「3缸機」與「4缸機」、「6缸機」存在哪些本質區別,為什麼會出現3缸發動機?

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最近幾年消費者對待3缸發動機的態度逐漸變得理性,不像前些年那般反感,它的優勢與劣勢各位都懂,所以能認可就買,不能接受就去買4缸,畢竟現如今很多入門車型的3缸、4缸版本是并存的,比如卡羅拉有1.2T的4缸,也有1.5L的3缸,當然3缸版本的價格能便宜一些,所以消費者根據自己的喜好選擇即可。

發動機的振動與平衡

大多數發動機在運行時都會受到一、二階慣性力及一、二階慣性力矩的影響,也就是說真正做到先天平衡的機器很少,無論是幾階慣性力或慣性力矩,只要存在且沒有被平衡掉,那麼產生的直觀結果就是抖動;而真正做到先天平衡的只有(無需配重塊、平衡軸以及雙質量飛輪)L6、V12、H6等,其余類型發動機都或多、或少的會受到一、二階慣性力或力矩的影響。

比如L4發動機會受到2階慣性力的影響,90度夾角的V6發動機會受到一、二階慣性力矩的影響(60度夾角的V6發動機一、二階慣性力矩比90度夾角V6小一半);比較有意思的就是直列3缸發動機也受到一、二階慣性力矩的影響,且二階慣性力矩要比90度夾角的V6還要小,各位通過上下兩圖的對比就能發現先天的V6與L3結構相比較,如果單缸容積完全一樣,V6比L3還抖。

當然鄙人并不是替3缸發動機說好話,僅僅是站在科學、客觀的角度上闡述事實,數據對比已經羅列,相信各位讀者只要不反智就都能看懂。既然從先天結構上看90度夾角的V6發動機比L3更抖,那為啥廣大車友普遍說V6平順、靜謐呢?為啥都說L3發動機抖個不停呢?是不是L3發動機存在某種神秘的力量突破了科學的枷鎖,還是因為廣大車友對L3的反感忽略了客觀事實?

如上圖所示V6發動機無論90度還是60度夾角都是需要安裝平衡軸的,沒有平衡軸的V6高速行駛時的抖動是劇烈的;3缸發動機同樣受到一、二階慣性力矩的影響,所以L3也要加平衡軸(如下圖所示),既然都能加裝平衡軸為啥L3就必須比V6更抖呢?或許并不是L3更抖,只是很多消費者因為對L3發動機的惡感寧愿相信L3更抖罷了。

實際上L3與V6的差異在于車子的價格上,配備V6發動機的車型普遍30萬以上,車輛在用料、NVH設計、隔音等方面做得更好,所以即便V6運行時也很抖,但坐在車內的駕駛者感覺不到了,當然這只是個例子,實際上經過平衡塊、平衡軸處理過的V6發動機已經很平順了,那麼是不是同樣配備平衡軸、配重塊、雙質量飛輪的三缸機也一樣呢?所以三缸發動機所謂的抖動并不在于三缸本身,而是因為往往配備在入門車型上。

同排量三缸發動機的面容比更小

三缸發動機的出現并非廠家想降低成本,實際上工業產品服役周期越久,成本攤得就越薄、利潤就越大,之所以會產生三缸發動機原因就在于其面容比更低,簡單點說就是同樣的排量下3缸機比4缸機的燃燒室表面積更小,燃燒室總面積小代表活塞與缸壁間的摩擦功損耗更低,熱量散發也更少,這就是理論層面3缸機省油的原理。舉一個很簡單的例子,某2.0L的4缸發動機缸徑、活塞都是86毫米

總容積=3.14*43*43*86*4=1997215=約2.0L

總面積=3.14*86*86*4=92893平方毫米

如果把這款2.0L發動機造成3缸,并保持沖程不變還是86毫米,那麼可以計算出新機器的缸徑大小。

1997215立方毫米/3/86/3.14=2465平方毫米

新半徑*新半徑=2465

新半徑=約50毫米、缸徑=100毫米

3缸機總面積=3.14*100*86*3=81012平方毫米

3缸表面積/4缸表面積=81012/92893=87%

這種比較說明了什麼?這種比較可以說明同樣的排量,3缸發動機的熱損耗是4缸發動機的87%,而基礎摩擦損失同樣為4缸發動機的87%;這就是為什麼這些年來各大車企硬著頭皮研發3缸發動機的原因;比如要求平均油耗從百公里5.5L降低到5.0L,采取什麼樣的方式能最快的實現?增加壓縮比不斷提高熱效率當然可行,但熱效率是那麼容易提高的麼?需要的研發周期太長了,跟不上油耗、排放規則的升級速度。

在這種情況下最簡單可行的辦法就是造3缸發動機,同樣的排量從4缸變成3缸,理論油耗立刻降低10%以上,油耗可以直接從5.5L百公里拉低至5.0L以下,這樣車企就能達標了,不用被罰款、不用去買分了;如上圖所示2017年后要求平均油耗逐年降低0.5L,而之前只要求降低0.2-0.3L,可以說在2017年之后數值直接翻倍,各大車企的技術更新及儲備已經跟不上油耗標準的升級了。

拿2.0L的車型為例從百公里10個油降低到百公里6、7個油幾乎用了快20年,而現在要求在5、6年內實現,是不是挺無奈?所以并不是主機廠想造3缸機,只是面對雙積分規則的無奈選擇,在2017之后的年油耗降幅開始翻倍,也正是在那個時間節點開始出現3缸發動機;所以三缸發動機的出現絕對不是巧合,更不是廠家想節約成本,僅僅是一種不得已而為之。

寫到這各位朋友該知道各大車企為什麼造3缸發動機了吧,可以看作是加速內燃機淘汰或為新能源汽車讓路的一種方式;還是那句話鄙人沒有替3缸機說話的意思,僅僅是客觀闡述客觀事實,各位朋友可以不喜歡,但不能否定客觀;3缸機是不是很抖?3缸機當然會抖,但V6發動機比L3更抖。但顯然朋友們能接受平衡后的V6,卻無法容忍平衡之后的L3,因為人總會相信他們愿意去相信的事情,比如V6很平順、L3很抖。

偶爾開個黃腔 希望大家開心 థ౪థ


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