗?相信大部分人的答案是拒绝的,因为三缸机天然的NVH问题,让它成为了消费者避之不及的东西,但是现在的汽车市场上出现了越来越多的三缸机车型,到底是什么让车商们敢推出三缸机车型,三缸机真的有那么差吗? 

三缸机顾名思义就是只有三个汽缸的发动机,和目前市面上的偶数汽缸发动机相比,三缸机有着一定的优点也有不可忽视的缺陷。NVH就是它最大的问题,NVH是三个英文单词的缩写,即Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(平稳舒适性),虽然影响汽车NV获得因素不只有动力系统一个,但是动力系统无疑是其中最重要的一个因素。

三缸机车型表现出来最大的问题就是抖,早年间的夏利十分流行,而它就是中国最早的三缸机车型,当然夏利的问题也十分严重,动力不足、抖动、噪音大让它逐渐地被市场所淘汰。而这种问题就像是人体上的胎记一样,是出身自带的,仅有三个汽缸的发动机无法像偶数汽缸发动机那样的有天生的减振降噪的优势,因为其一上两下的气缸运动方式,让它的噪音和振动问题变得十分严重。


这让早期的三缸机被打入冷宫,但是随着新能源车型的出现以及更严格的排放要求,三缸机的油耗小、重量轻、动力迟滞低的优点,让它获得了各大汽车制造商的青睐,而且技术在不断地进步与发展,各大汽车制造商不断地努力改进,三缸机的问题也在被不断解决,如今的三缸机早已不是吴下阿蒙,以及是一个强大可靠的引擎了。 

事物都有两面性,这是一个深刻的道理。三缸机虽然有着NVH的缺点,但是依然有着不可忽视的优点,正因如此才让它能在沉寂多年后再次回到消费者的面前。

三缸机的第一个优点就是油耗低,很明显少了一个气缸对于油耗是很大的改善,发动机小型化使其体积更小、功率密度更大,发动机热效率更高。三缸发动机因为结构原因泵气损失会更低,并且由于缸体更小,其运转时摩擦损失也会更小,相应的散热损失也会降低。

它的第二个优点是动力强劲,虽然看似市面上的四缸机车型都会比三缸机动力更强,但是那是用三缸的1.5T和四缸的2.0T对比,排量不一样自然动力也就不一样。在同等条件下,同排量下三缸发动机的单缸容积更大,低转速下动力反而更好;缸数少机械摩擦就小,缸数增加反而会降低单缸效率。三缸发动机相比四发动机有更快的动力响应和更强的动力性能。


第三个优点是体积小重量轻,在当前的电气化浪潮下,为了容纳更多的电池组,对于车身的重量要求十分严格。三缸发动机体积小重量轻,能减轻整体车重,更小的体积也会节省发动机舱内的空间,为电气化部件提供空间。


凭借着这三大优势和各国对于排放标准的严格化,三缸机重获新生,成为了汽车制造商们的新宠。 

随着技术的发展,其实三缸机的各种问题逐渐的得到了解决。三缸机是更符合市场需求的发动机,会在以后的市场上越来越常见。

对于它的抖动问题,在最初的三缸机表出现问题之后,各大车商并没有放弃它,前赴后继的想要解决这个问题。但是即便是宝马、福特等公司都没办法很好地解决这个问题,直到通用的出现。


之前的车商们采用了添加平衡轴和平衡块来解决问题,但是效果并不理想。既然一个不够,那就上四个!通用成功地增加平衡轴、平衡块、钟摆式双质量飞轮等多种设施,为三缸机的抖动减少了80%-90%。

而面对动力不足的问题,通用增加了双喷(直喷+气道喷射)、DVVT、智能热管理、智能启停、低惯量涡轮、电控泄压阀、缸盖集成排气歧管等一系列技术,让其Ecotec 1.0T引擎比四缸1.5L发动机最大扭矩由143牛米提升至170牛米,燃油经济性提升10%。1.3T发动机相比英朗上的1.4T发动机最大扭矩由200牛米提升至230牛米,动力提升15%,油耗下降5%。


噪音问题更好解决,隔音材料的更新,让车商们只需要在发动机周围增添新的隔音材料,就可以做到让你享受到一次安静的驾驶之旅之旅。

在各种问题都得到了解决的情况下,三缸机逐渐成为了各大车商的新宠,你也可以看到越来越多的三缸机车型的上市。 

三缸机的抖动是天生的,可以通过后天的措施缓解,但是以目前的技术而言永远无法完全消除,目前的技术最多达到80%-90%程度的消除,虽然剩下的影响已经很小,但是仔细感受震动依然存在。

要解释着一切首先要明白三缸机的震动从何而来,发动机的活塞在气缸中做反复直线运动,通过连杆和曲轴等机构将此作运动转为旋转运动。在这个过程中就产生了往复惯性力和旋转惯性力,这也是发动机中的抖动的来源。

对于往复惯性力和旋转惯性力,车商们采用了添加平衡块和平衡杆解决了大部分震动问题,但是注意,这些都是在原有的基础之上缓解了震动,震动依旧存在。

事实上,所有的发动机都存在这个问题,只不过是因为后期的措施改善下,消费者们并不能感受到太严重的抖动。而三缸机在工程师的努力之下,最高消除了90%的震动,而这样的震动水平几乎可以忽略不计,毕竟你并不是坐在发动机上驾驶的。 

三缸机越来越流行,市面上三缸机车型出现的速度也在逐年增加。从整体分析来看,三缸机有着五大优点助力器赢得了通往未来的门票。

第一个原因是其自身的优秀,三缸机的高效、低油耗、体积小重量轻,为车商们在涉及汽车的时候提供了更大的空间,而且随着技术的进步,三缸机的弱点都被新技术弥补,为它打下了成功的良好基础。

第二个原因是政策的帮助,人类对于汽车排放要求的逐渐严格是必须的,正好我国刚好执行了国六的排放标准,三缸机因为气缸数量的减少带来的天然优势让它赢在了起跑线上,无论四缸机如何努力,三缸机都可以用更小的代价完成相同的效果。

第三个原因是它更适合未来汽车环境,电气化和混动化会是未来汽车市场的主流,但是电气化对于空间和重量的要求十分严格,为了获得更大的续航距离,尽可能的减重扩大空间是目前惟一的出路,而且三缸机的高效率也和电气化配合良好,这是它成功涅槃的重要原因之一。


第四个原因是消费者的需求,消费者们更看重汽车的性能,而不是汽车气缸数。三缸机车型能够带来和四缸机同等甚至是更高的动力,而且油耗低、操作性更好,体积小还能带来更舒适的车内空间布局,这样条件下为什么不选更好的三缸机呢?

最后一个原因是车商们的选择,三缸机并不能为车商们减少成本,因为额外的减震措施足够比得上一个气缸的成本。但是发动机一直以来都是汽车的核心,所有的设计都是围绕着发动机而来的,现在的汽车和十年前的汽车有着极大的变化。三缸机给了车商们更多的设计自由,让他们可以在有限地条件下,将汽车整体的性能进一步提升,优秀的车型自然会吸引一大批受众,车商们自然会选择三缸机。

在这五大优势的帮助下,三缸机成功的把握住了通往未来汽车市场的门票,而不论是消费者、车商、环境都从中获取了好处,这是一个多方共赢的发展,成为了一个注定的趋势。 

对于厂商来说,三缸机的造价较低,收益更高还更符合当下的节能减排政策,也很乐意推出三缸机车型。消费者更看重的是汽车的性能,而不是汽车到底有几个气缸,所以市面上的三缸机车型取得了不错的销售成果。


目前市面上的三缸发动机有宝马1.5T、沃尔沃1.5T、福特1.0T、标致1.2T、本田1.0T、大众1.0T、通用1.3T等等,总体来说三缸机车型的性价比都会比四缸机更高,三缸机为汽车节省下来的额外空间,和发动机成本,都会为三缸机车型创造出同级别车中的更高性价比。

不仅在市场上表现良好,三缸机在汽车界也越来越受到重视。欧洲著名的发动机专业技术刊物《Engine Technology International》主办的“2018年国际最佳发动机”评选中,三缸机已成为1.8L排量下三个组别的冠军,在和四缸机的竞争中,三缸机在技术结构、动力输出、油耗表现三个方面都已经优于四缸机。

根据权威机构预测,未来五年内在华销售三缸机车型的品牌将会超过60个,在2025年中国三缸车的保有量将达到5000万量。60个品牌意味着市场上的主流品牌都将推出三缸车产品,而5000万保有量则意味着三缸车每年都将会有数百万的销量。

三缸机已经成为了市场未来的趋势,而且这是一个和电气化、智能化一样重要且无法逆转的趋势。而且也许在未来汽车市场完全电气化之前,我们还能看见双缸机甚至是单缸机成为市场的主流。发动机的气缸数量并不重要,重要的是它提供的性能,如果你一个气缸能做到四个气缸的功率,那么一缸机也是可行的。

写在最后

三缸机和它的NVH问题是先天的,但是通过后天的措施可以得到改善,现如今的三缸机在性能、油耗、操作性上都比同级四缸机更为优秀。而且三缸机的缺陷也在随着技术进步而不断地完善。

更重要的是,电气化成为了当前汽车市场不可避免的未来,而三缸机高效、低油耗、体积小重量轻的优点让它搭上了电气化的快车,三缸机的增长是无法避免的趋势,相信在接下来的时间里,我们能够看到更多的三缸机车型的出现,也能见证三缸机性能的不断进步。


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