渦輪橫行的時代 1.0T三缸機到底靠不靠譜?

從2013年福特率先在?怂购鸵聿﹥煽钴囆蜕洗钶d了1.0T三缸發(fā)動機,時至如今,短短幾年的時間里,現(xiàn)在已有多家車企推出了1.0T三缸版本的發(fā)動機。像大眾、本田、通用、現(xiàn)代等紛紛推出1.0T三缸車型,國產(chǎn)車也不甘示弱,上汽、長安、吉利、一汽、廣汽傳祺也相繼推出了自己的三缸發(fā)動機。

然而,各國品牌之所以都爭先恐后的研發(fā)小排量渦輪發(fā)動機,完全是為了應(yīng)對即將到來的節(jié)能減排環(huán)保要求。早在2015年的時候,歐盟就規(guī)定:要求到2020年,歐盟范圍內(nèi)所銷售95%的新車,二氧化碳排放每公里不得超過95克,否則廠商將會得到重罰。這一超級嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn),這讓各大汽車廠家不得不拿出相應(yīng)對策,因此三缸小排量發(fā)動機應(yīng)運而生。

一般,市面上我們常見的發(fā)動機缸數(shù)多為偶數(shù),其中最多見的就是四缸發(fā)動機。汽車發(fā)動機之所以被設(shè)計成四缸是因為,發(fā)動機氣缸工作分為4個沖程,即進氣、壓縮、做功、排氣,曲軸每轉(zhuǎn)動720度時,完成一輪的做功。而當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,無論氣缸內(nèi)的活塞處于任何一個工作狀態(tài),四個汽缸就像接力賽一樣,一個缸緊接著一個缸做功,動力輸出連貫順暢,而且,任何時候發(fā)動機左右兩邊的活塞都始終保持對稱,這樣在很大程度上減小了發(fā)動機在工作時產(chǎn)生的不平衡,從而降低了發(fā)動機抖動問題。若如果汽缸數(shù)量低于四個,就無法保證每一個完整的沖程中都有一個活塞做功,這樣就會出現(xiàn)動力輸出的空檔期,因此四缸是保證引擎動力輸出連貫的最低缸數(shù)要求。當(dāng)然,像V6、V8、V10、V12、W12這樣的多缸發(fā)動機的連貫性和穩(wěn)定性自然就不用多說什么了。


而對于3缸發(fā)動機來講,發(fā)動機點火順序為1-3-2或1-2-3。由于氣缸數(shù)量為奇數(shù),同樣曲軸每旋轉(zhuǎn)720度,卻只能有三個汽缸做功,每個氣缸做功曲軸也是旋轉(zhuǎn)180度,這樣就出現(xiàn)了動力的空檔期,前一個汽缸到達(dá)下止點做功結(jié)束,需要等待曲軸再旋轉(zhuǎn)60度,后面一個汽缸才能走到上止點繼續(xù)做功。另外,由于發(fā)動機汽缸運轉(zhuǎn)左右不均衡,產(chǎn)生的慣性力矩得不到抵消,抖動就會變得很明顯。曾經(jīng)華晨寶馬推出過一款1.5T版本的3缸發(fā)動機,后來遭到大量客戶投訴,并表示發(fā)動機抖動難以接受,最后華晨寶馬終于堅持不住了,不得不轉(zhuǎn)手把三缸發(fā)動機生產(chǎn)線轉(zhuǎn)讓給別人。話說,連寶馬這樣的一線廠商應(yīng)對三缸發(fā)動機抖動問題都難以攻克,其它廠商能行嗎?主機廠全力研制三缸機,它的優(yōu)勢又表現(xiàn)在哪里?


吉利代號為JLF-3G10TD的1.0T三缸發(fā)動機
我們先來看一組數(shù)據(jù)對比,其實所有廠商在1.0T發(fā)動機調(diào)校功率上還是各不相同的,其中吉利汽車調(diào)校馬力為最大,而達(dá)到如此馬力,當(dāng)然背后離不開黑科技技術(shù)的加持。吉利這顆代號為JLF-3G10TD的三缸1.0T發(fā)動機搭載了主流的頂置直噴技術(shù),這種技術(shù)不同于側(cè)置直噴,頂置直噴可以使氣缸內(nèi)燃油霧化效果更好,從而達(dá)到更充分的燃燒,不過這樣的頂置直噴設(shè)計對發(fā)動機設(shè)計布局有很高的要求。不僅如此,這款發(fā)動機還配備了雙可變正時氣門技術(shù)、集成式排氣歧管、真空泄壓閥等技術(shù),這些技術(shù)的加載,可以使車輛無論在任何工況下都能擁有最佳的進排氣效率。
不過由于三缸發(fā)動機先天的不對稱性,所以在發(fā)動機抖動上來說是一個不小的考驗,而且,吉利的這款三缸發(fā)動機并未添加任何平衡軸設(shè)計,雖然它還沒正式搭載在任何一臺吉利品牌的汽車上,但就賬面數(shù)據(jù)而言,這無疑是一臺優(yōu)秀的發(fā)動機。不過,即將上市的吉利繽瑞最低配車型將首次搭載該款發(fā)動機,關(guān)于發(fā)動機的抖動問題,待新車上市后,我們會做進一步測試。

福特EcoBoost1.0T三缸發(fā)動機
相比自主國產(chǎn)三缸發(fā)動機,合資品牌福特這臺代號為EcoBoost1.0T三缸發(fā)動機可謂是享譽盛名,它也算是全球第一個將三缸發(fā)動機應(yīng)用到極致的品牌。從2012年到現(xiàn)在福特已經(jīng)連續(xù)多年斬獲沃德十佳發(fā)動機1.0T組別最佳三缸發(fā)動機稱號,在賬面數(shù)據(jù)上,這款發(fā)動機已經(jīng)全面超越1.6L自吸發(fā)動機,而且綜合油耗更低。光從這一點上來看,福特EcoBoost1.0T三缸發(fā)動機已經(jīng)占據(jù)了不少優(yōu)勢。
在發(fā)動機技術(shù)上,福特1.0T采用了和吉利1.0T三缸同樣的頂置中央缸內(nèi)直噴技術(shù)。另外,該款發(fā)動機還使用了空間曲軸、雙獨立氣門、集成式排氣歧管、雙質(zhì)量飛輪、可變排氣機油泵、雙級節(jié)溫器等技術(shù)。其中,最主要的發(fā)動機技術(shù)在于空間曲軸,福特工程師計算得出力矩不平衡的最大值會在1缸活塞運動到上止點后的30°出現(xiàn),所以他們將1、3汽缸的曲軸配重快便宜30°,用來抵消力矩,這樣就相當(dāng)于多了一根隱性的平衡軸,從而降低發(fā)動機抖動問題。
三缸發(fā)動機的優(yōu)勢
1.三缸機質(zhì)量輕、體積小

廠家之所以給A級或A0級轎車配備三缸發(fā)動機,其中最主要的一個原因就是空間問題。我們都知道像A級車或A級以下的車型,車內(nèi)空間是一個具有很大爭議的話題,畢竟軸距長短都在哪兒擺著,如果發(fā)動機艙空間控制不夠理想,勢必會影響車內(nèi)駕駛?cè)藛T乘坐的空間,特別是后排乘客的腿部空間。而同排量的三缸機比四缸引擎體積更小,這樣在一定程度上就減小了機艙的占用空間,將更多空間應(yīng)用到駕駛座艙內(nèi)。此外,三缸機重量也相對更輕一些,這樣也能給前置引擎小型車帶來更好的軸荷分布,使其擁有更良好的操控。
2.更低的油耗
更少的汽缸數(shù)會幫助車輛降低油耗,這一點很好理解。因為汽缸數(shù)少了,噴油嘴也就少了一個,這樣一來油耗自然就會降低。現(xiàn)在市面上搭載三缸發(fā)動機的主流車型,工信部百公里綜合油耗都在5-6升左右。
3.更少的機械摩擦

相比于四缸發(fā)動機,三缸機結(jié)構(gòu)更加簡單。因為三缸機比四缸機少了一套活塞連桿,少了4只氣門和凸輪軸開啟關(guān)閉機構(gòu),所以摩擦部件自然也就減小了。另外,由于缸數(shù)減少,曲軸和凸輪軸也變短了,這些組件都是發(fā)動機摩擦損耗的最主要部件。機械摩擦損失變少了,也變相提升了發(fā)動機的熱效率。
4.更小的渦輪遲滯



現(xiàn)階段,小排量增壓發(fā)動機成了業(yè)內(nèi)的潮流風(fēng)向標(biāo),越來越多的主機廠開始研發(fā)小排量渦輪發(fā)動機,但小排量增壓產(chǎn)生的渦輪遲滯一直是一個很大的問題。一般四缸渦輪發(fā)動機為了減少渦輪遲滯,通常會提前打開排氣閥門和進氣閥門,延遲關(guān)閉,這樣在汽缸換氣時就可以利用氣流的慣性形成“掃氣”效應(yīng)。但這樣做,缺點也很明顯,正因為排氣門的提前打開和延遲關(guān)閉,四缸發(fā)動機的排氣過程就會出現(xiàn)兩個汽缸的重疊現(xiàn)象,如果排氣系統(tǒng)做不好,就會出現(xiàn)嚴(yán)重的排氣干涉問題,影響排氣效果從而降低了發(fā)動機熱效率。而三缸發(fā)動機則巧妙的躲過了排氣干涉問題,此前我們提到三缸發(fā)動機會有一個60度的閑置角,而通常排氣門的提前打開和延遲關(guān)閉角加起來也正好是60多度(提前48度+延后20度),這樣在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中,排氣干涉就會變得很小可以忽略了。因此,三缸發(fā)動機的排氣脈沖正好是連續(xù)的,一個脈沖緊接著一個脈沖,這樣對渦輪形成的加速力比較持續(xù),產(chǎn)生的渦輪遲滯問題也就更小。
5.擁有更好的低扭
同排量的發(fā)動機,缸數(shù)越少,扭矩越高。這是因為當(dāng)汽缸數(shù)量越少時就意味著汽缸直徑更大,想想兩個大小不一的汽缸同時點火,毋庸置疑,肯定是缸頭略大的那個爆發(fā)出的能量更多了。正所謂汽缸的容積就越大,缸徑和沖程也會更大,也就意味著低轉(zhuǎn)速扭矩越大,再配合三缸增壓發(fā)動機更小的渦輪遲滯,所以,同排量的三缸增壓發(fā)動機相比四缸低扭會更出色一些。

京公網(wǎng)安備: