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有趣的是,宝马以前一直号称“直列六缸自然吸气发动机最正宗”,可现在不仅大面积应用四缸机,竟连三缸机都推出来了。其实,不仅宝马,奥迪也为改款A1配上了1.0T汽油和1.3T柴油三缸发动机。奔驰虽然未上马三缸机,但据说也将为前驱车型搭载由三缸发动机和电动机组成的混动系统。而不久前,沃尔沃也发布1.5T三缸发动机。当然,除豪华品牌外,福特、PSA、雷诺等都已将三缸机应用于量产车型上。可见,三缸机只会越来越多。
政策推动三缸机盛行
从售价看,豪华品牌不应该如此死抠成本。如今三缸发动机大面积涌现,很大程度是由政策推动而来。2014年2月25日,欧盟设定了一项史上最严格的汽车碳排放控制目标,要求汽车制造商到2021年之前将二氧化碳排放量削减27%。具体为2020年销售的新车平均排放水平不超过95g/100km,如果无法达到,超出标准的车辆将受到欧盟每辆车95欧元/g/km的处罚。这是什么概念呢?如果按照燃烧-排放计算,新车综合油耗需达到4L/100km。
那么,有解决方法吗?当然有,第一,发展纯电动汽车,碳排放为零;第二,应用插电式、增程式、混合动力技术等;第三,直接压缩发动机排量。而对于车厂来说,纯电动汽车成本过于高昂,以及续航里程不佳,无法快速普及;混合动力由于丰田从90年代就已量产普锐斯,并且有长期的技术专利,因此其它车厂的研发成果并不理想。而最直接的方法就是发展小排量发动机,尤其对于拥有比例颇高的大排量发动机的豪华品牌而言,小排量机器的研发势如破竹。
奇数缸发动机振动大
很多人会觉得主流发动机都是四缸、六缸、八缸甚至十缸和十二缸的偶数缸发动机,而不是三缸、五缸或七缸的奇数缸发动机。这是为什么呢?我们就以三缸机为例进行分析。
第一,三缸机的动力输出平顺性不好。因为四冲程发动机一个工作循环内曲轴要旋转720度,而三缸机只有三个活塞,点火间隔角为240度,而四缸机有四个活塞,则为180度。这个差距相比于五缸机(144度)与六缸机(120度)大了许多,因此,在输出线性度上给驾驶者的体验并不好。通常缸数越多越平顺,例如大排量豪华轿车搭载的V8和V12发动机。
第二,平衡振动存在劣势。三缸机的活塞上下运动各自施力于曲轴三个不同的位置,作用力并未抵消,因此通常会采用平衡轴来平衡振动,这会增加重量和成本,并且效果不理想。而四缸机就不存在这个问题,四个活塞分别在进行四个不同的冲程。因此总有两个气缸中的活塞向相反方向运动,产生的振动有相互抵消的趋势。振动是能量损耗的表现,它不仅无效,还带来车身的抖动。如果振动越小,发动机的安静性也就越好。
第三,早期的三缸机并未搭载如此多的技术,并且由于排量小,性能表现普遍不好。而五缸机日渐式微的原因是,定位比较尴尬,在平顺性以及平衡振动方面,逊色于六缸机,因此也越来越少见。同时,虽然五缸机比四缸机在动力输出上更平顺,但在平衡振动方面需花费更多努力,这意味着成本也会更高。所以,当今车坛仍然搭载五缸机产品,基本都是唯性能而论的车,基本不太会考虑成本的问题。当然,沃尔沃曾经也坚守五缸机,虽然优点很多,但无奈成本确实高,慢慢也被4缸机取代。
三缸机实力如何?
放眼全球,目前主流车企大多都已推出了三缸发动机,我们就挑几个比较有代表性的简单介绍一下。
首先,看看在发动机方面屡获殊荣的宝马。它新推出的1.5T三缸汽油发动机,采用缸内直喷、单涡轮双涡管涡轮增压、可变气门正时等技术。根据不同的调校,最大功率在88kW-147kW,最大扭矩则在179Nm-249Nm之间,压缩比为11:1。活塞行程相比N20发动机更长,更注重扭力输出,这也表明其搭载的多是一些偏实用性的车型(如2系、下一代1系、X1)。奥迪A1搭载的1.0T三缸发动机,属于大众EA211系列,最大功率70kW,峰值扭矩160Nm,性能表现较一般。而沃尔沃推出的1.5T三缸发动机,缸体采用铝制材料,运用了缸内直喷、进排气双可变正时技术。可输出132kW的最大功率和265Nm的最大扭矩,性能表现出色。
此外,不得不提福特的1.0T三缸发动机。它采用偏心飞轮来抵消曲柄连杆机构的不平衡问题,并未采用平衡轴,简化了结构。最大功率92kW,峰值扭矩170Nm。对比嘉年华1.5L发动机,功率和扭矩分别上升11kW和30Nm,算是三缸中的明星机型了。
总体而言,现在的三缸机在功率和扭矩方面已非常出色了,这是技术进步带来的成果。说到底,技术的应用必然是由市场需求带动的,消费者喜好、政策法规和客观用车环境等,都能起到决定性作用。毋庸置疑的是,在节能环保等大趋势之下,未来的三缸机的应用将必然会越来越广泛。
政策推动三缸机盛行
从售价看,豪华品牌不应该如此死抠成本。如今三缸发动机大面积涌现,很大程度是由政策推动而来。2014年2月25日,欧盟设定了一项史上最严格的汽车碳排放控制目标,要求汽车制造商到2021年之前将二氧化碳排放量削减27%。具体为2020年销售的新车平均排放水平不超过95g/100km,如果无法达到,超出标准的车辆将受到欧盟每辆车95欧元/g/km的处罚。这是什么概念呢?如果按照燃烧-排放计算,新车综合油耗需达到4L/100km。
那么,有解决方法吗?当然有,第一,发展纯电动汽车,碳排放为零;第二,应用插电式、增程式、混合动力技术等;第三,直接压缩发动机排量。而对于车厂来说,纯电动汽车成本过于高昂,以及续航里程不佳,无法快速普及;混合动力由于丰田从90年代就已量产普锐斯,并且有长期的技术专利,因此其它车厂的研发成果并不理想。而最直接的方法就是发展小排量发动机,尤其对于拥有比例颇高的大排量发动机的豪华品牌而言,小排量机器的研发势如破竹。
奇数缸发动机振动大
很多人会觉得主流发动机都是四缸、六缸、八缸甚至十缸和十二缸的偶数缸发动机,而不是三缸、五缸或七缸的奇数缸发动机。这是为什么呢?我们就以三缸机为例进行分析。
第一,三缸机的动力输出平顺性不好。因为四冲程发动机一个工作循环内曲轴要旋转720度,而三缸机只有三个活塞,点火间隔角为240度,而四缸机有四个活塞,则为180度。这个差距相比于五缸机(144度)与六缸机(120度)大了许多,因此,在输出线性度上给驾驶者的体验并不好。通常缸数越多越平顺,例如大排量豪华轿车搭载的V8和V12发动机。
第二,平衡振动存在劣势。三缸机的活塞上下运动各自施力于曲轴三个不同的位置,作用力并未抵消,因此通常会采用平衡轴来平衡振动,这会增加重量和成本,并且效果不理想。而四缸机就不存在这个问题,四个活塞分别在进行四个不同的冲程。因此总有两个气缸中的活塞向相反方向运动,产生的振动有相互抵消的趋势。振动是能量损耗的表现,它不仅无效,还带来车身的抖动。如果振动越小,发动机的安静性也就越好。
第三,早期的三缸机并未搭载如此多的技术,并且由于排量小,性能表现普遍不好。而五缸机日渐式微的原因是,定位比较尴尬,在平顺性以及平衡振动方面,逊色于六缸机,因此也越来越少见。同时,虽然五缸机比四缸机在动力输出上更平顺,但在平衡振动方面需花费更多努力,这意味着成本也会更高。所以,当今车坛仍然搭载五缸机产品,基本都是唯性能而论的车,基本不太会考虑成本的问题。当然,沃尔沃曾经也坚守五缸机,虽然优点很多,但无奈成本确实高,慢慢也被4缸机取代。
三缸机实力如何?
放眼全球,目前主流车企大多都已推出了三缸发动机,我们就挑几个比较有代表性的简单介绍一下。
首先,看看在发动机方面屡获殊荣的宝马。它新推出的1.5T三缸汽油发动机,采用缸内直喷、单涡轮双涡管涡轮增压、可变气门正时等技术。根据不同的调校,最大功率在88kW-147kW,最大扭矩则在179Nm-249Nm之间,压缩比为11:1。活塞行程相比N20发动机更长,更注重扭力输出,这也表明其搭载的多是一些偏实用性的车型(如2系、下一代1系、X1)。奥迪A1搭载的1.0T三缸发动机,属于大众EA211系列,最大功率70kW,峰值扭矩160Nm,性能表现较一般。而沃尔沃推出的1.5T三缸发动机,缸体采用铝制材料,运用了缸内直喷、进排气双可变正时技术。可输出132kW的最大功率和265Nm的最大扭矩,性能表现出色。
此外,不得不提福特的1.0T三缸发动机。它采用偏心飞轮来抵消曲柄连杆机构的不平衡问题,并未采用平衡轴,简化了结构。最大功率92kW,峰值扭矩170Nm。对比嘉年华1.5L发动机,功率和扭矩分别上升11kW和30Nm,算是三缸中的明星机型了。
总体而言,现在的三缸机在功率和扭矩方面已非常出色了,这是技术进步带来的成果。说到底,技术的应用必然是由市场需求带动的,消费者喜好、政策法规和客观用车环境等,都能起到决定性作用。毋庸置疑的是,在节能环保等大趋势之下,未来的三缸机的应用将必然会越来越广泛。