三缸发动机的诞生,到底是为了什么?

“三缸机能省油。”

自从各大汽车制造商开始将三缸发动机应用在各自产品上之后,我们听到过最多的宣传术语就是“三缸机动力好更省油”。

虽然乍一听也有那么些许的道理,毕竟相比四缸发动机减少了一个缸体,使得它相比四缸机少了一组活塞连杆、配气机构等部件,这样一来发动机在运作时候的摩擦力得到了降低,工作效率也变得更高。

但是经过无数的市场实践后,我们却惊奇的发现有不少三缸机不仅使用感受不如四缸机,且在油耗的表现上甚至大有“吊打”同排量四缸机的势头,即便最终的油耗水准和厂家调教有着很大关系,可单纯从市场的角度而言,如今的三缸机也已经“全面溃败”了。

这可并不是我们坐在家里云出的结论,根据乘联会数据,2019年1-11月国内A级轿车市场总销量前五名依次是:大众朗逸(46.1万辆)、日产轩逸(40.8万辆)、丰田卡罗拉(31.7万辆)、大众宝来(30.2万辆)和大众速腾(27.5万辆)。

从以上这份榜单中不难看出,在目前我国消费者最看重的A级轿车领域,真正的走量车型都是清一色的四缸发动机配置,哪怕将目光下放到前十名,也根本就没有三缸发动机产品的一席之地。

那么造成这种现象的真正原因是什么呢?这就要从三缸发动机的原理开始说起了。

经历过九年制义务教育的朋友们肯定知道,四冲程发动机的做工过程主要分为四道工序,即进气—压缩—做工—排气,缺一不可。而在这个过程中,活塞将会不断进行往复运动,自然也将会有一个向上的力,这就是发动机产生震动的根本原因。

而这时气缸数量多的优势就体现出来了,就拿最普通的四缸引擎来举例,在工作时每时每刻都有2个活塞向上运动,同时还有2个活塞向下运动。以此类推六缸发动机就是3个向上、3个向下,八缸发动机就是4个向上、4个向下。

简单来说,这些偶数缸引擎在当一组活塞向上运动时,也同样会有另外一组活塞向下运动,两者产生的惯性可以相互抵消掉,从而减小发动机的震动。如果你还听不明白,也可以理解为一种“负负得正”的理念,缸数越多震动越小的说法就是这么来的。

而当发动机砍掉一个气缸之后,“负负得正”的环境就随之消失了。我们的主角三缸机在正常做工时要么是2个活塞向上+1个活塞向下,要么是1个活塞向上+2个活塞向下。总之不管怎么变化就是凑不成一对,加之三缸发动机活塞往复运动产生不均衡的惯性力最终会传递到曲轴,高速转动的曲轴也会产生巨大的离心力,同样会加剧发动机的震动。

当然作为消费者肯定不会管你这些理论的,他们需要的只是一台足够令人满意的产品而已,而工程师们为了解决三缸机天生的抖动问题,也是下了不少功夫。

其中最直接最有效的方法就是在曲轴上加平衡块,这样一来,在发动机运转时产生的分力,就会由这个平衡块产生的力抵消,从而起到抑制发动机的抖动的目的。

可这仅仅是解决了发动机上下抖动的问题,实际上发动机在进气-压缩-做功-排气的每一个阶段,发动机曲轴就会转半圈,所以三缸发动机还存在左右抖动的问题。

不过这也并非不可治愈,目前主流的解决方案就是采用双质量飞轮来抑制抖动,由于其钟摆型设计,当双飞轮转动起来后内部依靠离心力呈钟摆运动,从而反向抵消并改善曲轴的扭转震动。

经过了这些操作之后,三缸机终于算是拥有了一个相对还算不错的姿态。然而为了弥补先天的不足,后续增加的大量抑制震动的零件又让发动机的复杂性大大提升,抛开对工艺与成本的影响不谈,单是复杂结构带来的故障率提升就是个大问题。即便是这样,从各个方面来说三缸机的平顺程度仍然是不如四缸机的。

至于三缸发动机省油的说法更是天方夜谭,如果你轻信工信部油耗指数,那么在后续用车时真正的油耗水平一定会让你惊掉下巴。负责任的说,笔者亲眼见到过身边一位购买了三缸国产SUV的朋友在城市路况下开出了13L/百公里的“好成绩”。

另外,主销A级车原本的使命就是日常生活城市代步,却很少有人会告诉消费者小排量发动机最不擅长应对城市的拥堵路段,在低速低扭阶段,动力响应会相当迟缓。若是用双离合变速箱+低速度高转速的换挡逻辑,就能稍微缓解一下该问题的影响。

但实际上当引擎高转速+电气化消耗+小排量+三缸发动机这些问题集合到一起的时候,无论是动力表现还是油耗表现亦或是形式质感,都完全没有办法得到保障。

归根结底,其实三缸发动机的推出对汽车厂家和消费者而言都不是一件值得骄傲的事情,在这背后的最大推手还是内燃机都避不开的排放法则。目前来看,如果说真有什么能够拯救三缸机的,应该就是和电动机组成混动系统,既兼顾了日常代步的驾驶感受,又能降低高速行驶时的用车成本。

不过,三缸机想要翻身,应该不是短时间内能够实现的了。

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