節能減排時代下,爲什麼說三缸是內燃機最好的出路?

隨著“雙積分落地”、“燃油車禁售”、“新能源革命”進度的加快,汽車市場向電動化方向發展的趨勢愈發明顯。不過在電池技術還不能完全滿足期望的條件下,如何挖掘內燃機的巨大潛力就成為了現在工程師首先要解決的問題。

從十多年前開始,渦輪增壓的普及就開始不斷提升小排量發動機的效率,發展至今,渦輪增壓已然成為了一項成熟且可靠的技術。面對排放法規,小排量渦輪增壓成為降油耗、提升效率的公認方案。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

近幾年裡,更小排量的渦輪增壓發動機在市場上展開了大規模的佔領,說明工程師對先進技術的探索從未止步,每一個向前的步伐都代表著技術和體驗的不斷提升。而當渦輪增壓逐漸普及後,優化內燃機的下一個方案會是什麼呢?就目前各大廠家的動作和效果來看,三缸發動機已經成為了大勢所趨。

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渦輪時代到三缸時代的進化

當然,與發展小排量渦輪增壓一樣,三缸發動機的目的都是為了符合排放標準以及降低油耗,迎合未來發展的需要。對比傳統的四缸發動機,三缸機體積更小、油耗更低。只是當前有不少人會覺得,三缸小型化發動機的推出讓消費者蒙受損失,無法享受到大排量發動機帶來的傳統體驗。不過當我們認真從技術角度剖析這個問題,我們就會發現事實並非如此。

時代在進步,技術亦然。我們對三缸機的認識不能只停留在三缸奧拓的過去式,而應該放眼向前看。如今的新一代三缸發動機技術絲毫不落後於市面上的四缸機,甚至在某些層面早已實現了超越。反映在實際用車體驗中,目前在售的三缸車型在一些方面的體驗都不輸老四缸車型。

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其中最明顯的,就是隨著缸數的減少車輛在空間利用率、輕量化,以及油耗經濟性方面都能有所提升,這也是相對於四缸機最為實質性的進步。至於那些由於機械特性導致的噪音和抖動問題,工程師們必然要想出對策以克服這些缺陷。為了達到媲美四缸的NVH、超越四缸的動力,以及更低的油耗,在技術上,廠家都給出獨特的解決方案。同樣都是三缸,目前的市售車型又有什麼異同呢?

推進三缸機落地的先行者

以寶馬集團代號為B38的1.5T三缸發動機為例,代表了模塊化的設計思路。和經典的N系列2.0T發動機一樣,B38的每個氣缸排量都是0.5L。這使得生產成本大大降低之於,許多四缸機的優勢技術也可以全面移植到新機型上。

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三缸機氣缸不能自行平衡,工程師想到的解決方法是在氣缸外面做文章:首先在氣缸內的曲軸上增加了平衡塊,接著它們還改變了平衡軸的設計,以此來抵消氣缸的不平衡力矩。這樣的話,發動機的抖動就能被抵消很多,從而大大增加了運轉的平順性。通過額外的技術和成本的加持,即便發動機缸數減小,排量降低,但動力基本維持原有的性能,甚至在某些方面有一定的提升。

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除了寶馬之外,通用在三缸發動機上同樣下了很多功夫,推出了全新一代1.0T和1.3T Ecotec雙噴射渦輪增壓發動機。小慣量渦輪+電控內洩壓閥的應用運用使得氣缸更容易被推動,渦輪遲滯減小,起步加速反應更快。其在1800-4400轉的寬泛平臺能持續輸出峰值扭矩,有利於日常通勤時的提速。廢氣內洩壓閥則採用了電控的設計,相比傳統洩壓閥響應速度要快上很多,進一步減緩渦輪遲滯。

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這臺發動機上還採用了單缸雙噴射系統,這樣獨特的設計可以拓寬噴油量的變化範圍,縮短噴油嘴與氣缸的距離。至於為何通用沒有引入直噴呢,很大一部分原因是為了防止造成積碳,影響發動機的可靠性。對於一款家用車發動機,降低消費者後期的維護成本是非常重要的。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

對於震動和噪音問題,除了平衡軸之外,通用還採用了聚氨酯聲學罩以及發電機減振器,以減小發電機在運轉過程中的的抖動。另外,三缸機的油底殼小也直接決定了對於機油的消耗要少於一般的四缸車,還有雙層油底殼、橡膠減振輪和靜音鏈條等靜音技術的引入,進一步提高了NVH性能。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

幾十年前,渦輪增壓就告訴過我們:排量和輸出可以不成正比,這樣的道理在三缸機上同樣適用。動力方面,就目前的具體數據來看,無論是功率還是扭矩方面,三缸發動機相比同級別的四缸自然吸氣發動機一點也不遜色。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

除了美系與德系品牌,對技術敏銳的本田同樣也是三缸機積極的推進者。地球夢繫列的1.0T三缸機早已於低配思域上服役,雖說排量上不及高配的1.5T,不過技術上甚至還要先進。比如說i-VTEC 可變氣門升程技術可是1.5T上也沒有的,同時三缸機在空間上的節省也符合本田的MM理論,把更多空間留給車內的乘客。

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另外,在缸內直噴、進排氣可變正時和集成式排氣歧管等技術的加持下,使得這款1.0T發動機的輸出達到125馬力,與自家131馬力的1.5L發動機相差無幾,而在最大扭矩方面已經完全取得了超越,達到了173牛米。所以,本田今後有很大可能將會用三缸機取代1.5L,甚至1.8L四缸發動機。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

很快,大家會發現,採用三缸機的廠家會越來越多。豐田Aygo會搭載1.0L三缸發動機;沃爾沃率發佈了自己的1.5T三缸發動機,並搭載於全新小型SUV XC40上;現代的三缸發動機已經在其本土車型有所配備;大眾的1.0T三缸機型也開始在國際發動機大獎中嶄露頭角。哦對,最近一年時間內一大批國產廠家也開始了跟進,像是上汽、廣汽、吉利和長安都開始了自己1.0T三缸機的推進,時間最近的領克已經在剛剛上市的02上搭載了三缸機。

小結

從上面的例子不難看出,三缸機除了可以助車企滿足日益嚴苛的環保要求外,真正具有導向作用的,說到底是新一代三缸機本身具有的技術優勢。當我們回顧2015—2018這連續四年世界十佳發動機評選中,獲獎的1.5L排量及以下的發動機均為三缸機;2016—2017年度歐洲銷量排行前十里有兩款為三缸車型,這些佐證無一例外不說明著三缸機的巨大潛力。

節能減排時代下,為什麼說三缸是內燃機最好的出路?

不同於十幾年前“歐美選渦輪,日系選混動”的戰略,這次從自主品牌到美日歐車企,都一致地選擇了三缸發動機作為內燃機今後發展的導向,足以說明其在未來發展中舉足輕重的作用。可以說,在相當一段時間內,小排量三缸發動機將是當今形勢下內燃機最好的解決辦法。


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