從龜速V8到音速三缸,美系車的自我革命之路

如果你玩過GTA3和罪惡都市,那麼你對下圖這臺名叫Esperanto的車應該不會陌生。

從龜速V8到音速三缸,美系車的自我革命之路


從龜速V8到音速三缸,美系車的自我革命之路

不過今天我們的重點並不是要談這兩款自由度極高的經典沙盤大作,而是上圖這臺車的原型:第七代凱迪拉克Eldorado。

從龜速V8到音速三缸,美系車的自我革命之路

這臺第七代凱迪拉克Eldorado搭載了一臺排量高達8.2L的V8引擎,看上去排量大的嚇人,但這臺引擎的最大輸出卻只有190馬力。事實上,在第一次石油危機時期,做出大排量低功率引擎的車企可不止通用一家。

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誕生於1979年的第三代福特野馬同樣有著非常掉價的動力總成搭配,為了在石油危機時期堅守V8靈魂,這一代野馬竟然配備了一臺馬力低至121匹的4.2L V8引擎,除此之外2.3T引擎也不是今天野馬的首創,在這一代野馬上2.3T四缸機就已經完成了首秀。

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時至今日,三缸引擎成為了汽車向節能進化的主流選擇,相對於第一次石油危機時期美國車企對動力的妥協,今天的三缸引擎顯然比那些超低輸出的菜雞V8要強一大截。以全新嘉年華ST為例,這款車所搭載的1.5T直列三缸渦輪增壓引擎能夠爆發出197馬力的驚人數據,推動嘉年華這樣的小車猶如用維京戰斧砍瓜切菜,比40年前的福特野馬高到不知道哪裡去了。

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而在三缸機的普及上,美國車企竟有著比素來以節能聞名的歐洲車企更為熱忱,在即將上線的全新一代福克斯上,福特將為福克斯的全系常規車款都配備1.0T或1.5T三缸引擎,而在上面提到的這臺能夠做到輸出將近200馬力的1.5T三缸引擎,確實蘊含著實實在在的黑科技,諸如全鋁合金缸體、燃油混合噴射(缸內直噴+歧管噴射)、閉缸技術、缸蓋集成式排氣歧管等尖端技術都在福特的新一代三缸引擎上得到了充分展現。技術夠前衛了,動力表現如何呢?這就要談到福特對渦輪遲滯問題的解決。

在渦輪遲滯這一尖銳問題上,由於排氣門的提前打開和延遲關閉,四缸機的排氣過程就會出現兩氣缸重疊現象,如果排氣系統設計不理想,就會出現的排氣干涉,影響排氣效果,氣缸溫度的升高會導致爆震的出現,也不利於壓縮比的提升,從而降低了引擎熱效率。

自然吸氣引擎可以利用等長的4-2-1排氣管來解決排氣干涉的問題。但對於渦輪增壓引擎而言,過長、過於複雜的排氣管會增加排氣閥門與渦輪之間的距離,加重渦輪遲滯現象。所以渦輪增壓四缸引擎多少會被排氣干涉影響,導致氣缸溫度升高,爆震隨之出現,需要採用降低壓縮比和使用高標號汽油來消除爆震。並且,排氣干涉還會影響廢氣推動渦輪順暢地做功,加重渦輪遲滯現象,就算採用小慣量渦輪也不能在根本上解決渦輪遲滯的問題。

而三缸引擎則因“三個氣缸”的天性巧妙地避開了四缸引擎惱人的排氣干涉。因進排氣門的提前開啟與延遲關閉共計60度左右的角度加上氣缸做功的180度,相當接近一個氣缸點火與另一個氣缸點火之間的曲軸旋轉角度。因此三缸引擎的排氣干涉就變得很小,甚至可以忽略不計,也可看以看作三缸引擎的排氣脈衝是連貫的,連貫的脈衝氣流吹向渦輪的葉片,對渦輪產生持續的推力。所以三缸引擎的渦輪遲滯問題相比同為小排量的四缸引擎要輕微。

結合渦輪遲滯更低的優點,再配以更為輕量化的鋁合金缸體/缸蓋,這是比福特在現款福克斯上配備的1.0T鑄鐵缸體+鋁合金缸蓋三缸引擎在輕量化方面更加徹底的表現。目前的鋁合金材料技術支撐了越來越多輕量化的引擎出現,引擎的重量越輕,渦輪遲滯越輕微,整車獲得的加速能力也會更強。這也讓我們對新一代福克斯常規版本的動力表現有了更多期待。

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別克在國內市場投放的三缸引擎也秉承了通用近十幾年來在小排量渦輪增壓引擎領域的發展路線。一方面,在正常的運行工況下提升引擎的綜合性能(並非刻意的通過提高轉速和變速箱調教調整來實現),令引擎的升功率性能不斷提升;另一方面,重視低速扭矩的駕駛習慣,令引擎的增壓化與增壓介入轉速提前成為了提升客戶良好駕駛樂趣的必然手段。

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相對於當年在別克君威上採用的1.6T引擎,別克在入門主銷車款全面推行三缸機更能體現他們在技術層面自我革命的決心,這臺1.3T引擎不僅是別克推行三缸引擎的先鋒官,更在耐用性表現上能撐得起別克銷量擔當的大任。缸體內的人工金剛石+碳纖維高聚合物塗層實現了摩擦係數的全面下降,更讓引擎在磨損方面做到最小化,無論是輸出效率還是傳動表現都達到了三缸引擎當中的翹楚水準。

在噪音控制方面,三缸引擎在先天表現的衝程夾角和點火時序上確實有所不足,三缸引擎的點火順序一般為1-3-2,跟四缸引擎是相同的,曲軸每旋轉720度完成一個奧拓循環(時氣、壓縮、做功、排氣衝程)。但一個完整的循環只有三個汽缸做功,每個氣缸做功曲軸旋轉180度,每做功一次需要推動曲軸轉240度,剩下的60度就是靠飛輪曲軸慣性轉動的空檔期。前一個活塞在下止點後空轉60度,第二個活塞才能走到上止點繼續開始點火做功。

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由此可見,三缸引擎的動力輸出並不完全連貫。每個活塞做功慣性作用使曲軸旋轉240度,三個活塞加起來使曲軸旋轉720度來完成一次奧拓循環。形象點說以整個四衝程一次循環的比例來說,活塞1做功3/12時間,慣性旋轉1/12時間,再由活塞2做功3/12時間,慣性旋轉1/12時間,如此反覆循環。這時候就體現了平衡軸的重要性了,事實上,結合整車系統優化,先天不足的三缸引擎通過後天進化,完全能夠做到和四缸機同樣的靜音和振動抑制水平。

從龜速V8到音速三缸,美系車的自我革命之路

在動力層面,追求運動表現的福特顯然有著更深的造詣。而作為中級豪華品牌的典範,別克的1.3T引擎在NVH屬性上更有著非凡突破。比起當年8.2L V8區區190馬力的慘淡數據,今天的美系車顯然在節能和動力輸出層面上有著驚人的自我突破。在這個技術和市場向三缸引擎伸出橄欖枝的燃油汽車新時代,美系品牌顯然走的更遠。


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