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为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?
2018-09-12 15:10:04 优视汽车

摘要:在未来纯电动车普及以前,燃油车还有很长一段路要走。然而不可否认的是,燃油汽车的小排量化已经成了一种趋势。三缸发动机这个曾经应用在低端货上的技术为何如今广受追捧,又备受抨击。优视会客厅今天请来了厂商、经销商、以及准购车用户,一起来聊聊有关汽车发动机的话题。

那年大排量很流行 那时油价比水低

准购车用户:,我要买的车首先要外观时尚、内部空间充裕、同时动力要好、还要兼顾舒适性。

经销商:上个世纪八十年代以前,在全世界范围内,大家都在玩命的增加汽车的排量,大排量汽车都很好卖。当然,那时候油价也很便宜,也没有所谓环保政策法规这回事儿。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

二十年前 我们的油价也是两块钱一升

汽车厂商:增加动力最简单粗暴的方式就是增加发动机气缸数量和排量,汽车发动机的气缸数从上世纪五六十年代的单缸、双缸发展到七八十年代的四缸、六缸、八缸甚至十二缸。大排量汽车意味着更好的动力,更好的操控性、更大的空间和舒适度。当然,也意味着更高的售价和油耗。(笑)

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

54岁的福特野马是典型的美式肌肉车 如今已经风光不再

然,直到1973年世界爆发了第一次能源危机和经济危机,我们忽然发现经济型轿车比大排量肌肉车好卖了。1979年和1990年两伊战争和海湾战争更是直接导致世界范围内油价暴涨,那些主推大排量的肌肉车的车企要么转型,要么就死掉了。(笑)

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坐在油田上的沙特如今是土豪国家

准购车用户:我们都想到了以经济节油著称的日本车,日本车应该也是从那时候开始慢慢有点名气的吧。

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谁能看出大名鼎鼎的本田雅阁起初是一款经济型轿车

那年开始能源危机 四缸车成为主流二十多年

汽车厂商:经济型轿车的研发首先是开始消减气缸数量。从十二缸、八缸、六缸开始消减,减到四缸不能再减了。再减就不对称了。(笑)

汽车四冲程引擎设计成四缸是很聪明的做法,发动机里面有活塞和曲轴,每个气缸完成一个行程可以推动曲轴旋转180度,曲轴旋转720度为一个周期。四个汽缸就像接力赛一样,一个缸紧接着一个缸做功,动力输出连贯顺畅,所以直列四缸引擎(L4)成为了最常见的动力,四缸是保证引擎动力输出连贯的最低缸数要求。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

经销商:当然,V6、V8和W12缸引擎并没有马上消亡,它们出现在性能车和豪华车身上了。只要你能出得起钱,你就能拥有2.5L V6缸的后驱神车锐志,还有W12缸的神车奥迪和大众辉腾。(笑)

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

汽车厂商:我们常见的小排量汽车多为1.6-2.0排量直列四缸发动机,一般缩写为L4。直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单,好比气缸们站成了一列纵队。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑,稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少,当然也意味着制造成本更低。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

准购车用户:是啊,我在市面上见到的大多数汽车都是四缸的,四缸车的操控性、空间大小以及日常维护都在我可以接受的范围之内。比如我已经习惯了一次拎着一桶4L的机油去做保养了。(笑)

汽车小排量化成大趋势 涡轮增压来救场

汽车厂商:环保法规的升级是无止境的,欧盟要求到2020年,欧盟范围内所销售95%的新车,二氧化碳排放每公里不得超过95克。国内目前的国五甚至以后的国六排放标准会更加严苛。为了适应这一超级严苛的排放标准,我们不得不继续降低汽车发动机的排量。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

汽车厂商:来来来,祭出我们新研发的涡轮增压技术。涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,同时ECU增加气缸内燃油的喷射,增加气缸内的燃烧,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是燃油经济性和排放达到了1.8L发动机的水平。

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电脑控制的缸内直喷可以提高燃烧效率

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涡轮增压原理

汽车厂商:使用涡轮增压发动机的车辆,在动力性能上远高于同排量自然吸气发动机的表现,由于涡轮增压器的介入,发动机进气便不仅是依靠自身的真空负压吸入空气,更有了涡轮增压的助力,将空气"压"入燃烧室,提升了容积效率,使更多的空气与燃料进行混合,在同等转速下,产生更高的动力输出。此外,由于涡轮增压器的应用,使发动机在提供同样动力性能时,涡轮增压发动机可以比自然吸气发动机设计的更加小型化。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

经销商:各路豪华品牌用6缸增压引擎替代8缸自然吸气引擎,用4缸增压引擎替代6缸自然吸气引擎后,小排量化并并不能造成动力水平的降低,否则消费者就不买账了。传统意义上的超小排量1.0升或者1.2升涡轮增压发动机开始取代曾经的四缸1.5或者1.6升自然吸气引擎的位置。

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以大众捷达为例 自然吸气和涡轮增压发动机数据对比

准购车用户:我还是很喜欢自然吸气发动机的线性加速感觉,试驾过几台涡轮增压发动机的汽车,总是感觉涡轮增压接入的时机有点不对。涡轮增压发动机和自然吸气发动机有区别吗?

自然吸气发动机和涡轮增压发动机的设计有区别

汽车厂商:从燃油效率上来说,自然吸气发动机的气缸设计就和涡轮增压发动机存在区别。

汽车的燃油效率跟发动机的平均有效压力(MEP)有关,当单缸工作容积过大或过小,平均有效压力都会下降。传统的自然吸气四冲程发动机,而当单缸容积在500cc左右时,比如缸径接近86mm,冲程接近86mm时,自然吸气发动机的燃油效率趋于理想,发动机能够以相对高效的工作效率进行工作。所以我们通常认为自然吸气排量2.0升左右的4缸四冲程发动机是比较理想的设计,排量3.0升左右采用6缸设定会比较理想,4.0升左右采用8缸比较理想。

而由于涡轮增压发动机进气门处的空气密度增加,以小排量增压压力常在1.2~1.5bar计算,单缸333cc~420cc应该是最佳的单缸容积,所以1.0T的三缸机和1.2T的三缸机,甚至1.5T的三缸机都是趋于最佳MEP的设计,取决于他们的设计增压值。

准购车用户:(苦笑)三缸车,之前开过一些三缸发动机的车,发动机抖动难以接受。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?
为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

汽车厂商:前面我们讲了,发动机每个气缸完成一个行程可以推动曲轴旋转180度,曲轴旋转720度为一个周期。而对于3缸发动机来讲,同样曲轴每旋转720度,却只能有三个汽缸做功,曲轴旋转之和只有540度,这样就出现了动力的空档期,前一个汽缸到达下止点做功结束,需要等待曲轴再旋转60度,后面一个汽缸才能走到上止点继续做功。另外,由于发动机汽缸运转左右不均衡,产生的惯性力矩得不到抵消,抖动就会变得很明显。而且之前的三缸发动机多用在低端车型上,比如比亚迪F0,定位和成本原因导致体验很差。

为什么小排量三缸增压发动机会流行

汽车厂商:之所以使用三缸发动机,其中最主要的一个原因就是空间问题。我们都知道像A级车或A级以下的车型,消费者最关心的就是车内空间够不够,可是轴距长短都在哪儿摆着,为了保证车内驾驶人员乘坐的空间,特别是后排乘客的腿部空间,我们只能在发动机舱上节约空间,而同排量的三缸机比四缸引擎体积更小,这样在一定程度上就减小了机舱的占用空间,将更多空间应用到驾驶座舱内。三缸机比四缸机少了一个气缸,重量也相对更轻一些,这样也能给前置引擎小型车带来更好的轴荷分布,使其拥有更良好的操控。少了一套活塞连杆,少了4只进气排气阀门的开启关闭机构,曲轴和凸轮轴也变短了,机械摩擦面也变得更少,这些组件都是发动机摩擦损耗的大头。机械摩擦损失变少,变相提升了发动机热效率。

准购车用户:我最关注小排量引擎低转速的扭矩表现,如果低扭太弱,车子起步爬坡都非常费力,开过老QQ的车主都知道,大夏天爬坡起步连空调都不敢开。

汽车厂商:小排量涡轮增压引擎有着非常不错的中段扭矩输出。目前市面上在售的一些超小排量涡轮增压引擎的中段扭矩甚至可以达到200Nm,这样的数值是曾经那些1.6升四缸自然吸气引擎望尘莫及的。那么在城市穿梭中加速超个车,可能小排量涡轮增压引擎只需要降一个挡,将转速升至2500~3000转就可以有不错的加速度,而自然吸气引擎大概需要到4000转才能有较好的动力。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

准购车用户:为什么不是小排量四缸涡轮增压发动机?

汽车厂商:同排量发动机缸数越少,每个汽缸的容积就越大,缸径和冲程也会更大,也就意味着低转速扭矩越大,这正是小排量引擎所看重的。低转速扭矩大意味着涡轮介入早,加速灵敏。1.5升以下的的排量当中,三缸增压发动机的综合性能要比四缸增压引擎更出色一些。三缸发动机低速扭矩大使得起步速度快,稍微加点油门涡轮增压便会介入,十分适合在城区频繁加减速的路况。但小排量涡轮增压的扭矩范围窄,动力衰减快的特性,是无法避免的,因而它的高速表现会差一些。

为什么小排量三缸增压发动机会流行?厂家为节省成本?

经销商:传统2.0升以下四缸自然吸气发动机被小排量三缸涡轮增压发动机取代已经成为一个不可阻挡的趋势。三缸车传统的弊病如震动大会慢慢被厂商所克服,这也是国产厂商一个弯道超车的机会,在未来的三缸发动机甚至双缸发动机市场上,希望国产车系能超越进口车系,被更多的消费者所认同。

准购车用户:感谢优视会客厅。

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