揭穿三缸機的謊言:缸數少更省油是謬論

2021-01-08 汽車科學島

#老司機聊汽車知識#

您有沒有聽說過這樣的說法:

在雙積分規則的影響下,很多車企為節油減排不得不使用三缸發動機,為了節油和環保應當接受這種發動機。使用三缸機比較多且知名度較高的品牌包括通用(GM),福特,寶馬,本田,吉利沃爾沃等。這麼幾個品牌怎麼就「很多」了呢?量產汽車的品牌起步是三位數,量產汽車上千款,這幾個品牌的知名度雖然足夠高,但也與很多的標準差距很大。

如果仔細分析這些品牌的特點則會發現,似乎這些車企都是營銷實力非常強大的存在;說白了就是差的能說成好的,歪的能掰成正的……當然其中的吉利和通用兩大品牌的客觀評價還是瑕不掩瑜,畢竟還是有些不錯的量產車的。不過三缸汽車的「很多」的謊言被揭穿了,剩下需要揭穿的則是「L3更省油」的謊言了。

01基礎知識

L是發動機的氣缸排列方式,概念為「直列」;指氣缸在一條水平線上,L3就是直列三缸,應用最多的發動機是即為L4。

【排量】是需要掌握的基礎知識點,對於內燃機而言排量指所有氣缸容積的總和,或者所有氣缸進氣或排氣流體氣體的總和,怎麼理解都是對的。比如1.5L(升)的直列三缸發動機,概念是每組氣缸容積0.5L,(0.5×3=1.5L)。

那麼1.5L-L4則為(1.5÷4=0.375L),這是相同排量四缸發動機的單缸容積;對於排量有個清晰的概念之後,下一步需要了解的則是最重要的分析基礎。

【空氣燃料比】是分析三缸機是否節油的重要參數,比值為14.7:1。燃油汽車的油門踏板並不直接控制噴油嘴或油路,控制的實際為發動機進氣系統中的最後一環-「節氣門」;油門踏板給的越大則節氣門翻板開度越大,開度大則進入發動機的空氣量多。

ECU行車電腦會按照進氣量以14.7:1的比例計算噴油量, 這才是最精準的計算噴油的方式;因為空氣中有多少氧氣則能夠助燃的燃油量是固定的, 如果分兩路計算噴油量和進氣量,結果則可能是空氣燃料比失調,進入的空氣不足以讓燃燒充分燃燒,結果是浪費燃油並產生積碳與過量的排放物。

【轉速的概念】同樣需要了解,轉速指內燃機曲軸(動力輸出軸)每分鐘旋轉的圈數,四衝程機曲軸每轉兩圈噴油做功(燃燒轉化熱能)一次。那麼轉速越高是不是噴油頻率就會越大,對於自然吸氣發動機而言還會是高轉速等於更大的噴油量,因其吸氣量的大小由轉速的高低決定。

至於渦輪增壓機則會在最大扭矩持續轉速範圍內,維持與排量標準相同的進氣量,噴油量也是固定的,下面可以開始計算了。

02假設排量均為1.5L

1.5L-L3型渦輪增壓發動機以平均2500rpm的轉速運行,每分鐘做功次數為1250次;此時總會3維持標準扭矩與噴油量,進氣量是單缸500毫升(0.5L),空燃比是14.7:1,不過要按照質量來分析。

汽油每升質量約0.725kg(92#)空氣每升質量約0.001293kg500毫升空氣的質量約為0.00006465kg,按照比例計算的每次做功耗油量則為0.000439796kg,換算後的標準大約為每次做功耗油0.0000318852L,也就是「≈0.032毫升」。

那麼每分鐘做功1250次,耗油量是不是有0.039L?答案就是這樣了。

1.5L-L4型渦輪增壓發動機以2500rpm的轉速運行,每分鐘做功次數也是1250次,區別只是多出一組氣缸交替運轉;單缸容積為0.375L,標準為三缸發動機的75%,那麼每次做功的耗油量則在0.0000239139L的範圍內,每分鐘的耗油量在0.02869668L左右。

似乎以相同的噴油頻率運行時,相同轉速的四缸機耗油量反而更低;畢竟四衝程發動機都是曲軸轉兩圈做功一次,相同轉速的噴油做功次數是相同的,此時撇開由幾個氣缸交替運轉,需要計算的只是每組氣缸的「排量與噴油量」,相同排量的三缸發動機單次進氣量更大則噴油量更大,節油是如何實現的呢?

總結:三缸發動機並不能更加節油,這種機器唯一的優勢就是製造成本低。相比四缸發動機看似只是減少一組氣缸,但進排氣門的結構是不是省去了,活塞連杆、火花塞與點火線圈也減少了一組,物料成本也降低了不少。

這才是少數品牌使用三缸發動機的核心因素,製造成本的大幅下降對於補償雙積分的劣質會更有效果,僅此而已。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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