三缸发动机难言之“抖”

来源: 车迷 
后市场|2018-03-24 22:59:35

人们大约20世纪80年代开始就提出新能源汽车的概念,在2004年雷克萨斯推出了第一代混合动力车型RX400h,受售后服务以及充电桩、道路应急、保险理赔等配套设施所限,国内在近三年才迎来了电动汽车的大幅增长。那么,是不是燃油汽车就此终结了呢?

当然不是,为了在节能减排、绿化环保的主流思想中存活,近年来各大车厂陆续推出了新一代的小排量三缸增压发动机,今天就来谈一谈那些颇具争议的三缸发动机。

三缸发动机最早是应用在A0级小型车上的,由于成本问题,A0级小车搭载三缸在某种程度上可以说是必然的做法。对应的消费群体既然能接受A0级车型的整体品质,那么对于三缸机的抖动应该也是可以接受的。

目前各大车厂推出的三缸发动机的排量主要集中在1.0T~1.5T区间,其中颇具代表性的有大众1.0T、雪铁龙1.2T、通用的1.3T、宝马的1.5T等。从发动机的输出功率和峰值扭矩上来看,这些小排量三缸增压发动机几乎获得了1.6L~2.4L排量的四缸发动机才能达到的动力输出水准,同时三缸发动机的燃油消耗量和废气排放表现也更为优秀,轻轻松松达到国家排放标准

因此,在三缸发动机横空出世的一刹那,终于给对纯电动汽车心存顾虑的车友打了一剂强心针。在短暂的兴奋激动之余,不少车友在遨游了网络世界之后,又有了新的疑虑。因为网络上铺天盖地的关于三缸发动机抖动的描述,瞬间将车友抢购的欲望降格为观望。

 

三缸发动机为什么抖?

那么三缸发动机究竟抖不抖呢?小编告诉你,抖是肯定的,因为三缸发动机的气缸布局不是一个高度对称的结构。四缸发动机为什么不抖呢?因为四缸发动机每个气缸之间的相位差是180°,四个气缸中1缸和4缸向上运动时,2缸和3缸向下运动,这种情况下发动机不会左右晃,再加上相应的减振附件,整个四缸发动机几乎就是没有抖动的。

▲四缸发动机活塞运行位置示意图

 

三缸发动机每个气缸之间的相位差是240°,三缸发动机工作时总有一个气缸在单独做功,没有一对同上同下的活塞,三个气缸中1缸和3缸会不规则地上下运动,产生的惯性力矩得不到抵消,抖动就这样产生了。所有奇数缸发动机都存在这个问题,五缸发动机也一样,只不过五缸的没三缸那么明显,这就是三缸发动机抖动的根源。

▲三缸发动机活塞运行位置示意图  

 

三缸发动机什么时候抖?

既然三缸发动机的抖动是客观存在的,那么究竟它什么时候会抖呢?是像网友臆想的那样无处不在的抖么?

这里要告诉大家,三缸发动机的抖动并非存在于汽车的行进过程中,只是怠速的时候排气管的声音不太规则甚至还有点吵,大多数的抖动主要发生在汽车起步和蠕行的时候;还有就是突然增加负载也是最容易感受到抖动的时候,例如行进中将空调、音响打开(令负荷更大)、关闭。
 

三缸发动机的抖怎么来消除?

宝马B38型1.5T三缸发动机在三缸领域表现卓著,他们在NVH特性研究上着实花了大气力。

为解决振动问题,宝马的工程师将一根平衡轴安装在曲轴箱里,由曲轴带动,其旋转方向与曲轴相反,转速和曲轴转速相同,最大限度地消除发动机的振动

对于噪音问题,宝马的工程师又在发动机的每一个面都增加了高品质的隔音罩,甚至连油底壳都没有放过,着实有效地改善了三缸发动机的缺陷。

在通用研发的1.3T Ecotec涡轮增压发动机上,工程师采用了一系列设计来抑制发动机的抖动和噪音。

首先,在传统双质量飞轮上增加一个“吸振器”,通过钟摆式的离心往复摆动,抵消来自发动机侧主动飞轮的扭转振动;其次,优化平衡轴齿轮与曲轴齿轮啮合部分的弹性解耦单元,消除齿轮啮合的冲击;最后,配备静音正时链条,传动时入齿更柔和,冲击更小。毫不夸张地说,通用这台1.3T三缸涡轮增压发动机在怠速状态下的振动几乎和四缸发动机完全一样。

 

三缸发动机还有没有未来?

这里就不一一赘述各大厂商具体的技术手法,更无法逐一进行对比,毕竟“抖”是一个综合性的使用感受,几乎无法客观量化评价。

总之,对于三缸发动机的抖动问题,各大厂商也都竭力通过机械手段进行减振处理,但其实,无论是最早的摩擦式减振器、偏心质量飞轮还是目前多数厂商普遍采用的平衡轴,都无法真正从根源上消除三缸发动机的抖动问题,只能是在外围兜圈子,尽量通过NVH抑制手段来控制传导到驾驶舱的抖动和噪音。

一般来讲,刚买到的新车肯定不会抖得那么明显,但随着行驶里程的增长,抖动可能会不可避免地越来越明显。  

同时,三缸发动机的弊端并不能仅靠增压系统来弥补,虽然动力从参数上看变得更为强大,但老一代(如奥拓1.0)三缸发动机存在的机械特性和缺点在如今的现代三缸增压发动机上依旧隐约存在。

可以预见,未来某一天,当电动涡轮技术真正普及,小排量四缸电动增压发动机极有可能重新取代三缸增压发动机,因为那会带来更好的体验,或许那才是小排量增压发动机的终极方案。

就目前来看,三缸发动机确实可以做到省油且动力不弱,不少人过于担心三缸发动机的抖动,即便如今的技术已经把三缸发动机在各方面都做得近乎完美了。无论我们认可与否,三缸发动机注定会在一个时期内大量抢占属于它的市场份额。随着越来越多的三缸发动机投入市场,估计人们对三缸发动机固有的印象也会逐渐转变,但这也得需要一段时间。