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还在认为三缸发动机动力小、抖动大?大家是时候改观了!

  

曾几何时,三缸发动机是“动力小”、“抖动”、“噪音”的代名词,人们对它的态度跟老师对待班里“坏学生”很像。也难怪,国人被曾经的“神车”夏利三缸发动机都洗脑了。夏利使用的三缸发动机代号TJ376,其实是大发汽车(日本车企,1998年被丰田收购)在1977年发布的CB系列发动机。1977年的技术自然是较为落后,也难怪这款发动机被称为“马路男高音”。

  

“大名鼎鼎”的夏利TJ376

宝马1系、X2等车型上配备三缸发动机时,有多少人在一旁破口大骂。纵观各大车厂对3缸发动机的态度,实际上是相当的暧昧。虽然三缸发动机有一大堆众所周知的缺点,最重要就是“B”格低(国人有多缸即正义的思想基调)。但从理论分析,三缸也有诸多先天优势,不然你真当各主机厂的工程师吃饱撑了跑去研究三缸吗?

  

法拉利在1994年就开始推出的试验三缸引擎F134 2T,1347cc排量,直列三缸,130HP@5000rpm

下面请允许我抛书包,分析一下为什么大家都说三缸机“抖”呢?首先我们要知道,对于一组曲柄连杆机构振动的激励源有好几个,真的详细完全的分析,《汽车振动与噪声控制》里面整个章节都在讲,接下来我们划重点。

  

  

看不懂吗?没关系,后面我们会说人话

我们先搞清楚单缸发动机的“振动激励源”(人话就是:引起发动机“抖”的罪魁祸首):

1、 气缸内的气体压力:不要以为只有做功冲程燃烧的气体才会引起振动。其实,只要气缸与曲轴箱有压强差,就会对发动机产生使其振动的力和力矩。

  

2、 曲柄连杆机构的惯性力:活塞、连杆和曲轴这三大件是有较大质量的,而且在发动机运转时,他们的运动速度是非常快的。这时,发动机机体作为固定着曲柄连杆机构的壳体,承受着两部分的惯性力,一是活塞往复运动的惯性力;二是曲柄旋转的“离心”惯性力(在理论分析时为了简化,常把连杆质量简化到活塞上和曲柄上)。

  

3、 除了质量较大的曲柄连杆机构配气机构等运动部件,同样会产生惯性力,同样会产生振动。不过对比起曲柄连杆机构这“第一犯人”,这些只能算“帮凶”。

  

后面的就比较好理解了,发动机的振动就是各个缸的合力和合力矩。由于不同缸数发动机的点火间隔不一样,会产生相位差。相位差会导致合力呈现不同的特性,所以有些缸之间的振动是会互相抵消,而有些则会互相叠加,使振动更严重。

  

对于各个厂家采取的手段,大家可能会看得云里来雾里去。但其实归根到底,这些类似“平衡轴”或“偏心飞轮”等手段,原理就是产生额外的“振动”,去抵消原有的振动。

  

其实平衡轴并不是三缸发动机特有

直列四缸发动机和直列三缸发动机同样不做平衡处理的条件下,都会抖。所以在抖这个问题上,直列四缸发动机优越感从何而来?直列三缸发动机也无需自卑。(直列四缸发动机活塞往复运动二阶惯性力是无法自身抵消;偏偏直列三缸发动机活塞往复运动惯性力和旋转惯性力能自身抵消。)何况从理论上,大部分的振动都可以用相应措施抵消掉。不过,这会导致发动机内结构过度复杂,所以工程师们都在努力找出最优化的解决方案。

  

  

直列四缸发动机和直列三缸发动机有不同的振动形式

那最近三缸发动机为什么会咸鱼翻身呢?主要是在节能减排的大环境下,发动机排量化是大势所趋。 在涡轮增压技术还没大行其道的以前,三缸发动机动力不足,如果花大时间去研究怎么消除振动,这些成本显然不会有太多消费者愿意“买单”。那今时今日的三缸发动机有什么优势呢?

  

  宝马i8的三缸发动机升功率达到154匹/升,以后都不能小看三缸发动机

三缸发动机首先有个最直观的优点,就是小排量带来的油耗低、体积小的优点。其次,由于少一个气缸工作,运动部件之间的摩擦负功将降低,能减少能耗。而且,三缸发动机各缸间相位差为240°(720°/3),排气冲程理论180°曲轴转角,再加上排气提前角、排气滞后角,排气冲程就有大概240°左右的曲轴转角。所以,三缸发动机各缸之间的排气干扰比四缸发动机要小,这对涡轮增压是非常“友善”的特性。而涡轮增压又能提高发动机功率输出,得益于涡轮增压技术的成熟,三缸发动机重新焕发活力。

  

就拿较早使用三缸发动机宝马为例,在i8上就配备了升功率可达154匹/升的1.5T涡轮增压直列三缸发动机(法拉利458 Italia 4.5升V8发动机升功率为125匹/升),你还敢说三缸发动机“弱鸡”吗? 而平顺度方面,各大厂家也出尽法宝。例如别克GL6用的就是1.3T的直列三缸发动机,敢在MPV车型上使用直列三缸发动机,可见厂家对解决三缸发动机抖动问题上是相当积极的态度。看来,以前班里的“坏学生”也有机会当上“三好学生”哦!

  

auto.sohu.com true 爱车兵团 http://auto.sohu.com/20180217/n531080820.shtml report 13301 曾几何时,三缸发动机是“动力小”、“抖动”、“噪音”的代名词,人们对它的态度跟老师对待班里“坏学生”很像。也难怪,国人被曾经的“神车”夏利三缸发动机都洗脑了。夏
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