2018国际十佳发动机获奖名单公布,其中1.5L及以下排量的获奖发动机均为三缸发动机。小排量四缸发动机逐渐被三缸发动机替代,本质上其实是发动机技术的迭代升级。我们可以看到,新一代小排量三缸涡轮增压发动机,排量集中在1.0L~1.5L区间,燃油消耗量和废气排放都更低,但却能达到过去1.6L~2.5L四缸自然吸气发动机才能达到的动力输出水准。概括地说,新一代的三缸发动机相比四缸发动机动力更强,油耗却更低。
从结构上说,三缸发动机相比四缸机减少一个气缸,相应减少的还有一个气缸的点火系统、供油系统、连杆和曲轴、凸轮轴对应部分,由于物理结构的变化,三缸发动机结构相比四缸发动机更简单一些,也因此与四缸机工作状态有一定不同。发动机在工作过程中,各零部件之间会产生机械摩擦,这样会损耗一部分能量,三缸发动机减少了一个缸体结构,也就相当于减少了一部分机械摩擦带来的能量损失。
此外,相比于四缸发动机四个气缸接力式地连续排气,三缸发动机各个气缸在排气时有一定的间隔时间,这便使得三缸发动机各个气缸的排气干涉更少。这样各个气缸产生的连续脉冲气流撞上涡轮叶片后可以产生持续加速效果,所以三缸发动机的涡轮迟滞要小一些。部分三缸发动机装配小惯量涡轮,这使得涡轮迟滞几乎可以忽略不计,这样的发动机在城市路况下动力体验非常好,响应快而且输出平稳。
新一代的三缸发动机无论是在动力性能还是燃油经济性方面,相比于当前市面上的四缸发动机都有很大的优势。就像现在好多百万级车型上装配的新一代2.0T涡轮增压发动机,各项性能相比之前的V6、V8发动机都提升了很多。小排量三缸发动机现在正处于一个替代四缸发动机的时间节点上,越来越多的车型将会装配小排量三缸发动机。
三缸发动机是无奈的设计产物。四缸机通过平衡轴可以轻松解决一阶惯性力、二阶惯性力。但三缸机则无法通过平衡轴解决这个动平衡难题。因此从物理先天角度来说,三缸机在同样的技术实力下,平稳度远不如四缸。另外四冲程发动机,气缸与气缸之间能维持动力输出不中断的最少缸数是四缸。
但因为目前汽车都需要往小排量发展,发动机排量小的情况下,每一个气缸的容积更小,这会导致低扭数据非常糟糕,为了保持单缸容积,只能发展三缸机。