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為什麼越來越多的車企開始研究三缸發動機?

2017年09月20日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 28 ℃ 次

【知乎用戶的回答(65票)】:

這些問題歸根結底的答案就是發動機小型化。提問者回憶一下,沒人現在在研究自然吸氣三缸發動機吧?

小型化是目前內燃機發展的趨勢,原因在於更小的、功率密度更大的發動機相對能夠降低摩擦損失,從而提升發動機熱效率(輸出功/消耗燃油的低熱值,即W/Q)。至於粗略的原理,可以看我之前對渦輪增壓問題的解答 渦輪增壓提高了熱效率(W/Q)嗎?是提高了動力性還是燃油經濟性?

小型化目前可行的途徑只有通過增壓。不管是渦輪增壓還是機械增壓,即通過提高缸內充量的密度來燃燒更多的燃油,發出更大的功率。

發動機變小了,汽缸數就要縮減。

縮減到多少呢?

目前Ford的1.0L fox渦輪增壓發動機升功率達到了90kW,這一功率基本上能夠驅動市面上絕大多數的A級車,甚至一部分B級車和小、中型SUV。2020年之前,這一功率密度,僅投產的車型來說,可能會達到100kW(Volve Drive-E目前有投產112.5kW的)。

也就是說0.8-1.4L的高增壓汽油機將是未來發動機的主流。

這麼大的發動機要使用幾個汽缸呢?

1個?汽車不是摩托車,一個汽缸的平衡問題怎麼解決?面容比貌似也不靠譜不是?

兩個?兩個和一個除了NVH問題,還都有一個通病——排氣不連續。考慮一個雙缸發動機,排氣門打開提前30度,關閉滯後30度,這樣一個排氣脈衝大概240度曲軸轉角,發動機一個循環是720度,也就是在一個循環中有720-480=240度曲軸轉角沒有廢氣經過渦輪。排氣不連續在自然吸氣發動機中可能不是大問題,可是在渦輪增壓機型中,這240度意味著渦輪端沒有廢氣經過。所以你可以想像渦輪不停地在加速-減速-加速,這樣渦輪的絕熱效率是非常差的。而在壓縮機端,由於轉速在變化,所能提供的壓力和流量也隨之變化,如果把離心壓縮機的工作特性放在壓縮機map上,可以看到是一個靠近喘振極限的圈——不停的靠近又遠離工作極限,意味著必須有較大的喘振裕度才能避免喘振。這增大了渦輪增壓器匹配的難度。另一方面,如果發動機進氣壓力始終波動,怎麼能期望發動機能夠產生平穩的扭矩?扭矩不平穩,震動就大,舒適性無從談起。

仨?240*3=720,剛好,渦輪可以處在比較連續的排氣能量下,工作平穩。(你看到瑪莎拉蒂V6,為啥有兩個渦輪增壓器?BMWV6為啥也是?為啥V6渦輪增壓機型都有兩個渦輪增壓器?現在你明白了吧?不是為了佈置方便。發動機不是搭積木。)

四個?我是1.0L的發動機啊,一個汽缸還沒一個可樂罐那麼大,小點了。

實際上,設計初期要考慮氣缸的面容比等參數來確定汽缸數目,並且要考慮到發動機平台化的需求,並不是1.0L一定要3缸或者4缸,分析過程也不是我上述這樣拍腦袋這麼簡單。但是3缸性能參數可以接受,往下能縮(別忘了今後可能0.8L發動機能發出80kW甚至更高的功率,你的車,額定功率多大?)往上能擴,平台化潛力大,相比4缸少一個缸的零件,何樂而不為?

其實吧,小型化不不節省成本,對比一下同樣功率的發動機,通過增壓進行小型化的發動機一般都比自然吸氣的發動機要貴。但是2020年貴國的燃油消耗率標準是5.6L/100km,不上增壓過不去阿。

【Gocon的回答(22票)】:

三缸發動機的流行只是一個縮影,未來可能還會有兩缸和單缸發動機誕生。

發動機氣缸數呈現越來越少的事態已經很久,從V12到V8然後到V6最後L4,其中伴隨著渦輪增壓技術和發動機技術的發展。

美國福特1.0T 三缸發動機可以拆解後裝到行李箱裡並帶上飛機,小型化和降低成本是每家車企都樂此不疲的事情。

2000年以前沒有諸多的限制汽車廠家一味的追求大排量大動力所以誕生了多缸發動機,而當時的發動機技術多缸意味著能更好的平衡震動保證更好的舒適性。隨著近些年的發展,廠家已經可以很好處理三缸發動機的震動問題,又有渦輪增壓技術加入提升動力,同時氣缸減少帶來了一定程度上的油耗表現。

成本是第一位的,降低成本才能保證競爭力,第二位的是發動機技術的發展。

【米米的回答(0票)】:

很想告訴題主現在三缸發動機的平衡問題已經被德國人解決了……BMV的新型三缸汽車穩定性非常好,動力也很足,完全感覺不到跟四缸的有什麼不同……

【我現在開的就是三缸的我會亂說?】

【譚超的回答(0票)】:

簡單點說 成本 環保 重量 未來是少缸小排量加渦輪的天下 連法拉利都要上渦輪了。。

【jinseng的回答(3票)】:

3缸發動機好像不是什麼先進技術吧!最早的豐田、本田1.0好像都是3缸發動機,2008年的比亞迪F3DM用的也是1.0升3缸發動機。自2012年,福特給自己旗下的1.0 Ecoboost 3缸發動機加上了T,從而取代豐田的1.0升3缸發動機成為International engine 1.0以下組別winner。

至於說現在大家都在研發3缸發動機,其實就是研究怎麼給小排量引擎加T吧!缸數少,排量小,意味著油耗相對較低;加了T之後,1.0-1.2的小排量引擎爆發出的動力足以讓1.6、1.8排量的自然吸氣引擎汗顏。

私以為,這麼小排量的引擎加T已經是「誤入歧途」了,除了升功率的數據好看之外,這東西根本就是歪門邪道,不知道本田為什麼也要趟這渾水(估計都是排量稅「惹的禍」)。

高壓縮比、混動才是王道。

標籤:-發動機 -汽車發動機


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