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    3缸机与4缸机、6缸机存在哪些本质区别,为什么会出现3缸发动机?

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    非专业车评2022-04-29

    最近几年消费者对待3缸发动机的态度逐渐变得理性,不像前些年那般反感,它的优势与劣势各位都懂,所以能认可就买,不能接受就去买4缸,毕竟现如今很多入门车型的3缸、4缸版本是并存的,比如卡罗拉有1.2T的4缸,也有1.5L的3缸,当然3缸版本的价格能便宜一些,所以消费者根据自己的喜好选择即可。

    发动机的振动与平衡

    大多数发动机在运行时都会受到一、二阶惯性力及一、二阶惯性力矩的影响,也就是说真正做到先天平衡的机器很少,无论是几阶惯性力或惯性力矩,只要存在且没有被平衡掉,那么产生的直观结果就是抖动;而真正做到先天平衡的只有(无需配重块、平衡轴以及双质量飞轮)L6、V12、H6等,其余类型发动机都或多、或少的会受到一、二阶惯性力或力矩的影响。

    比如L4发动机会受到2阶惯性力的影响,90度夹角的V6发动机会受到一、二阶惯性力矩的影响(60度夹角的V6发动机一、二阶惯性力矩比90度夹角V6小一半);比较有意思的就是直列3缸发动机也受到一、二阶惯性力矩的影响,且二阶惯性力矩要比90度夹角的V6还要小,各位通过上下两图的对比就能发现先天的V6与L3结构相比较,如果单缸容积完全一样,V6比L3还抖。

    当然鄙人并不是替3缸发动机说好话,仅仅是站在科学、客观的角度上阐述事实,数据对比已经罗列,相信各位读者只要不反智就都能看懂。既然从先天结构上看90度夹角的V6发动机比L3更抖,那为啥广大车友普遍说V6平顺、静谧呢?为啥都说L3发动机抖个不停呢?是不是L3发动机存在某种神秘的力量突破了科学的枷锁,还是因为广大车友对L3的反感忽略了客观事实?

    如上图所示V6发动机无论90度还是60度夹角都是需要安装平衡轴的,没有平衡轴的V6高速行驶时的抖动是剧烈的;3缸发动机同样受到一、二阶惯性力矩的影响,所以L3也要加平衡轴(如下图所示),既然都能加装平衡轴为啥L3就必须比V6更抖呢?或许并不是L3更抖,只是很多消费者因为对L3发动机的恶感宁愿相信L3更抖罢了。

    实际上L3与V6的差异在于车子的价格上,配备V6发动机的车型普遍30万以上,车辆在用料、NVH设计、隔音等方面做得更好,所以即便V6运行时也很抖,但坐在车内的驾驶者感觉不到了,当然这只是个例子,实际上经过平衡块、平衡轴处理过的V6发动机已经很平顺了,那么是不是同样配备平衡轴、配重块、双质量飞轮的三缸机也一样呢?所以三缸发动机所谓的抖动并不在于三缸本身,而是因为往往配备在入门车型上。

    同排量三缸发动机的面容比更小

    三缸发动机的出现并非厂家想降低成本,实际上工业产品服役周期越久,成本摊得就越薄、利润就越大,之所以会产生三缸发动机原因就在于其面容比更低,简单点说就是同样的排量下3缸机比4缸机的燃烧室表面积更小,燃烧室总面积小代表活塞与缸壁间的摩擦功损耗更低,热量散发也更少,这就是理论层面3缸机省油的原理。举一个很简单的例子,某2.0L的4缸发动机缸径、活塞都是86毫米

    总容积=3.14*43*43*86*4=1997215=约2.0L

    总面积=3.14*86*86*4=92893平方毫米

    如果把这款2.0L发动机造成3缸,并保持冲程不变还是86毫米,那么可以计算出新机器的缸径大小。

    1997215立方毫米/3/86/3.14=2465平方毫米

    新半径*新半径=2465

    新半径=约50毫米、缸径=100毫米

    3缸机总面积=3.14*100*86*3=81012平方毫米

    3缸表面积/4缸表面积=81012/92893=87%

    这种比较说明了什么?这种比较可以说明同样的排量,3缸发动机的热损耗是4缸发动机的87%,而基础摩擦损失同样为4缸发动机的87%;这就是为什么这些年来各大车企硬着头皮研发3缸发动机的原因;比如要求平均油耗从百公里5.5L降低到5.0L,采取什么样的方式能最快的实现?增加压缩比不断提高热效率当然可行,但热效率是那么容易提高的么?需要的研发周期太长了,跟不上油耗、排放规则的升级速度。

    在这种情况下最简单可行的办法就是造3缸发动机,同样的排量从4缸变成3缸,理论油耗立刻降低10%以上,油耗可以直接从5.5L百公里拉低至5.0L以下,这样车企就能达标了,不用被罚款、不用去买分了;如上图所示2017年后要求平均油耗逐年降低0.5L,而之前只要求降低0.2-0.3L,可以说在2017年之后数值直接翻倍,各大车企的技术更新及储备已经跟不上油耗标准的升级了。

    就拿2.0L的发动机为例,百公里从10个油降低到百公里6、7个油几乎用了快20年,而现在要求在5、6年内实现,是不是挺无奈?所以并不是主机厂想造3缸机,只是面对双积分规则的无奈选择,在2017之后的年油耗降幅开始翻倍,也正是在那个时间节点开始出现3缸发动机;所以三缸发动机的出现绝对不是巧合,更不是厂家想节约成本,仅仅是一种不得已而为之。

    写到这各位朋友该知道各大车企为什么造3缸发动机了吧,可以看作是加速内燃机淘汰或为新能源汽车让路的一种方式;还是那句话鄙人没有替3缸机说话的意思,仅仅是客观阐述客观事实,各位朋友可以不喜欢,但不能否定客观;3缸机是不是很抖?3缸机当然会抖,但V6发动机比L3更抖。但显然朋友们能接受平衡后的V6,却无法容忍平衡之后的L3,因为人总会相信他们愿意去相信的事情,比如V6很平顺、L3很抖。

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