为什么铁了心推三缸机?缩小四缸机很难吗?

中国汽车消费网 2018-12-03 责任编辑:孙永乐 向编辑提问

  跟之前的双离合变速箱一样,搭载小排量三缸机似乎成了未来汽车发展的重要趋势。因为天生存在不平衡、易抖动的短板,三缸机在消费者眼中认可度不高,福特福克斯、别克英朗等热门车都是吐槽重点,但车企依旧对这类产品情有独钟,有点“冒天下之大不韪”的味道。

  那么问题来了,三缸机究竟有什么魅力让厂商如此铁了心推广?为什么不继续缩小四缸机的排量,从而达到节能减排的目的?

  ▲三缸机的优势体现在哪?

  实际上,这不是汽车第一次集体“减缸”,早些年日产天籁、红旗世纪星用过2.0L V6发动机,丰田陆巡、皇冠、以及雷克萨斯旗下产品还用过2.0L L6发动机。而现在我们都知道,2.0L的排量全部都是清一色的直列四缸机(L4)。

丰田陆巡2.0L L6自吸发动机

  发生在上世纪末的那次“减缸”与近期的这一次目的是一样的:其一,提高效率,满足排放要求;其二,简化工艺、降低成本。

这就是热效率达不到40%的原因

  这很容易理解,少了一个气缸就少了一套喷油、点火、气门、冷却、润滑机构,发动机结构得以简化,特别是从V6/L6到L4,即使排量没变,后者结构也更简单粗暴,重量轻,故障率低。另外,喷射、点火等“外围组件”少了,发动机的机械损耗自然就少,工作效率自然就高,更容易达到排放要求。

缸数多、曲轴长、易变形

  “减缸”会降低对工艺的要求主要体现在曲轴上,缸数越多,曲轴长度越长,抗冲击的能力就越差,容易发生变形,反过来,相同材质短曲轴抗冲击能力就更好,不易变形,相应的,三缸机对曲轴工艺的要求更低。为什么自主车企很少做六缸发动机,核心原因就是材料工艺不过关,即使做出来V6、L6发动机,也不敢调校成大功率引擎,冲击太大,曲轴变形,车子就彻底废了。

简单粗暴,工艺要求低

  个人觉得,目前厂商大力推广三缸机最看中的还是第二个因素,因为现在四缸机满足国六标准其实难度不大,不管是热效率还是有害气体排放,三缸机比四缸机都没体现出什么优势。降低技术门槛、工艺要求,还省钱,这在商人眼里是硬道理。

  ▲为什么四缸机不能继续降低排量?

  现在主流的四缸机排量在1.4L-2.0L之间,单个气缸排量0.35L-0.5L,也就是说,乘用车搭载的汽油发动机单缸排量在这个区间算是比较合理的,单个气缸排量再大一点,更适合烧柴油,乃至二冲程柴油机,什么工程车、轮船、潜艇都是这种;而单个气缸排量再小一点,则适合用于赛车发动机,F1方程式赛车都是1.6L V6引擎,以前还用过V8,单个气缸排量仅0.2L。

  那为什么不把乘用车发动机造成赛车发动机那种制式呢?答案很简单,转速!

  F1赛车发动机为了强大的性能需求,都是动辄破万转速的发动机,这不仅仅对发动机的材料工艺要求更高,同时气缸的制式与乘用车发动机有很大差异。

转速高,低扭差,不适合乘用车

  赛车用发动机气缸都是大缸径、短行程的设定(矮胖型),汽油被点燃后,活塞很快就跑完一个周期,所以很容易拉高转速获得高性能输出,同时也导致热能利用率很低。往往这边汽油还没烧完,那边活塞说我做工冲程早跑完,已经开始排废气了,连带着没烧完的剩余汽油都压出去了,浪费可耻。

  而乘用车发动机气缸都是小缸径、长行程的设定(高瘦型),汽油被点燃后,活塞跑完一个周期用时更长,转速不易拉高,但对燃烧热能的利用更彻底。这边汽油已经烧完了,活塞说等会儿我还要再往“下”跑,压榨每一分动力。

大众朗逸1.2T L4 116马力

  说到这我们应该都能明白了,如果四缸机继续降低排量,气缸行程就会越来越短,汽油燃烧热量利用不彻底,这会影响整机的热效率。换句话说,相同排量、相同技术应用的L3必然会比L4更省油,并且L3会比L4低扭输出特性更好。

标致308 1.2T L3 136马力

  总之,单个气缸排量进一步缩小会影响发动机的热效率和低扭特性,所以三缸机会成为新趋势。

  ▲什么四缸机不能等比例缩小?

  说到这有人又要说了,我们不要不要廉价的三缸机,也不要赛车发动机,就把现有四缸机等比例缩小就行了,甚至更细长一点,哪怕贵一点我们也认了。答案是也行不通,问题出在燃料上。

  对赛车发动机来说,我们希望汽油烧得更快更暴躁一些,这样活塞就可以充分利用燃烧的峰值能量,达到更好的动力输出,既然汽油成分固定做不到这一点,我们就在添加剂上下功夫。曾经赛车工程师们也确实是这么做的,早期的F1赛车所使用的燃料包含了大量的添加剂,通常是大量的酒精、苯及航空用油。说白了就是给发动机“嗑药”,以利引擎爆发出更强悍的动力,不过这种捞偏门的办法现在已经被禁止了。

  镜像思考一下,将乘用车四缸发动机等比例缩小,什么都是微缩版,但汽油还是那个汽油,其燃烧特性是不会变的,汽油烧得太快,活塞跑得太慢,发动机压根没法做到线性输出,根本没法用,所以还是洗洗睡吧。

  赛车需要燃烧速度更快的暴躁汽油,配合“矮胖型”的发动机满足高转速、高性能需求,反过来的话,乘用车就需要燃烧速度慢一点的温和汽油,配合“高瘦型”的发动机,满足低转速、经济性需求。无奈汽油的燃烧速度、剧烈程度是固定的,想要达到这种理想状态,我们需要在汽油成分上下功夫,但目前并没有什么添加剂能满足汽油如此大的使用量需求。

  ●总结:

  归根结底,因为汽油燃烧过程的固有特性,等比例缩小乘用车发动机是行不通的。坚持要维持小排量四缸发动机时代,其实我们需求的是一种储量巨大、燃烧更温和、膨胀比更大的全新燃料。得嘞,我还是去看看隔壁新能源汽车搞得怎么样了,或者,你还是穿越到外星球找这玩意吧。


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全部评论(4)

  • 315车友8小时前

    中国联合设计研发的第一代汽车发动机为四缸发动机,800CC的四缸发动机使用在乘用车上,面包车上,价廉物美,油耗低,应继续研发生产使用800CC的四缸发动机。

  • 315车友8小时前

    自行生产发动机,引进生产设备设施,要价廉物美。四缸发动机一般是高级入门标志,价格高。

  • 315车友8小时前

    内燃机旋转有四个过程,二缸、四缸循环进行,都没有抖动;三缸机缺少一个循环缸体,产生抖动,振动,但是价格低,同是1L,每缸容积不同,耗油率和四缸相同,动力下降,不平坦路耗油率上升一些。

  • 315车友4天前

     三缸机相比四缸机尽管比较抖,但也有一些优点。