為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

賽車 日本汽車 豐田 F1賽車 大眾朗逸 中國汽車消費網 2018-12-05

跟之前的雙離合變速箱一樣,搭載小排量三缸機似乎成了未來汽車發展的重要趨勢。因為天生存在不平衡、易抖動的短板,三缸機在消費者眼中認可度不高,福特福克斯、別克英朗等熱門車都是吐槽重點,但車企依舊對這類產品情有獨鍾,有點“冒天下之大不韙”的味道。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

那麼問題來了,三缸機究竟有什麼魅力讓廠商如此鐵了心推廣?為什麼不繼續縮小四缸機的排量,從而達到節能減排的目的?

▲三缸機的優勢體現在哪?

實際上,這不是汽車第一次集體“減缸”,早些年日產天籟、紅旗世紀星用過2.0L V6發動機,豐田陸巡、皇冠、以及雷克薩斯旗下產品還用過2.0L L6發動機。而現在我們都知道,2.0L的排量全部都是清一色的直列四缸機(L4)。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

豐田陸巡2.0L L6自吸發動機

發生在上世紀末的那次“減缸”與近期的這一次目的是一樣的:其一,提高效率,滿足排放要求;其二,簡化工藝、降低成本。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

這就是熱效率達不到40%的原因

這很容易理解,少了一個氣缸就少了一套噴油、點火、氣門、冷卻、潤滑機構,發動機結構得以簡化,特別是從V6/L6到L4,即使排量沒變,後者結構也更簡單粗暴,重量輕,故障率低。另外,噴射、點火等“外圍組件”少了,發動機的機械損耗自然就少,工作效率自然就高,更容易達到排放要求。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

缸數多、曲軸長、易變形

“減缸”會降低對工藝的要求主要體現在曲軸上,缸數越多,曲軸長度越長,抗衝擊的能力就越差,容易發生變形,反過來,相同材質短曲軸抗衝擊能力就更好,不易變形,相應的,三缸機對曲軸工藝的要求更低。為什麼自主車企很少做六缸發動機,核心原因就是材料工藝不過關,即使做出來V6、L6發動機,也不敢調校成大功率引擎,衝擊太大,曲軸變形,車子就徹底廢了。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

簡單粗暴,工藝要求低

個人覺得,目前廠商大力推廣三缸機最看中的還是第二個因素,因為現在四缸機滿足國六標準其實難度不大,不管是熱效率還是有害氣體排放,三缸機比四缸機都沒體現出什麼優勢。降低技術門檻、工藝要求,還省錢,這在商人眼裡是硬道理。

▲為什麼四缸機不能繼續降低排量?

現在主流的四缸機排量在1.4L-2.0L之間,單個氣缸排量0.35L-0.5L,也就是說,乘用車搭載的汽油發動機單缸排量在這個區間算是比較合理的,單個氣缸排量再大一點,更適合燒柴油,乃至二衝程柴油機,什麼工程車、輪船、潛艇都是這種;而單個氣缸排量再小一點,則適合用於賽車發動機,F1方程式賽車都是1.6L V6引擎,以前還用過V8,單個氣缸排量僅0.2L。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

那為什麼不把乘用車發動機造成賽車發動機那種制式呢?答案很簡單,轉速!

F1賽車發動機為了強大的性能需求,都是動輒破萬轉速的發動機,這不僅僅對發動機的材料工藝要求更高,同時氣缸的制式與乘用車發動機有很大差異。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

轉速高,低扭差,不適合乘用車

賽車用發動機氣缸都是大缸徑、短行程的設定(矮胖型),汽油被點燃後,活塞很快就跑完一個週期,所以很容易拉高轉速獲得高性能輸出,同時也導致熱能利用率很低。往往這邊汽油還沒燒完,那邊活塞說我做工衝程早跑完,已經開始排廢氣了,連帶著沒燒完的剩餘汽油都壓出去了,浪費可恥。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

而乘用車發動機氣缸都是小缸徑、長行程的設定(高瘦型),汽油被點燃後,活塞跑完一個週期用時更長,轉速不易拉高,但對燃燒熱能的利用更徹底。這邊汽油已經燒完了,活塞說等會兒我還要再往“下”跑,壓榨每一分動力。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

大眾朗逸1.2T L4 116馬力

說到這我們應該都能明白了,如果四缸機繼續降低排量,氣缸行程就會越來越短,汽油燃燒熱量利用不徹底,這會影響整機的熱效率。換句話說,相同排量、相同技術應用的L3必然會比L4更省油,並且L3會比L4低扭輸出特性更好。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

標緻308 1.2T L3 136馬力

總之,單個氣缸排量進一步縮小會影響發動機的熱效率和低扭特性,所以三缸機會成為新趨勢。

▲什麼四缸機不能等比例縮小?

說到這有人又要說了,我們不要不要廉價的三缸機,也不要賽車發動機,就把現有四缸機等比例縮小就行了,甚至更細長一點,哪怕貴一點我們也認了。答案是也行不通,問題出在燃料上。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

對賽車發動機來說,我們希望汽油燒得更快更暴躁一些,這樣活塞就可以充分利用燃燒的峰值能量,達到更好的動力輸出,既然汽油成分固定做不到這一點,我們就在添加劑上下功夫。曾經賽車工程師們也確實是這麼做的,早期的F1賽車所使用的燃料包含了大量的添加劑,通常是大量的酒精、苯及航空用油。說白了就是給發動機“嗑藥”,以利引擎爆發出更強悍的動力,不過這種撈偏門的辦法現在已經被禁止了。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

鏡像思考一下,將乘用車四缸發動機等比例縮小,什麼都是微縮版,但汽油還是那個汽油,其燃燒特性是不會變的,汽油燒得太快,活塞跑得太慢,發動機壓根沒法做到線性輸出,根本沒法用,所以還是洗洗睡吧。

為什麼鐵了心推三缸機?縮小四缸機很難嗎?

賽車需要燃燒速度更快的暴躁汽油,配合“矮胖型”的發動機滿足高轉速、高性能需求,反過來的話,乘用車就需要燃燒速度慢一點的溫和汽油,配合“高瘦型”的發動機,滿足低轉速、經濟性需求。無奈汽油的燃燒速度、劇烈程度是固定的,想要達到這種理想狀態,我們需要在汽油成分上下功夫,但目前並沒有什麼添加劑能滿足汽油如此大的使用量需求。

●總結:

歸根結底,因為汽油燃燒過程的固有特性,等比例縮小乘用車發動機是行不通的。堅持要維持小排量四缸發動機時代,其實我們需求的是一種儲量巨大、燃燒更溫和、膨脹比更大的全新燃料。得嘞,我還是去看看隔壁新能源汽車搞得怎麼樣了,或者,你還是穿越到外星球找這玩意吧。

相關推薦

推薦中...