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三缸机到底得罪了谁? | 从实招来

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全新宝马X1上市已经有一段时间了,大家对其热议程度可不算小的。对于全新的UKL前驱平台——用实用性换掉操控性大家好像还能接受,但是今天我们不聊车子本身,而是聊聊大家关心的问题——采用B38 1.5T三缸发动机的一辆宝马车,各位看官好像意见蛮大的。对此十分好奇,到底“三弟”你得罪了谁?

前不久帮大家盘点了2017年的沃德十佳发动机,大家都很感兴趣。今天加个餐,和大家详细聊聊榜单里,宝马的B系列发动机,如果大家对其他发动机系列感兴趣,未来我们可以跟大家慢慢聊~

看到大家如此反感三缸机,和我印象中的内燃机设计这门课的内容好像有点出入啊!既然我也很想弄清楚,那就打开课本再温故一下,看能不能知新?

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三缸有罪?那宝马还用?

我们先隆重有请杨老师,来聊聊B系列发动机的来历

一听到是三缸发动机的车型,瞬间感觉整台车已经LOW了一个档次。这种根深蒂固的印象来是源于十多年前的老夏利、奥拓在你脑海里残留的“坏记忆”,因此三缸机的抖动、噪声、马力小的三宗罪就有源可寻了。

宝马当年刚换装B系列发动机的时候,其中B38 三缸发动机是比较有争议的,最多的担心无外乎就是关于抖动的问题,但是B38作为一个,曾经获得过“2015年沃德十佳发动机”的引擎,想必一定有一些过人之处。

三缸发动机真有那么多毛病?那为啥各大厂家都在争这块香饽饽呢?像大众的1.2TSI、PSA的1.2THP、福特的1.0TECOBOOST、日产的1.5T DIG-T R等等都是三缸发动机,甚至连宝马这样的豪华品牌都在大面积铺设三缸的产品线,真不怕三缸把豪华品牌的逼格“抖”没了?

宝马是怎样减小,三缸发动机抖动的?

其实原因很简单,就是越来越严苛的排放标准。之前还传出,一些欧洲国家想要在2030年取消内燃机,先不谈论能不能实现,但也足以看出现今环保和能源的重要性。去年大众因“排放门”事件在欧美受到了制裁,今年三菱又闹出排放作假丑闻,可以看出汽车在尾气排放上的技术瓶颈,因此主机厂只能在排量更小,质量更轻的三缸机上寻求突破。

开过或坐过老奥拓的人都知道,三缸发动机抖得不行,坐车里简直像按摩座椅。

从历史发展规律来看也是如此,70年代世界能源危机,四缸机开始展露头角,并逐步取代了很多六缸机。从每年的沃德十佳发动机的获奖情况来看,也能看出大家对小排量发动机的重视。

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专业解读三缸机

三缸发动机由于物理原因,在工作的时候始终不同步。

小惯量增压器、直喷、气门正时等技术的引进可解决三缸机马力小的问题。至于抖动问题是不可能完全解决的,但是优化平衡还是可以有的。对于发动机的振动原因主要有2点:一是发动机工作过程的周期性变化(曲轴旋转720度为一个循环):进气、压缩、做功、排气;二是机体运动的周期性变化:活塞上下往复运动和曲轴旋转运动。具体内容如下:

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发动机振动的根源是做功产生的扭矩波动,翻译成人话:发动机做功行程即燃料在气缸内燃烧,更准确应该是爆炸,既然是爆炸肯定会产生冲击。理论上气缸数越多冲击的波动就越小,这个好理解就好像人的心跳一般:正常状态下心率50的比心率70的振动幅度要大一点,因为单次供血量更多一点。

假设以中间的气缸为中心来看,旁边的1号气缸和3号气缸,总是相互较劲一上一下。

其次才是由于机体周期性运动产生的惯性力和其力矩引起的动平衡问题,包括力平衡和力矩平衡。跷跷板、杠杆都属于同一平面内的平衡,动平衡是指多个平面的杠杆平衡问题。

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理论分析:发动机可以简化为曲柄连杆机构,连杆的往复直线运动和曲柄的旋转运动产生的往复,旋转惯性力,这些力又能产生相应的力矩,才是工作振动产生的主要原因。旋转惯性力与力矩可通过配重来消除,往复惯性力矩则可以采用平衡轴来平衡。

一个向上拉曲轴,另一个向下压曲轴就跟跷跷板一样

其实三缸机与四缸机的区别不是很大,但是由于人对于8-12HZ的振动最为敏感,因为容易与人体的躯干产生共鸣。恰恰三缸一阶惯性力矩不等于0,其产生的振动在此频率内,这就是为啥三缸机抖动问题最容易被人们反感了,不过这是可以平衡的,目前主流有几种方案来平衡,下文我们以实例来解读。

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▲ 直列6缸发动机可以看成2组三缸

发动机运作起来力矩不平衡,就会导致不平顺,抖动和噪音都会比四缸机大一些。那宝马是如何抑制这些问题的呢?

6缸发动机曲轴分布图

金沙国际唯一官网网址,发动机内部:首先在发动机里“祭出”了一个神器平衡轴

不过六缸机在振动平衡是真的有先天优势的,因为其看以看成2个三缸发动机,每个气缸的配气相位正好相差120度,往复惯性力和力矩在理论上刚好相互抵消平衡了,光从声音浑厚程度就能验证到这点,但是三缸和四缸真的没有那么夸张的差别了。

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