关于问题3 缸发动机和 4 缸发动机有什么本质的区别?一共有 2 位热心网友为你解答:
【1】、来自网友【非专业车评】的最佳回答:
平心而论三缸发动机与四缸发动机所存在的差异还是很大的,相同的排量造三缸机要比造四缸机的效率更高、油耗更低、平顺性更差(先天)、成本更低。实际上最近这些年来三缸机经历了大量出现,却又悄然离场的过程,这足以得出在消费层面三缸机终究是不受待见的结论。
当然并不是说所有消费者都不认三缸机,只是说能接受三缸机的消费者远比能接受四缸机的消费者少太多,这么去表达相信各位应该可以理解。实际上最近这几年来各大车企重新启用三缸机是完全没必要的,这可以看作是车企在面对油耗、排放规则不断加码时的一种无奈的求生手段,但从目前的结果看来车企并没在三缸机上获得好处。
所以现如今很多几年前配备了三缸机的车型又悄悄换回了四缸发动机,也可以理解成三缸发动机并没有起到本该有的作用。同排量的车子从四缸变成三缸,车子的价格优势不明显、燃油经济性的提升不直接、平顺性问题饱受诟病(智者见智)。再加上咱们国内消费者本身就不喜欢单数,所以最近这些年来三缸发动机的市场表现并不好。
三缸机与四缸机存在哪些差异
首先就是在相同排量下,三缸发动机的面容比要更低。什么是面容比?面容比实际上就是气缸总表面积/气缸总容积。气缸总容积不变时,气缸个数越多,气缸的总表面积就越大,而面容比就越大。举一个非常简单的例子,2.4L 的容积(排量),造 8 缸的面容比>6 缸>4 缸>3 缸>2 缸>?。而面容比越高在发动机运行时热损耗、机械损耗越大,油耗越不理想。
这种理论不难理解,表面积越大等同于散热面越大,运行时产生的热损耗就越多。当然也不能刻意追求面容比,一般而言单缸最佳容积一般在 0.35L-0.5L 之间。市场中大部分发动机的汽缸容积符合这个标准,当然这并不是绝对的,个别机型会存在适当的增幅或降幅。如 4 缸 2.4L、2.5L,或 4 缸 1.2L、1.0L 等等,但 3.0L、3.5L 及以上排量的发动机很难看到 4 缸的。
所以也并不是降低表面积就一定好,所需要考虑的因素同样离不开对燃烧的控制,比如 3.0L 排量造三缸,表面积肯定比六缸要低很多。但单个气缸容积太大,火花塞跳火后所产生的传播路径太长,等同于完全点燃混合气的时间被拉长。如果在这拉长的时间内出现部分混合气的自燃,那么将使得内燃机对爆震的控制能力下降。
当今内燃机控制爆震的理念更多是在混合气出现自燃前完成点燃,火花传播路径越长就越容易增加点燃的时间。而一旦爆震变得难以控制就必然要下调压缩比,这样直接导致效率降低。所以也并不是气缸越少、气缸表面积越小就越好,终究得看范围。比如单杠容积在 0.35L-0.5L 之间。也就是说 1.0L-1.5L 的排量最适合做三缸,单缸容积 0.33L-0.5L 之间。
所以在前些年我们所能看到的三缸机,大都是集中在 1.0L-1.5L 之间,排量在往上提高造三缸就没有意义了。之所以在这个排量区间大力发展三缸机,主要原因在于这个排量区间的车型价格低、性价比高,基本都是走量车型。现如今的油耗规则是用正分或负分乘销量的,也就是说走量车型的油耗高低是最重要的。那些如 4.0L、5.6L 的越野车看上去油耗高,但销量也低,即便负分但因为销量少反而可以忽略不计。
三缸机的抖动相对要比四缸更大
为什么说是相对而言呢?平价内燃机的某种结构是否平顺,我们往往更喜欢通过先天层面去评价,比如 V12、L6、H6 先天就实现了平衡。但同样很多机型先天就不平衡,比如 V10、V6、V8、L4、L3 等等。实际上我们经常接触并开开心心使用的机器也并非是先天平衡的,毕竟市面上开 V12、L6、H6 车的车主并不多见。也就是说绝大多数车友车子上的机器都是通过后天平衡才实现平顺的发动机,比如 V6、L4。
如上图所示 V6 发动机的一、二阶惯性力是平衡的,但一、二阶惯性力拒是不平衡的。而我们从下图中可以看到 L4 发动机存在二阶惯性力不平衡的影响。而 L3 发动机所存在的问题其实和 V6 发动机是一样的,也是一、二阶惯性力拒不平衡。而最讽刺的是 L3 发动机所受到影响的一、二阶惯性力拒居然会比 V6 发动机更小。因为√6>√3,各位读者可以通过上下两图来进行对比。
但消费者能接受经过后天平衡的 V6 发动机并获得平顺的美誉,但消费者却不能接受经过后天平衡的 L3 发动机、并产生剧烈抖动的恶名。所以消费者不接受 3 缸并不是因为抖动与否,而是因为我们不喜欢单数。当然并不是说所有的三缸都不抖,即便液压悬置、双质量飞轮、平衡杆等名词大量应用,但各大汽车品牌终究还是存在技术层面上差异,所以一些三缸机的确是很抖,但也有极为平顺的,同理即便是 V6 发动机也并不是都极致的平顺。
成本上的差异
为了实现平顺,三缸机的确投入了很多平衡技术,如上文提到的双质量飞轮、液压悬置以及平衡杆等等吧啦吧啦,但三缸机的生产制造成本终究还是要低于四缸机,毕竟少了一个气缸以及相应的配件。但这更多局限于生产、制造层面上,如节省的材料、减少的工序等等。但先期的技术投入比如设计一款三缸、如何去做好平衡,这些都比一直生产老机型要高。
所以三缸机早期的成本要高一些,但随着产量越来越高,设计、研发等技术层面的成本将越摊越薄最终忽略不计,之后再生产出的三缸就具备成本更低的优势了。只不过按照目前的趋势来看,很多汽车品牌似乎都没吃到三缸机所带来的红利,市场不接受、很难走量,产品不走量则没办法将前期投入成本摊薄,甚至最近这两年一些三缸车又悄悄换回了四缸。
所以从厂家的角度上看,三缸机这条路并没有走通,而对于那些抛弃三缸重新换回四缸的品牌而言收益一定为负,道理很简单设计研发成本还没回收呢,直接放弃了,所以吃不到利润。而在消费者层面则更多是对三缸机本能、主观层面的厌恶,甭管是否平顺或是否省油,消费者的一句不喜欢就足够将三缸推入深渊了。所以在与油耗、排放要求的博弈中,三缸机这条路几乎到了终点。而在未来三缸机更多会以角色发动机的姿态出现并配装在那些搭载 48V 轻混的车型上,但消费者的不喜欢终究是还是最难以逾越的一道门槛。
【2】、来自网友【车业杂谈】的最佳回答:
谢邀!
看到顶楼的几个回复,清一色地喷三缸机,评论也有好多持一致意见的朋友,好像现在喷三缸机已经成为了一种下意识行为。但我的观点是,其实三缸机并没有说的那么不堪。
首先节能减排是一个大趋势,国内排放法规的逐步升级让各个车企不得不做出应对,就现阶段而言,汽油车采取小排量无疑是最有效的解决方式,三缸替代四缸是大趋势,就如同当年四缸取代六缸那样。所以你可以看到宝马、别克、福特等一系列的合资品牌都推出了三缸机,沃尔沃、领克也即将推出三缸机产品,未来可能还会有更多车企加入到这一行列当中,发展三缸机已经成为排放法规下的一种趋势。
指责三缸机的人无非就针对两点,一是动力不足,二是抖动
首先我们就看看动力,三缸机动力真的就比不上四缸机吗?我们拿事实说话,市面上主流的小排量三缸机车型有英朗、福克斯、思域等,1.0T 排量的它们均拥有 92kW 的最大功率,170N·m 左右的峰值扭矩;再看市面上畅销的小排量四缸机车型朗逸,1.5L 车型的数据仅为 85kW、150N·m,孰强孰弱,高下立判。
再来看看抖动方面,发动机振动是其运动部件工作过程中产生的周期性往复惯性力和旋转惯性力导致的,如果这些力和力矩没有在发动机内相互抵消,那么发动机的支撑部位就会承受这些周期性的载荷,进而产生发动机的振动。
四缸机也存在振动问题,只是 1342 的点火顺序给了它天然的优势,1 缸点火、活塞下行的时候,4 缸正在吸气、活塞同样下行,同时 2、3 缸活塞上行,给了他动态平衡的优势,所以它的振动相比三缸机来说会更小。
而三缸机则不然,前面几位已经把三缸机这一理论劣势阐述得很清楚了,我在这里就不再赘述,但劣势也有解决的方案。
刚刚说了发动机振动来源于活塞连杆组、曲轴飞轮组两者的往复惯性力和旋转惯性力,同时振动来源为发动机支撑点,所以在理论上我们就有两种方式来解决这些振动。
首先从振动来源入手,我们可以调整曲轴上的平衡重,让曲轴的质心位于发动机旋转重心,以此来平衡旋转惯性力。
对于往复惯性力来说,则需要通过增加平衡轴机构来解决振动问题。可见,上述这些问题都是可以缓解乃至解决的。
或许你会说这些东西说起来容易,做起来肯定很难。那我们来看看市面上的三缸机。以别克来说,其 1.0T Ecotec 发动机加了钟摆式双质量飞轮设计,飞轮上额外增加了一个吸振器,通过反向离心力摆动来削弱扭转振动,消除三缸机不平衡的力矩。从不少网上视频可以看到,这样的技术方案对振动的抑制效果非常明显。而宝马的三缸机则通过优化发动机悬置技术,以高自由度的机脚胶来吸收振动,隔绝发动机振动的传导。
尽管三缸机不能做到完全消除抖动,但按目前的技术来看已经做到了很大程度的改善。如果你尝试开一下三缸英朗、三缸福克斯,在行驶过程中与四缸机的差别非常细微,几乎觉察不到。
随着技术的发展,现在三缸机的技术含量,以及所装配车辆的实际驾乘感受,早就不是 30 年前夏利所搭载的三缸机可以相提并论的了。我们也该跳出偏见,更加理性看待三缸机了,真的没必要太在乎缸数,当三缸发动机把体验做的和四缸机没什么差别,却又有更好的性能和更经济的油耗,我们又有什么理由不接受呢?