由于汽油发动机气缸直径和活塞行程的限制,三缸发动机排量不可能做得很大,一般在0.8~1.5L之间 。其实我们对三缸发动机并不陌生,以前的国民神车夏利就是三缸发动机,1.0L的排量,最大功率48kw/6000转/分,最大扭矩89N.m/3600转/分 。其它搭载三缸发动机的车型还有奥托、天津大发微面等 。
当然,这些车型无一例外都被淘汰了,主要原因就是这些车型空间小、配置低、三缸发动机振动大、动力弱 。此后在相当长的一段时间内,主流车型几乎没有搭载三缸发动机的 。那么现在三缸发动机为什么有被重新启用了呢?这主要是因为政策导向的原因 。
现在世界各国都在提倡节能减排,日益严苛的排放法规,限制大排量发动机的发展,并且出台一系列的政策促进小排量发动机的发展,比如消费税 。这个消费税是按照发动机排量缴纳的,是在 汽车 出厂时直接加在车价里面的 。以我们最常见的乘用车为例,排气量在1.0升以下的消费税为1%,1.0升~1.5升消费税为 3%,1.5升~2.0升消费税为5%,2.0升~2.5升消费税为9%,2.5升~3.0升消费税为12%,3.0升~4.0升消费税为25%,4.0升以上消费税为40% 。
所以,排量越小,税费越低,汽车 就越有价格优势 。有人会说了,发动机降排量可以,直接缩小气缸直径或者缩短活塞行程不就行了吗?为什么要减少气缸数呢?从四缸变为三缸,发动机的振动变大,不是更不好吗?其实这就是一个发动机性能选择方向的问题 。打一个不太恰当的比喻:三缸机就好像三个成年人在推一个转盘,四缸机就好像是四个中学生在推一个转盘,虽然四个中学生把转盘推的比较平稳,但是没有三个成年人推的有力 。对于发动机来说,过小的单缸排量使燃烧室面容比增大,导致热损失加大,发动机热效率降低;另外,小排量多缸发动机需要在较高的转速下才能发出较大的功率和扭矩,对于普通的民用车来说是不合适的 。
经过数据分析和实验验证,发动机单缸最佳排气量在0.33L-0.5L之间 。所以你也可以看到,在 汽车 上四缸发动机的最小排量是1.2L,低于这个排量的基本都做成三缸了 。另外,发动机做成三缸,可以大幅度的降低制造成本 。发动机每多一个气缸,就要多一套曲柄连杆机构和配气机构,点火线圈和火花塞也多一个,这些东西的价格可不便宜 。
另外发动机结构上也会更为简化,可以提高生产效率 。此外,还有一些车企的发动机已经形成系列化了,单缸排量固定,发动机排量的增减就是通过增减气缸数来实现的 。这方面最明显的例子是宝马,它家的发动机单缸排量都是0.5L,比如四缸发动机排量是2.0L、六缸发动机排量是3.0L,等等 。继续降低排量,宝马故技重施,减掉一个气缸,变成了1.5L,这就是饱受大家诟病的宝马X1上的B38发动机 。
但是对宝马公司而言,直接减掉一个气缸,研发和制造成本要小很多,并且很多零部件都可以通用,也可以提高生产效率 。所以,使用三缸发动机对车企来说,是很有益处的事情 。此外还有一点也非常重要,那就是三缸发动机体积相对较小,特别是在长度上有较大的优势 。
这种结构使发动机舱内部的布置会更加的从容、合理,前悬架也可以使用更复杂的多连杆 。另外现在有越来越多的车型搭载混合动力,它们一般需要在发动机与变速箱之间串联一个或两个电动机,这样就增加了动力总成的长度 。使用三缸发动机就可以很好的避免这个问题,它的长度较小,可以留出更多的空间安装电动机 。
而高燃效的三缸发动机更是增程式混合动力 汽车 的绝配 。也许有人会质疑,这么小排量的三缸发动机,动力能满足 汽车 的行驶需求吗?在这方面其实完全不必担心,现在的三缸发动机与以前的三缸发动机有很大的区别,最主要是涡轮增压技术的普遍使用,大幅度的提高了三缸发动机的功率和扭矩,使它的动力能够满足现在 汽车 的使用需求 。比如宝马1.5T三缸发动机,功率高达110kw,扭矩高达220N.m,几乎可以媲美四缸机了;还比如本田的1.0T三缸发动机,功率高达92kw,扭矩高达173N.m,比一些四缸发动机还好 。再加上一些特殊的调校,使发动机在较低的转速下就可以发出较大的扭矩,所以这种三缸发动机与以前的自然吸气三缸发动机不可同日而语 。
所以你看,三缸发动机可以在保证发动机动力需求的前提下,既可以降低发动机的制造成本,又可以满足国家的排放法规,还在一定程度上减轻了 汽车 的重量,车企何乐而不为呢?也许这就是三缸发动机应用越来越多的原因吧!不过三缸发动机在工作中振动比较大,这是饱受大家诟病的 。那么三缸发动机的振动究竟是如何产生的呢?我们能不能采用某种技术手段避免呢? 首先我们来看看发动机的振动是如何发出来的 。发动机在工作时,要经历吸气、压缩、做功、排气这4个阶段,其中只有做功冲程产生动力,其余3个冲程不但不产生动力,相反还要消耗部分的能量 。
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