“市场给我们的选择范围逐渐缩小,很多时候,我只能尽量挑选一个我最能忍受的”。
买车是一件极其痛苦的事情,很多时候始于颜值、性能、科技甚至于品牌本身的号召力,却往往终于一个细微的点,例如滑雪爱好者决定放弃无法后排座椅放倒的全新一代宝马3系等等。减配已经够让人心寒了,换了动力系统或许才是真正的劝退“神器”。
出于环保的考虑,历史遗弃了V6转而进入L4时代,随着近年来全球排放标准越发严苛,取缔四缸发动机的到底会是三缸机还是纯电动又再次引发众人的讨论。
但同时,参与者们也意识到,这个结果最终还是需要交由市场来做决定。就目前来看,国内的三缸机市场呈现两极分化态势,一边是主机厂为迎合全球环保趋势不顾一切地向市场输送三缸机产品,另一边却是消费者的闻“虎”色变。
抖和吵,是三缸发动机永远躲不开的话题,即便是已逐渐被市场所接受的通用、宝马、本田及吉利等各品牌,甚至这其中不乏蝉联多届沃德全球年度十佳发动机,市场舆论及部分消费者仍坚持刻板印象不变。
既然说到刻板印象,那么到底源自哪里?
每每说到三缸发动机,我们总要把1979年推出的首款奥拓拉出来溜溜,不过今天可能需要换一个——八十年代的夏利(TJ7100)。或许再直接一点,那便是其所搭载的日本大发于1977年开始使用的CB系列发动机(国产后具体代号为TJ376(QE))。
众所周知,汽车普遍应用的四冲程发动机工作循环即进气、压缩、做功、排气,四个步骤形成一个完整的四冲程循环,又称之为奥托循环。而每完成一个工作循环,链接连杆的曲轴期间转动两圈,即720度。
对于四缸发动机来说,气缸无论是按照1-2-4-3还是1-3-4-2的顺序进行点火,曲轴每转过180度便会有一个气缸进行做功,这样就可以一个缸紧接着一个缸,保证了动力输出的连贯与顺畅。以动力输出的连贯性和做功对称性来说,四缸是满足条件的气缸数量最小构型,如若再削减气缸数量,则无法保证每一个完整的冲程中都保持至少有一个活塞做功,动力输出便会出现“间隙”,亦不能保证活塞的对称性。
因此,从理论上来讲,三缸机本身结构就在动力连续性和抖振特性方面存在短板。无论是怎么样的做工点火顺序,曲轴在旋转720时,均只有三个气缸在工作,分配到每个气缸便是240度。也就意味着,曲轴每旋转180度,前一个气缸到达下止点做工结束后,还需等到曲轴再旋转60度,下一个气缸才能运行到上止点继续做工,从而出现了动力的空档期。
活塞组件和连杆在气缸内往复运动,曲轴做旋转运动,由此产生往复惯性力和旋转惯性力,但由于三缸机本身结构特性,其旋转惯性力是平衡的,但力矩、一阶和二阶往复惯性力矩均不平衡,如果这两者不能抵消的话,就会产生周期性的抖动,并传给支承引起车身的抖动。
真的没有解决办法吗?
发现问题、分析问题以及解决问题,是每一个研发人员的必要技能。三缸机发展数十年,关于抖动的解决方案早已不止一种,但就目前来看,最常见的依然是通过在曲轴上加平衡块解决旋转惯性力矩不平衡问题,以及通过平衡轴来平衡往复惯性力矩。
(通用全新一代1.3T Ecotec三缸发动机,图源:雪佛兰汽车)
此外,与同排量的四缸机相比,三缸机缸径和冲程往往更大,比如宝马1.5T三缸机的缸径冲程与其2.0T四缸机一致;又如大众EA211 1.2T三缸机的缸径与其1.4T四缸机相同,冲程甚至还较后者更长。而这也就直接导致三缸机在低转速区间容易达成较高的扭矩,再配合更小的涡轮迟滞,往往三缸机可以带来更出色的低扭性能。
三缸机是否会成为未来主流?
或许还是很难。
尽管在欧洲市场,三缸机已成为主流选择,且具有应用覆盖车型广、市场渗透率高等特点,三缸机的市占率已提升至15%;
尽管国内市场中已出现了部分表现不错的三缸机车型;
尽管国六压境;
……
这其中消费者不买账或只占其中很小一部分,而真正关键的仍在于汽车产业头部企业的技术引导上。
中国汽车市场新能源当道,早已不是新闻,多年来的政策扶持,造就了一个百万量级的市场,甚至逐渐影响国际主流车企的新能源进程。同时,双积分政策落地实施,也倒逼车企加速在这一领域的布局。
盖世汽车研究院认为,在汽车全面电动化到来之前,仍存在很长一段时间的过渡期,而这段时间将是技术流派百家齐放的时候,插电式混动、燃料电池、48V微混、油电混动甚至于三缸机都可能会成为主流,但截至目前来看,相比起普及三缸机的积极性,更多主流整车企业仍将重心放在新能源产品的铺垫上。
但也不排除三缸机的其他突破,如与电机搭配,组成插电式混动力。这样既可以利用电机在怠速时及起动时高扭矩驱动车辆避免三缸机工作引起的抖动;较小的体积又可以更好的分配发动机舱空间;较同排量四缸机,三缸机更轻的重量也可以在纯电模式下降低能耗;最关键是,在扭矩达到2000-4000转情况下,三缸机还能充分发挥其高转效率来驱动车辆,以降低车辆功耗。
关于未来,谁又知道呢?或许未来会有新兴技术出现,可以突破能源、技术、成本、基础建设等多重难题,从而取代目前所有技术流派,一统天下。
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