《三缸時代》:主流三缸發動機大橫評
【太平洋汽車網 技術頻道】一百多年來,汽車內燃機的發展一直在動力、經濟環保之間尋找平衡點。其中最具爭議性的三缸發動機,不知道從何時開始也變得活躍起來——從80年代紅遍大江南北,然后逐漸被拋棄,到現在又被大家紛紛撿回來當寶貝,難道歷史是在開倒車?
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過去,三缸發動機在普羅大眾的認知里,一直是廉價、低端的象征,大家都覺得缸數越多的車越高級,動力越好,因此,當大家看到諸如V6、V8、V10、W12等符號時,都像打了雞血一樣亢奮。然而,三缸發動機這個不被大家看好的“先天畸形”選手,如今卻得到各大車企頂尖工程師和國際知名媒體的青睞:在年度國際發動機評選當中,1L-1.4L組別的PSA 1.2T和1.4L-1.8L組別的寶馬1.5T混合動力一直穩坐冠軍寶座。它們有一個共同點——沒錯,它們都是三缸渦輪增壓發動機。而在這個排量范圍內,我們日常所見到的大多數四缸機型卻沒有上榜。汽車行業這是要變天了?
往復慣性力矩不平衡始終是三缸的一大缺憾,因此,抖動成為了三缸發動機一直被人詬病的問題,但工程師卻堅信,先天不足可以通過后天努力來彌補。從前(其實也就是十幾年前),只有在A00級別廉價微型車上才能見到三缸機的身影,如今連20多萬的走量車型也在使用,三缸機是自信到膨脹了嗎?
在節能減排的大背景下,縮減排量、發動機小型化成為了大勢所趨,政策的鞭撻讓傳統主機廠不得不馬不停蹄地減排縮缸。92號汽油都直逼7塊5毛了,消費者當然熱衷于看到在不犧牲動力的前提下實現低油耗,而最終出現在大家眼前的三缸發動機,油耗水平真的能如大家所愿嗎?
我們找來了:當年微型車界的傳奇——鈴木奧拓,搭載鈴木1.0L自然吸氣發動機,是過去老舊三缸機技術的代表;目前的三缸機車型中流砥柱——標致408,搭載PSA1.2T發動機,已連續四年獲得國際最佳發動機;20多萬的豪華品牌代表——寶馬3系,搭載寶馬1.5T發動機,在業內經常被當做對比標桿;今年的當紅炸子雞——別克GL6,搭載上汽通用最新Ecotec 1.3T發動機,代表新生代三缸機車型;還有進可運動退可省油的混動車型代表——名爵eMG6,搭載上汽1.0T插電混動系統等8款車型
我們將從振動及噪音、油耗表現、加速性能、行駛品質四大維度進行客觀數據測量以及主觀專業評價,看看目前的主流三缸機車型與前輩們相比,是否有進步,是否值得消費者掏腰包。
本篇文章作為《三缸時代》的開篇,接下來將會先帶大家逛一圈“技術博物館”,看看三缸發動機在技術層面都有哪些改進?為了解決三缸機先天不足的缺憾,聰明的工程師們都做了哪些努力?
三缸發動機最為致命的問題就是抖動,也常常因為這一個問題就讓大家忽略了它的好。如果非要講明白三缸機的抖動問題,恐怕需要另寫一篇文章才能講明白,為了避免看得一頭霧水我們先來簡單了解一下吧。
而每個氣缸的點火順序不一樣,如果將六缸發動機每個氣缸的慣性力/力矩疊加之后合力為零,自身能夠實現完美平衡。四缸發動機主要問題是無法消除的二階慣性力,而三缸發動機由于其缸數為奇數,一階、二階慣性力矩都不平衡,病癥更為復雜,更加棘手。
80年代,天津一汽引進了日本大發微型兩廂車Charade1.0的生產制造技術;接著,經過一次換代之后,天津一汽在此基礎上稍加改造推出了紅遍大江南北的夏利TJ7100,真正實現了“華夏得利,中國人得力”的美好愿景。夏利TJ7100所搭載的正是一臺代號為TJ376Q的三缸發動機(匹配四擋手動變速箱),這臺發動機是基于大發CB系列發動機改進而來的,跟隨夏利直至停產。
這臺發動機排量為993ml,最大功率38kW/5600rpm,最大扭矩75Nm/3200rpm,壓縮比9.5,結構簡單輕巧。具體有多輕呢?你也許想象不到這臺發動機只有92kg!只要兩個成年人就可以把它提起來。不過可別小瞧了這臺小小的三缸發動機,它身上各項技術配置在當時并不落后:這臺三缸直列橫置自然吸氣發動機采用了水冷、頂置氣門、平衡軸以及雙腔化油器等技術。
這些還不夠:為了減輕重量,其氣缸蓋采用鋁合金材料制造而成,火花塞布置在靠近燃燒室中心位置,燃燒室形狀也優化為多球形,以促進渦流提高滾流比,只不過當時計算機仿真分析及技術水平有限,導致燃燒效率的提升也十分有限——畢竟它的存在,是從無到有的跨越,至于從有到優,那便是后浪推前浪的故事了。
雖然馬力小到開著空調上坡都不容易、聲音也十分豪放、抖動程度猶如懶人減脂機,但是生命力卻極其頑強,一度被拿來當做模板研究;后來還有研究人員在這臺發動機的基礎上采用了二次燃油噴射技術,居然還實現了稀薄燃燒!可見這臺發動機的骨骼精奇,天生就是一副練武好料。
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