隨著環(huán)境和能源問題日益突出,各國政府對汽車發(fā)動機排放和車輛油耗的要求日趨嚴格。2012年,中國國務院已明確發(fā)布了汽車節(jié)能標準的整體目標,要求2020年當年乘用車新車平均燃料消耗量達到5.0 L/100km。汽車制造商如何創(chuàng)新突破,運用領先的技術,在降低油耗和排放的同時不犧牲動力性?三缸發(fā)動機,或許是其中的答案之一。
根據(jù)三缸發(fā)動機的工作原理,工作時兩個缸體同時運轉,另外一個缸體單獨運轉,因此不可避免會出現(xiàn)抖動,整機的NVH噪聲和振動控制不好。同時,三缸與四缸相比,三缸由于氣缸數(shù)少,起步及加速提速性會略差一些,發(fā)動機穩(wěn)定性也相對較差。當然三缸發(fā)動機的優(yōu)點是體積小、質量輕和成本低。油耗表現(xiàn)較好,一般排量較小。
創(chuàng)新技術增持 三缸發(fā)動機缺陷有所改觀
在常規(guī)認知里,三缸發(fā)動機的振動較大,就像用三角形的三個點轉動一樣,軸心距較大,振動突出。一些外資企業(yè)和合資企業(yè)在三缸發(fā)動機方面已有多年研究,各家汽車制造商的新一代三缸發(fā)動機都在創(chuàng)新突破以期解決這一問題。比如,BMW將一根平衡軸安裝在曲軸箱里,由曲軸帶動,旋轉方向與曲軸相反,轉速和曲軸轉速相同,最大限度地消除發(fā)動機的一些振動,保證駕駛格調和樂趣。
BMW新一代三缸渦輪增壓發(fā)動機
“減缸不減技術”,是出于對發(fā)動機輕量化及小型化的需求,也是三缸發(fā)動機或成為主流發(fā)動機的重要支撐。比如BMW的全新一代三缸渦輪增壓發(fā)動機采用世界首創(chuàng)的水冷式全鋁合金渦輪增壓器,排氣歧管和渦輪的殼體采用全鋁合金一體化鑄造技術,也減少了構件間發(fā)生共振的機會。因此,部分解決了三缸發(fā)動機一直備受爭議的“振動大、動力弱和噪音大”三個缺陷。
圖中的B38和B48,便是BMW最新一代三缸及四缸渦輪增壓發(fā)動機。從上圖數(shù)據(jù)上來看, BMW全新三缸發(fā)動機,也就是B系列橫置發(fā)動機序列的B38,排量1.5L帶渦輪增壓,其最大輸出功率為100 kW,峰值扭矩220 Nm,基本達到目前市面上的其他主流品牌同排量四缸機水平。據(jù)華晨寶馬透露,華晨寶馬新發(fā)動機工廠將逐漸增產(chǎn)Bx8發(fā)動機,傳統(tǒng)發(fā)動機N20將于2017年正式停產(chǎn)。也就是說,BMW最新一代三缸渦輪增壓發(fā)動機,將進一步受到重視。
實際上,經(jīng)過工程師的不斷調教,三缸發(fā)動機的大部分振動會被懸置中和掉,車內噪音也可做到和四缸發(fā)動機不分上下。據(jù)悉,和BMW三缸發(fā)動機抑制震動原理不同,福特1.0T Ecoboost三缸發(fā)動機運用無平衡軸設計,在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設計,以簡化結構并獲得更加合理的配重,此外其還通過浸油式正時皮帶的采用,使發(fā)動機的抖動和噪音得到抑制。同時,通過渦輪增壓及缸內直噴等技術加持,三缸發(fā)動機的動力可做到接近四缸發(fā)動機動力。其他推出三缸發(fā)動機的汽車制造商們也作出相應創(chuàng)新突破,試圖改變三缸發(fā)動機在人們心中的固有形象缺陷。
若同款車型分別搭載三缸發(fā)動機和四缸發(fā)動機,如不仔細區(qū)別,一般人正常駕駛不會有太大感官上的區(qū)別。事實上,應對排放法規(guī)及油耗標準的不斷升級等因素,寶馬、奧迪、沃爾沃、福特、雪鐵龍等品牌都在三缸發(fā)動機方向開始布局。
小排量時代 自主品牌試制三缸發(fā)動機
在國家排放標準及油耗法規(guī)日益收緊的環(huán)境下,小排量汽車被寄予厚望。汽車制造商們在發(fā)動機方面結合市場需求,讓新一代三缸發(fā)動機重回人們視野。聚焦到自主汽車品牌企業(yè),將三缸發(fā)動機實際應用的企業(yè)還比較少。有專業(yè)人士分析,主要原因是自主汽車品牌的核心技術競爭力不強,技術水平仍較低。如何解決三缸發(fā)動機的動力及平衡問題,或許仍是難題。
可喜的是,已經(jīng)有自主品牌車企邁出第一步。長安悅翔V7 1.0TGDI于9月2日成都車展正式上市,搭載全新BLUE CORE 1.0T GDI三缸直噴渦輪增壓發(fā)動機。該款發(fā)動機代號為JL372ZQ1,是自主品牌的首款1.0T發(fā)動機。最大功率為85kW,幾乎與1.6L的自然吸氣發(fā)動機相當。最大扭矩172Nm,已經(jīng)達到1.8L傳統(tǒng)自然吸氣發(fā)動機的水平。利用超增壓控制模式,其潛在峰值最大扭矩可達200Nm。
目前,部分1.0T發(fā)動機被相繼應用,消費者對小排量發(fā)動機的認可程度正逐漸提升。推出三缸發(fā)動機車型或許能在小排量汽車市場占得先機。在三缸發(fā)動機量產(chǎn)方面,長安悅翔V7的率先嘗試或能為其他自主品牌帶來啟示。
與此同時,據(jù)了解,吉利自主研發(fā)的1.0T三缸發(fā)動機,代號為JLF-3G10TD,也將量產(chǎn)。上汽剛剛發(fā)布的榮威i6,也會搭載1.0T三缸發(fā)動機,明年正式上市。還有北汽、廣汽、華晨、長城、海馬、力帆這些企業(yè),他們在三缸發(fā)動機的試制已經(jīng)成功。
當然,全部投產(chǎn)仍有時間問題。有專家表示,綜合來看,自主品牌車企的三缸發(fā)動機技術儲備和成熟度相比一些外資企業(yè)仍有一定差距,還需要大步追趕。而我們似乎能看到一股趨勢,小排量時代的三缸發(fā)動機的應用,將會隨著發(fā)動機核心技術升級而日趨廣泛。
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