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三缸机的抖动:真的不是事儿了?

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发表于 2018-8-14 10:47:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
很多老司机一定还记得,老夏利车上那台三缸机那天生的、令人束手无措的抖动,这些记忆在三缸机这个名词上烙下了深深的印记,仿佛提起三缸,必有人说:“抖”。而如今,在新技术加持下的三缸发动机,无论实际体验、动力、油耗还是NVH,都已经有了天翻地覆的变化,各个厂商均加大了三缸的投入研发和推广。
三缸机正在悄然主流化
目前,国内在售三缸汽车品牌已超过20个,并且,各大车企都在增加三缸发动机车型的投放速度与力度。除了在小排量涡轮增压技术领域实力储备雄厚的通用、福特、本田之外,豪华品牌中的奔驰、宝马、以及本土品牌中的上汽、吉利/领克、长安、比亚迪等,也都涉足了这个领域。
据全球领先的美国IHS咨询公司预测,未来5年,国内销售三缸车的汽车品牌预计超过60个,覆盖BMW, Volvo, Volkswagen, Audi, Toyota, Honda, Nissan, Ford, Hyundai, Geely, Lynk&Co等几乎所有主流汽车品牌。
这样大规模的投入和推广,显然是玩真的。三缸机到底有什么魅力能让众多车企纷纷伸出橄榄枝呢?
三缸机的抖动是怎么回事?
三缸机“天生不平衡”这一特征很多人都知晓,如果解释其所以然,内燃机原理课本上有大段的文字可以摘录,但又过于枯燥。
以上为内燃机原理课本拍照截图,想必中学物理没学好的童鞋们是很难分析的了。其实,只要知道大体上的一个规律即可:缸数越多,发动机的振动也就越稳定。
简单说,三缸机因为在物理特性上存在往复惯性力矩,导致其不能像四缸机达到本身平衡,因此会产生“抖动”问题。
三缸机的抖动能克服吗?
在小排量的趋势引导下,缸数下探到3缸,首要解决的正是抖动问题。这是三缸机技术改进和研发的重点,也是难点之一。
最直接的思路是在曲柄上加平衡块,作为配重,保持平衡。除此之外,还有以反向转动抵消曲轴振动的平衡轴设计。别克汽车则创新研发出了钟摆式双质量飞轮,即在传统的双质量飞轮上再增加一个吸振器,其中的呈钟摆型的离心摆往复作用,反向抵消并削减从来自发动机侧主动飞轮的扭转振动,进一步抑制输出给整车的振动,实现卓越降噪。
如果跳过了平衡轴设计,其实还有在发动机结构上“动脑子”的其他点子,比如,PSA的1.2T三缸机采用了一个质量较大的曲轴皮带轮,利用皮带轮的转动惯性抵消发动机的振动;又或者是福特EcoBoost 1.0T三缸机,完全去掉了平衡轴,以偏心式飞轮降低振动效应;而在宝马1系1.5T三缸机上,覆盖有一个厚实的罩子,填充了PUR材料,耐高温且弹性很好,并有足够的缓冲空间,以吸收发动机的振动与噪音。这一点,别克汽车也有类似设计,他们研发了PU发泡一体式发动机罩盖,采用PU发泡一体式设计,非等密度结构分布,美观轻便的同时具有高效的声学降噪性能。
可以说,近几年来,随着车企在减震、降噪方面不断努力,三缸发动机技术的不断成熟,不仅升功率不断提升,扭矩水平的进步显著,在NVH的控制和改善方面也取得了长足的进步。
其中,别克全新一代1.3T /1.0T Ecotec双喷射涡轮增压发动机上创新应用了12大静音减振核心技术和8项整车NVH控制技术,使其达成了堪比四缸发动机的静音水准。

三缸机的发展前景有望打破宿命
我们看到,搭载1.5T三缸发动机为主的国产宝马X1并没有因为采用三缸发动机而被消费者所拒绝,月销量始终在细分市场保持领先。
除此之外,福特、PSA和宝马在欧洲市场销售的1.0T-1.5T三缸涡轮增压发动机产品,从其市场反馈来看,消费者并没有太多关于发动机本身的抱怨,相比之下,更低的油耗、更强劲的动力,以及低廉的售后维护保养费用,也成为搭载这些发动机车型在海外成熟市场颇受欢迎的原因。
这就带来一个值得每家汽车企业深思的问题,消费者的不满,是否真的来自于三缸发动机?无论多先进的技术,如果不能让消费者找到购买需求或消费痛点,就很难被主流市场所接受,中国市场目前小排量涡轮增压三缸发动机在市场推广中所面临的问题,也是消费者对新技术不了解、对缸数的误解、以及对驾驶使用和后期维护保养方面的顾虑。
这种情况,和多年前涡轮增压发动机进入中国市场非常类似,消费者也不喜欢这种排量偏小、涡轮增压的1.4T-1.6T机型,普遍装备在B级轿车和紧凑型/中型SUV身上,甚至初期的1.8T和2.0T发动机进入豪华品牌轿车和SUV产品序列时,也面临着同样的问题。
但是随着时间的推移,目前1.5T左右的排量已经成为绝对的市场主流,2.0T也成为绝大多数在售中大型轿车和SUV的主要动力选择,曾经的大排量V6、V8等,已经成为极少数汽车爱好者念念不忘的历史。
其实,在三缸发动机的研发和技术路径上,各大汽车制造商也基本采用了类似的思路,同类型的产品也会在2019年和2020年大规模进入市场。目前国内已经有超过40款车型搭载三缸涡轮增压发动机,2019年这个数量可能会翻倍。
为什么全球各大汽车车商都选择三缸机作为新的增长点和创新的突破口?原因很简单:对于全球的汽车厂家而言,比各国燃油车禁售时间表更现实和紧迫的压力是以2020年为时间限,各国都推出了相当严苛的车辆油耗和排放法规。 以中国的CAFC法规为例,在2020年,中国乘用车企业平均燃料消耗量的限制标准为百公里要降低到5L;相比之下,欧盟的法规则更为严格,根据2020年二氧化碳排放量指标95克/百公里来折算,2020年欧盟区域销售的车辆,其燃油消耗指标约为4.2L/百公里。
而与此同时,在未来的两三年内,传统燃油车仍然将是市场的主力,1.0-1.5L仍将是市场公认的主流排量区间,在这个区间内,发动机小型化、增压化无疑是车企整体达到排放标准最好甚至唯一的解决方案。而三缸涡轮增压发动机技术的进步,以及其动力更强、油耗更低、更加节能环保的优点使其相比四缸机更加适合未来的市场需求,因而获得众多厂商的青睐,因此,三缸机必将逐步得到市场和消费者的接受和认可,并成为这一区间的主流。

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