3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
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。
3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
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?
3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
先说结论,所有三缸发动机都是屎。什么?宝马都开始造三缸了?WTF!女神拉的屎就是香的?
先来数数三缸发动机的的原罪:
1.工作状态不平衡,更容易造成震动:由于发动机两边放置的气缸数量不均等,所以在工作中更容易出现抖动,发动机声音或也将更大,虽然采用的平衡轴技术解决了振动强度过大的问题,但其还要比四缸、六缸等发动机的振动水平高。引用某不知名媒体老师的话“点火那一刻方向盘都抖的我看不清了”。
2.反人类的物理美学:四冲程发动机有四个气缸,是不是有一种钦定的感觉?其实这是一种非常聪明且合理的设计,保证一个奥托循环,曲轴旋转720度的过程中,四个汽缸一个缸紧接着一个缸做功,动力输出连贯顺畅,所以直列四缸引擎成为了最常见的动力。而如果气缸数量低于四个,就无法保证每一个完整的冲程(曲轴旋转180度)都有一个活塞在全程做功,这样就会出现动力输出的空档期,因此四缸是保证引擎动力输出连贯的最低缸数要求。
3.成本高。对你没看错,成本高。直列四缸发动机是最为成熟的四冲程引擎结果,技术和制造工艺趋于稳定,而三缸为了达到小排量高输出、以及解决结构不对称所带来的强烈振动问题,需要采用许多新技术。至于均摊研发成本这回事?三缸叉一卖多少钱来着?巴伐利亚机械制造厂在下一盘很大的棋(手动滑稽)。
4.什么?还有优点没谈?看在是女神的屎,就...
三缸机很轻,有利于减轻整车质量;三缸机容积小,有利于发动机舱重新布局;三缸机油耗低,排放少(笑)。
没了。
3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
本质区别就是发动机的NVH,也就是噪音、振动和声震粗糙度,而且这是三缸机的物理瓶颈,用任何弥补手段都达不到同技术年代四缸机的水平。
我敢毫不客气地说,“抖”是三缸发动机的原罪。因为现在的发动机都是四冲程的——吸气,压缩,做功,排气。每进行一个冲程,活塞带动曲轴旋转180度,4个冲程活塞两上两下,曲轴转720,视为一个运转周期。但是,四个冲程中只有做功冲程才推动曲轴加速转动,其余三个冲程都是靠惯性转动,总体上是在减速。这种一快三慢的转速不均匀就会导致震动。
对于四缸机,只要让每个气缸间隔180度依次点火,就可以让曲轴在一个完整周期(即四个冲程)720度里的做功冲程首尾相连。每个瞬间都有一个气缸处于做功冲程,同时4个活塞的位置在任一时刻都是对称的,从而使曲轴转速保持均匀,力矩保持平衡,获得基本的平顺。而对于三缸机,曲轴在一个周期内做功冲程最多只有540度,所以无法保证曲轴在一个完整周期内匀速转动,再加上气缸运转位置永远不对称,平顺性和四缸机比有着先天不足,而且是难以逾越的物理瓶颈,现阶段用任何弥补手段也达不到四缸机的水平。不管气缸点火次序怎么调,三缸机的曲轴始终有180度处于动力中断期,同转速下不仅振动比四缸机大,声浪的颗粒感也更强,更粗糙。随着人们对生活水平的要求越来越高,这种明显影响车子运转品质的现象不是车主想要的。
当然,不同三缸车的NVH也千差万别,甚至同一款发动机搭载在不同车上也不一样。比如宝马的1.5T三缸机,在318上的NVH表现就比X1 18Li和国产三厢118i上好不少,只不过还是比不上四缸的320。
如今N多车企前赴后继地上马三缸机,核心目的就是降低成本。如果有些人解释说是迫于油耗和排放压力不得已而为之,大家可别上当——三缸机本身和省油完全没有因果关系。这种观点其实是在偷换概念,把三缸机和小排量混为一谈。首先,我国工信部现阶段的油耗测试方法采用的是欧洲的NEDC循环。这种方法的测试工况过于温柔,都是缓加速,所以特别有利于小排量涡轮增压车型跑出低油耗。三缸机汽缸数少,往往就意味着排量不大,至少目前乘用车里没有超过1.5L的。所以你看一款车三缸机的工信部油耗不高,那是排量小的功劳,不是三缸的效果。如果是同技术年代、同排量、同进气方式的前提下,三缸反而比四缸更费油。
为什么这么说呢?如果排量不变只减少缸数,尽管三缸机零件数比四缸机少,汽缸数变为原来的3/4,但是别忘了,在同样转速下,它每个气缸的工作量还是四缸机单个气缸的4/3呢(即每个缸工作量增加1/3)。不仅如此,单缸容积、活塞、气门等零件的规格和及其工作量也都是四缸机的4/3。所以这方面实际上并没有节省什么。
这还仅仅是发动机硬件层面的情况,到了实际装车上路之后,三缸机因为NVH的物理瓶颈,对于那些也许很省油但是NVH很差的工况,为了不过分影响舒适性和行驶品质
,主机厂对ECU的标定原则只能是牺牲油耗为平顺让路了。比如低转速高负载(大油门)工况,本来是有利于省油的,但是三缸机在这种情况的振动让人难以忍受,工程师就只能通过变速箱换挡拉高转速等方式来规避这个情况。
下图为发动机万有特性图,坐标内的数字单位为g/kWh,表示产生1kWh能量需要消耗多少克汽油,数值越小说明发动机效率越高。
我自己对比过宝马改款前1.6T四缸的316和现在的1.5T三缸318,它们动力参数一样,变速箱也一样,但318i行驶中的基本不低于1500转,而且稍稍深踩油门就会积极降挡,把转速拉到2000转以上。而316i巡航转速可以低到1100转,转速拉到2000转以上需要油门踩得更深。
之家的实测油耗也很说明问题:316Li用的是老款N13B16发动机,在晴天34度高温下(高温不仅要持续开空调,而且对涡轮增压机的燃效也是不利的),实测油耗百公里7.3L;而318Li的新一代B38发动机在阴天23度舒适温度下,实测油耗百公里7.5L。排量小了,发动机新了,缸数少了,还没开空调,结果油耗不降反升。这就是三缸机所谓的省油?这还没提318Li动力性也比316Li更差呢。
除了降低成本,三缸还可以优化空间,尤其是横置发动机,做成三缸可以缩短发动机长度,机舱的横向空间就能更好地装下当今自主品牌流行的单电机P2结构的插电混动系统。要知道,如今的车企需要大幅提高新能源车的销量,来满足国家的排放政策。单电机P2布局的混动系统恰恰是最能短平快生产的混动结构。这样一来,混动结构的布局空间更宽松了,而电动机平顺、低扭强劲的优势刚好弥补了小排量三缸机动力和平顺性的不足。两者各取所需,还能跑出一个漂亮的工信部油耗,何乐而不为。
如果你问我三缸机值不值得买,我个人的观点是10万元以上就别选三缸了。除非这是你人生第一辆车或者从没体验过当前技术年代10万以上的四缸车。90年代人们能接受三缸夏利,那是因为当时还穷,买个夏利很可能都是搭上了一家好几口人多年的积蓄,能从没车到有车就已经很了不起了,再加上也体验不到更好的车,还讲究啥几个缸啊。但现在,有车已经不稀罕了,而且中低端车型也普及四缸N多年了,这会儿三缸车想来杀回马枪,尤其二三十万的宝马也用三缸。对车企来说,三缸优化了机舱空间,降低了成本,但消费者并没有得到什么好处,行驶品质和油耗还更差了,换辆新车本来图的是改善型消费,怎么越活越回去了?
3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
本质的区别:三缸发动机有三个缸,四缸发动机有四个缸。
这些年,发动机的概念与之前有很大的不同,很多概念也被颠覆了,从这个角度对三缸或者四缸的理解就有所不同。
英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔提出了著名的摩尔定律,即芯片的性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一倍。
汽车行业怎么样?随着四化(电气化、智能化、互联化、共享化)的日益加深,日渐体现出强大的摩尔定律,作为汽车的心脏-发动机也不例外。
2019年中国十佳发动机发布,上汽通用Ecotech 1.3T发动机上榜,值得一提的是这款发动机功率达到了121kW,最大扭矩达到了240Nm,并且大扭矩转速从1500-4000rpm,相当宽,对加速性有着不错的表现。
反过来想想,更小的排量、更优秀的动力表现、更清洁的排放,这就是汽车行业的摩尔定律了,全依赖科技的加持。
汽车发动机性能与排量不再单纯成正比,而且有成反比的趋势,Ecotec发动机1.3T排量发动机性能超过很多2.0升发动机,汽车的摩尔定律,凭啥?
凭的东西很多,最大的依靠是聪明的大脑:发动机的控制器,原来的控制器都巨大的晶体管子,几年前开始用八位控制器,芯片摩尔定律性能翻番,现在Ecotec发动机控制器都用上了两个核的芯片,每个核都是32位,能够足够聪明去协调各个零部件肢体工作,汽车的摩尔定律就这么实现的。
仅仅芯片还远远不够的,否则英特尔就是牛逼的车企。这里面有很多,包括:能够根据实际工作状态调整的主动热管理技术(ATM),简单地讲,原来不管你发动机是热是冷,都给冷却,现在该热的时候给你热,该降温的时候给你降温,大脑控制的好,下面的肢体敏捷给力,自然就好了。
3缸发动机和4缸发动机有什么本质的区别?
很荣幸能回答你的提问!
现在使用三缸发动机的车型越来越多,但就目前来看几乎都在一个尴尬的处境,那就是不被认可,即便是宝马也一样,相比于四缸发动机确实有着一些设计上的不同之处,下面就一起来看一下。
三缸发动机在运行的过程中,三个活塞的往复运动始终不会处在平均的反方向上,这样产生的震动就不能很好的抵消,同时也形成了更大的噪音,这些问题几乎是先天性的,很难去完美的解决,虽然现在很多新发动机在抖动和噪音上看似处理的还可以,但是时间长了这些问题就会凸显出来,而四缸发动机就避免了这些,不存在上面所说的问题,这是两者的主要区别所在。
三缸发动机最开始的初衷是省油,但是很多车型应用以后,明显出现了小马拉大车的现象,实际上一趟跑下来发现油耗根本没省多少,即便是真的能省一点油,但是到了换车时明显不如四缸的更加保值,那当初省的那些油从经济层面来看,几乎没有任何的意义,期间还承受了噪音、抖动以及动力不足等烦恼,所以三缸发动机现在的认可度很低,长期来看不如选择四缸更加的踏实省心。
希望以上分析能对你有所帮助!
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