最近和朋友聊到這兩年的變化,提到了三缸機,發現大家還是有幾個誤區,於是也就想重新談談這個事。那麼,作爲“被選中”的三缸機,有什麼不一樣,又應該如何做呢?

三缸機確實有一個很容易被注意到的特點,就是“少了一個氣缸,少了一套活塞連桿”,成本是原來的3/4。看起來很有道理,但其實毫無意義。氣缸減重1/4,以及一套活塞連桿的成本確實是被省下來了,但他們的採購成本與新興的電控零部件相比,實際上非常之低。

舉個例子,一套活塞連桿就是幾十塊錢,缸體缸蓋曲軸凸輪軸等等,一個氣缸的對應差異大概是10+kg,成本大約是三百,此外還有一套氣門,全部加起來,三缸機的結構大約能夠降本400-500。

但在燃燒的改善上,一項SIDI就得花去700,熱管理模塊得要300,EGR得再加上600,以及其他等等技術內容,一臺能夠達到四缸機舒適性,且充分發揮其油耗特點的三缸機,需要新增1000-2000的成本。

這些還沒有考慮研發過程中所花費的預算------三缸機只是一種被選中的路線,與降本、低廉無關。

重點不在於它少了什麼,而在於它多了什麼。

可以說,一臺好的三缸機需要兼顧新時期高效燃燒、以及智能電控的兩個特點,於是就衍生成了對應的技術羣。

燃燒與電控,以市面佔比最高的通用EcoTec爲例------在整個發動機小型化的浪潮裏,三缸機的市場份額將持續擴大,而未來的一段時間內都將以美系最高,其背後主要是通用別克與通用雪佛蘭的支撐。

這幾年燃燒理論在量產上最大的進展之一是“快速燃燒”,需要流量係數與滾流比的權衡,再一個就是GM已經在使用的35MPa。這個數字的意思是,以350倍的大氣壓力,將燃油噴射進入到氣缸內部,在這種極高壓力的支持下,燃油可以霧化爲直徑僅有8μm的小顆粒。這項技術需要通過油軌壁厚的增加與高壓油管的材料升級來實現,同時爲了保障噴油霧化時的一致性,噴油器需要使用新的激光打孔技術------無一不是成本預算的升級。它能帶來什麼呢?

油滴霧化得越好,顆粒越小,其與空氣接觸的表面積就越大,意味着燃燒就可以更充分。這項技術實際上是真·國六b發動機的核心------燃燒前處理做得好,後續排放很低,根本無須進行處理,反之由國五發動機升級爲國六的情況,一般前處理沒有太多變化,都是在後處理進行補救。是否使用顆粒捕集器GPF,是很容易分辨這兩種情況的一個特點。

爲什麼特地提到這個事情呢?因爲很多合資廠家的新一代機器在國外已經量產,但是國內還未進行升級------這意味着看起來你的車是2019款,實際上它的心臟屬於2014,甚至更遠的時代,它可能只是針對國六b進行了一些處理。

而對於發動機來說,油路之外最重要的就是氣路,GM Ecotec在氣路做的一個非常重要的創新。

簡單來說,不論是Tripower也好,還是Skyactiv提到的奧拓-ATK雙循環也好,或者本田賴以成名的VTEC也好,本質上都是在解決由於機械結構的限制而產生的氣路矛盾------晴天我們穿球鞋,但暴雨天出現顯然雨靴是更好的選擇。當發動機在不同的工況當中變化,轉速由低到高時,它對空氣的需求是不一樣的,而進排氣所使用的凸輪軸是完全沒有彈性和變化餘地的金屬結構,爲了兼顧魚和熊掌,廠家的做法是既備着球鞋,也備着雨靴。但是Tripower的“Tri”,我們都已經知道是什麼意思,在魚和熊掌之外,還有着另外一種模式,就是停缸。通過變缸實現的節油效果,非常可觀。

儘管承載這項技術的EcoTec-2.0T,但對於普通的VVT,也採用了目前市面依舊較爲領先的中置式凸輪軸。進氣側採用TA(torsional assistant,利用凸輪軸的扭矩波動作爲助力)技術,排氣側採用行業領先的CTA(camshaft torque assistant,凸輪軸扭矩驅動)技術,利用凸輪軸軸承摩擦產生的負扭矩來驅動VVT(可變氣門正時),降低對機油壓力的需求,加快VVT的響應速度,保證最佳進排氣效果,提升燃燒效率。並且可使發動機在不同工況下保證良好的燃油經濟性的同時工作在高效區間。

刨去油與氣,發動機外圍附件最重要的其實是冷卻和潤滑兩大系統。而這兩個系統常常又密不可分------他們的精髓是熱管理。以往的發動機常常用的是機械水泵與節溫器。這種方案常常導致冷卻液的供應與轉速有關,而與負荷無關。另外是節溫器受限於石蠟的物理特性,響應比較慢,也無法精準地對水溫進行控制。再者,他們往往被設計在一個缸體缸蓋串聯的方案裏,缸體與缸蓋的需求因此被混爲一談------而實際上缸體想要高溫,缸蓋想要的是低溫。

EcoTec使用的熱管理方案可以說是冷卻系統最後的形態,首先是缸體缸蓋分流,解決其需求不同的矛盾。其次是電子水泵,將冷卻液的供應與發動機解耦,不僅在高轉速低負荷時,可以供應低流量避免能量浪費,也可以在低速高負荷的時候提供高流量,避免過熱的問題,十分靈活。再就是熱管理模塊,可以實現多個冷卻支路的流量無級控制,用以配合對缸體、缸蓋實現精準的熱管理。

精確的熱管理要實現的,不僅僅是避免過多的熱量消耗,其本質上是改變整個熱平衡,將傳熱損失變成有效的能量輸出。至於快速暖機,機油加熱等等,這都屬於順帶得到的技能了。

想象一下,冬天的東北,別人20分鐘暖風不熱,而你只需要10分鐘,是什麼概念?

當然,還有許多其他的技術比如全可變排量機油泵,電動放氣閥,發動機與CVT的搭配等等等等,就不多提。

實際上對於車主而言,是什麼機器不重要,重要的是體驗是否完好。這不僅僅是對於三缸機,哪怕是新能源都是一樣的。比方說,純電車充電及其方便,速度超快,可靠性極好,那麼在完全超出燃油車體驗的背景下,大家肯定都會買純電車。對於三缸機來說,只要它能給出與四缸完全一樣的NVH、動力感受,並且發揮出其低油耗的特點,我認爲它就是一項好的技術,並且被值得擁有。事實上,今天的GM意義上就完成了這件事。

根據車雲網聯合中國汽車流通協會發布的《2019中國小排放量發動機市場趨勢於使用滿意度白皮書》調查,實際車主使用體驗與對三缸機的認知存在着比較大的誤差。比如使用前有41.37%的比例用戶認爲三缸機具有動力不足的劣勢,但實際車主調研發現,車主的動力性能使用滿意度高達 97.3%。對於振動有33.78%的潛在用戶認爲會比四缸機更大,但實際上車主對三缸機震動控制的使用滿意度高達 98.5%。至於其核心的賣點------節能減排,車主對節油性總體滿意度高達 95.5%。

這樣的結果可能讓人覺得是意料之外,但從技術的層面來看卻又是意料之中。在後續的幾年裏,三缸機還會有更好的應用場景。一方面是由於混動汽車的發展,混動架構對機艙提出了更苛刻的要求,四缸機往往難以匹配,而短了一缸的機器,就天然適配。此外小型化機器的基礎是增壓,而增壓機型與米勒的搭配,一直都極具潛力。拭目以待吧。

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