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发动机从八缸到三缸迭代之路

 辣笔小星 2021-03-06

小星个人买车最大的决策失误就是在五缸发动机和四缸发动机之间选择了相对成熟的五缸发动机。其实发动机技术正在快速迭代,气缸数量已经不是性能的决定因素。在当今,每一滴燃油都需要尽可能的爆发出它的能量。围绕着这一点,开发人员针对车型都在相应匹配最优的发动机气缸数方案。下面我们就拿宝马、沃尔沃和别克来做个举例。这三家都有个共同点,他们都对发动机有长期的投入,可以明显看到从八缸到三缸最优解的探寻过程和快速迭代。随着小星来瞧瞧吧。

宝马

↑宝马第四代M3搭载4.0L V8自然吸气发动机

其实谈到宝马的运动车型,研究以后大家就会发现为了更好的综合性能去探寻最优的发动机气缸数的过程。比如宝马招牌运动车型M3经历五代发展,发动机不断优化。从四缸、六缸、八缸。最新一代宝马M3又用回了六缸发动机,却能够爆发出更强的动力和大幅降低油耗。

↑宝马M3经历五代发展发动机不断优化

第四代宝马M3配备的4.0L V8自吸发动机比奔驰的6.2L V8排量小了很多。但是看数据宝马M3 4.0L V8 最大功率420马力,最大扭矩400NM却交出了4.6秒的百公里加速成绩。所以很多朋友对比过后发现,宝马M3直线加速可能略逊一筹,但是弯道操控可谓指哪打哪。最新一代宝马M3则换成了更强劲的3.0L L6 双涡轮增压发动机S55进一步突显操控特性。

↑宝马3.0L L6 双涡轮增压发动机S55

如果说从八缸换成六缸步子还比较小,那么宝马i8超跑直接使用3缸发动机则可谓大胆设计。宝马i8配备的1.5T三缸高性能涡轮增压发动机驱动后轮。其最大功率达到了170kW,最大扭矩达到了320NM。可谓是同排量发动机中的数据之王,并且顺理成章地得到了当年的国际发动机大奖。

↑宝马i8配备的1.5T三缸高性能涡轮增压发动机

宝马新一代B系列涡轮增压发动机所采用的电子气门、缸内直喷和单涡轮双涡管成为其高性能的秘诀。而在宝马B38三缸1.5T高性能涡轮增压发动机中并没有使用B48四缸2.0T发动机使用的单涡轮双涡管技术,而是保留传统单涡管。其中的原因就是三缸发动机天生就能够避免四缸发动机的排气干扰。经过良好的调教,B38三缸1.5T发动机的单涡管方案具有和B48四缸2.0T发动机双涡管方案相同的负载变化快速响应能力。

从宝马发动机的演变来看并没有羁绊于气缸数量。而是按照车型和发动机性能寻找到了最合适的方案。缸数减少并不会束缚性能发挥。

沃尔沃

↑沃尔沃雅马哈 4.4L V8发动机B8444S

谈到沃尔沃,大家想到的一定是最近销售火热的基于SPA平台开发的新一代沃尔沃XC60。但你是否知道沃尔沃为了极致的安全追求保持着全系使用横置发动机呢?沃尔沃从V8到短轴直列六缸,再从五缸到四缸、三缸不断演进。

↑沃尔沃B5204T9第九代五缸2.0T发动机

一起详细看一下沃尔沃2.0T发动机从五缸发展到四缸的过程吧。沃尔沃T5 B5204T 2.0T系列直列五缸发动机如果单看账目数据210匹马力、300NM扭矩并不算十分亮眼。但沃尔沃能够成为世界知名的品牌很大程度上由于1991年开始在美国销售的850车型。它搭载的就是B5204T 2.0T直列五缸发动机。在20多年前的90年代中期这台发动机交出的数据就已经是210匹马力、300NM扭矩。

不过,如今沃尔沃更长远规划发动机平台包括四缸VEA4发动机平台和三缸GEA3发动机平台,合称为Volvo Drive-E系列发动机。

沃尔沃发动机平台规划

新一代XC60车型彻底采用高性能Drive-E系列的四缸2.0T涡轮增压发动机替代了之前提到的五缸发动机。交出了245马力和350NM扭矩的优异数据。并且与爱信8速自动变速箱配合达到了不错的油耗水平。而全新XC90使用了Drive-E系列发动机中名为T6的四缸2.0T涡轮+机械双增压发动机。其输出功率320马力输出扭矩400NM也确实不输于传统3.0L排量的V6发动机。

沃尔沃Drive-E系列四缸2.0T涡轮+机械双增压发动机

沃尔沃Drive-E系列四缸2.0T发动机被调教的涡轮响应灵敏。最大程度上的减小了低转速涡轮迟滞效应。可以说做到了动力随叫随到。同时沃尔沃和吉利共同研发,在沃尔沃Drive-E系列四缸2.0T发动机的基础上开发了1.5T三缸发动机。这是沃尔沃90多年的发展历史上第一次引入三缸发动机。可以说他背后的推动力就是新能源汽车的快速发展。它为混合动力而生,率先应用于吉利收购的伦敦出租汽车公司LEVC新一代混合动力Black Cab中。通过1.5T三缸发动机作为增程器为锂电池充电并驱动位于后轴的动力电机。

伦敦出租汽车公司LEVC的新一代混合动力Black Cab

相应的该发动机随着吉利与沃尔沃联合开发的CMA平台正在被快速的应用在吉利集团的多个插电混动车型上。比如沃尔沃XC40、领克01和吉利博瑞GE插电混动车型。相比较CMA平台和SPA平台的技术细节,就会发现SPA平台针对更大的车型。其发动机全系列为四缸2.0T DriverE发动机,加上前轴和后轴分别配备的两组电机输出强大的动力。而CMA针对较紧凑的车型且高度电气化。配合1.5T三缸发动机与前轴集成在7速双离合变速箱的动力电机组成全新的混合动力总成。最大功率达到132kW,峰值扭矩可到265NM。结合动力电机和双离合变速箱将在提高燃油经济性的同时,提供迅猛的动力。

↑CMA平台的混合动力总成由1.5T三缸发动机与7速双离合变速箱组成

这样看来,通过技术的加成,发动机缸数减少可以做到灵活适配车型平台动力需求的同时保持高度模块化。

通用

通用集团 6.2L LT1 V8发动机

通用集团的八缸发动机更是可以追溯到1914年,最有名的莫过于小缸体Small Block LT/LS V8发动机系列。历经百年五代的迭代过程成为一代经典。那是一个马力决定一切的年代。不在乎排量和油耗,简单粗暴的马力越大就意味着越受市场欢迎并带来更大的销量。来自通用集团的6.2L V8自吸发动机是2014,2015连续两年的沃德十佳上榜发动机。最大功率460马力@6000转,最大扭矩630NM@4600转。属纯正的美式大排量发动机,不过通过缸内直喷、全铝发动机、可变正时等多种技术来降低油耗提升性能。它最明显的技术特点就是使用结构简单的单底置凸轮轴OHV。结构简单成就了它又小又轻动力大还便宜的特质。它甚至达到了传统四缸发动机的体积大小,重量更是业绩轻量化的标杆,却能够输出460马力的强大动力。

随着燃油经济性和性能的平衡变得越来越重要,通用将更多的精力投入到六缸、四缸乃至三缸的发动机开发当中。采用更新的DOHC双顶置凸轮轴结构的通用集团3.6L V6、2.0T 和1.5L发动机逐渐占据了新的沃德十佳发动机席位。

通用集团 6.2L LS3 V8发动机(右)与马自达四缸发动机(左)体积相当

显然目前的市场主流排量正在变得越来越小。针对此情况通用的做法是采用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压三缸发动机和高性能2.0T四缸发动机来应用于更多的车型。接下来我们来对标一下这两台全新三缸发动机与之前的同排量四缸发动机的具体表现。

全新一代Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机最大功率120kW,最大扭矩230Nm,数据优于上一代1.4T发动机15%-23%,百公里加速做到10s以内。油耗比上一代1.4T下降5%。全新一代Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机最大功率92kW,最大扭矩165-170Nm,数据优于1.5L自然吸气发动机20%-33%,百公里加速1.0T比1.5L自然吸气发动机提升1s;油耗比上一代发动机改善10%。

↑通用三缸双喷射涡轮增压发动机

另外,通用的这两款小排量发动机在动力集成和整车集成上,根据实际需求进行相应的功率和扭矩调校。1.0T搭载双离合变速箱而1.3T选用6AT。搭配最适合的变速箱,以更好地挖掘发动机潜能并兼顾油耗与NVH,达到最佳表现。这样看来缸数减少不是妥协,反而是寻求最优解。

综上所述,在发动机技术高速发展的今天,四缸三缸发动机正在以更轻重量、更少排气干扰、更低油耗等优势得以广泛使用。通过新技术和优秀变速箱的应用,能够达到更高的性能和不错的噪音NVH控制。其实无需被动接受,无需在意气缸数量,如果优秀四缸三缸发动机配合优异的变速箱有更好的性能,为什么不呢?


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