今天的發(fā)動機趨勢 小排量三缸發(fā)動機

衛(wèi)東

具有眾多優(yōu)勢的三缸發(fā)動機正在取代四缸發(fā)動機，成為入門級家用轎車的動力主角。

20年前當(dāng)我第一次看到解體大修的天津夏利0.9L三缸自然吸氣發(fā)動機時，認識到了在世界上還有這種不對稱的動力設(shè)計。而隨著當(dāng)年北京市政府一紙公文——1.0L（含）以下排量發(fā)動機禁止駛?cè)腴L安街，三缸小排量發(fā)動機逐漸在北京消失了。在當(dāng)時人們心中三缸發(fā)動機就是低端、性能差、動力不足的代名詞。也許是上帝和北京開了個玩笑，今天小排量三缸發(fā)動機正在成為流行趨勢。

在20年前，小排量三缸發(fā)動機的滅亡也是隨著人們對車輛舒適性要求提高，NVH不能滿足人們要求的作為入門家轎動力搭檔的三缸發(fā)動機，逐漸被小排量四缸發(fā)動機取代。不過隨著全球?qū)ζ嚺欧乓蟮囊徊讲教岣?，大力開發(fā)小排量發(fā)動機已經(jīng)成為必然趨勢，于是人們又想起了三缸發(fā)動機。當(dāng)今的技術(shù)條件已經(jīng)使三缸發(fā)動機的平順性與四缸發(fā)動機不相上下。在渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、雙VVT等主流技術(shù)應(yīng)用后，人們發(fā)現(xiàn)三缸發(fā)動機的動力輸出已經(jīng)有了大跨步的提升，而低油耗和低排放更是讓人們對它刮目相看。第一個在三缸發(fā)動機上發(fā)力的竟是美國的福特公司，對于嗜好大排量發(fā)動機的美國確實是出乎人們的意料。要知道，20年前在美國2.3L排量的四缸發(fā)動機才是入門級家轎的起步動力，5.7L排量V8發(fā)動機很是平常。

福特1.0L EcoBoost

福特汽車在2008年的北京車展上展示了其近期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的系統(tǒng)方案，其中就包括了EcoBoost新動力技術(shù)，福特EcoBoost新動力技術(shù)是福特汽車公司可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略近期解決方案中的核心技術(shù)，它采用渦輪增壓燃油直噴技術(shù)，其實這些都不是它最耀眼的地方，因為大眾等廠家也都在采用增壓直噴技術(shù)改變傳統(tǒng)動力，最關(guān)鍵的是福特將這項技術(shù)應(yīng)用在了1.0L小排量三缸發(fā)動機上，由此在世界范圍內(nèi)帶來了一股傳統(tǒng)動力的新風(fēng)尚。EcoBoost使汽油發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性提升20%、二氧化碳排放降低15%的同時，還能進一步縮小發(fā)動機尺寸，并增強了扭矩和性能。EcoBoost新動力技術(shù)為小型三缸發(fā)動機帶來了很好的實用性。

福特1.0T Ecoboost發(fā)動機自2011年法蘭克福車展亮相以來，便在各類發(fā)動機大獎評選中屢獲殊榮。2013年和2014年更是連續(xù)兩年將國際最佳發(fā)動機評選中的1L組別和無排量限制的國際最佳發(fā)動機兩項大獎收入囊中。

這臺Ecoboost 1.0T發(fā)動機有兩個較為特殊的設(shè)計結(jié)構(gòu)：無平衡軸和浸油式的正時皮帶設(shè)計，此兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計顛覆了人們對傳統(tǒng)三缸機的看法。平衡軸的作用就是減小發(fā)動機震動，避免爆震，通常就連四缸發(fā)動機都需要平衡軸，足見福特這款發(fā)動機的獨特之處。而浸油式正時皮帶可以提高穩(wěn)定性、減小噪音、延長使用壽命。

平衡軸技術(shù)可有效地緩解三缸發(fā)動機因為曲柄連桿機構(gòu)運轉(zhuǎn)不平衡引發(fā)的整機震動，提高駕駛的舒適性。雖然平衡軸能夠反向緩解發(fā)動機的震動作用，缺點是——發(fā)動機的重量和內(nèi)部零件數(shù)量都增加了，還要消耗發(fā)動機能量。隨著車內(nèi)乘員對舒適度要求的提高，平衡軸也廣泛應(yīng)用在四缸發(fā)動機上。運用了無平衡軸的1.0T三缸EcoBoost發(fā)動機與傳統(tǒng)的三缸發(fā)動機相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計上有著不小的突破。EcoBoost 1.0T去掉了傳統(tǒng)三缸機中的平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設(shè)計，以簡化結(jié)構(gòu)獲得更加合理的配重。

除了上述提到的兩項特有技術(shù)，這臺發(fā)動機還具有缸內(nèi)直噴、進排氣可變氣門正時等主流技術(shù)。最終使它的綜合油耗僅為5L/100km，CO排放量為114g/km，而發(fā)動機最大功率卻達到92kW/6000rpm，最大扭矩達到170Nm/1400～4500rpm，升功率達到92kW，對于小排量發(fā)動機來說相當(dāng)出色。

在2015款嘉年華上，這款1.0L EcoBoost三缸增壓發(fā)動機依然表現(xiàn)出色。1.0L EcoBoost小尺寸發(fā)動機在公路上的表現(xiàn)一點也不比別人差。1.0L EcoBoost發(fā)出的最大功率達到92kW，蘭博基尼Aventador的515kW 6.5L V12發(fā)動機升功率才79kW。已經(jīng)有超過50萬輛轎車在使用這款強有力的三缸發(fā)動機。

國內(nèi)三缸發(fā)動機的早到者——PSA1.2THP發(fā)動機

在2014年北京車展上，標(biāo)致汽車展臺帶來了一個小家伙——1.2THP三缸發(fā)動機。它與它的兩位兄長1.6THP和1.8THP在標(biāo)致展臺上形成了標(biāo)致三劍客。而在雪鐵龍展臺上，同樣在醒目位置展出了這款三缸發(fā)動機，足見這款發(fā)動機對于PSA來說舉足輕重，而且，目前該發(fā)動機已在神龍集團襄陽發(fā)動機工廠開始生產(chǎn)，將在東風(fēng)標(biāo)致及東風(fēng)雪鐵龍旗下多款車型中應(yīng)用。

在2015年將搭載在東風(fēng)標(biāo)致新308S上。1.2THP發(fā)動機就是一款以高動力輸出和低排放為設(shè)計目標(biāo)的三缸發(fā)動機。一樣的燒92號汽油，這款1.2THP發(fā)動機最大功率100kW/5500rpm，最大扭矩230Nm/1750～3500rpm，比起搭載在308S上的自然吸氣1.6L發(fā)動機（86kW/6000rpm、150Nm/4000rpm）要強很多。

這款發(fā)動機在性能參數(shù)上比大眾EA211 1.4TSI發(fā)動機還要出色。而與結(jié)構(gòu)相似的福特1.0T EcoBoost相比，1.2THP在動力輸出上明顯占有優(yōu)勢。雖然被冠以“THP”之名，但實際上這款1.2THP發(fā)動機和其大名鼎鼎的大哥1.6THP有著很大的區(qū)別。從發(fā)動機結(jié)構(gòu)、工藝以及設(shè)計上，這款1.2THP發(fā)動機都有著更多自己的特色。

作為一款三缸發(fā)動機，這款PSA 1.2THP發(fā)動機上有很多設(shè)計都是為了提升其運轉(zhuǎn)平順性和減少發(fā)動機震動的。例如：大質(zhì)量慣性曲軸皮帶輪、去耦式平衡軸齒輪。在平衡軸從動齒輪上增加去耦橡膠的設(shè)計，在其他發(fā)動機上很少見，是一種獨特的設(shè)計。當(dāng)看到這款發(fā)動機的正時皮帶時我又憶起了老富康——由于結(jié)構(gòu)上的原因，運行幾年后必然要更換正時皮帶，還最好連同水泵一同更換。而今天的正時皮帶已經(jīng)不可同日而語。由于正時皮帶表面采用了類似特氟龍材料，壽命做到了與發(fā)動機同壽命（10萬km以上），而與正時鏈條相比，正時皮帶在運轉(zhuǎn)時也更為安靜平順。

對于小型車來說，這款1.2THP發(fā)動機是一款搭載在小型車上非常理想的發(fā)動機。將來這款1.2THP發(fā)動機還應(yīng)該會搭載在標(biāo)致208上，將是一款令人期待的小鋼炮。

德國大眾1.2T

面對福特、PSA在小排量三缸發(fā)動機上的作為，大眾再也不能忍耐，推出了三缸渦輪增壓直噴TSI發(fā)動機。它也是大眾TSI家庭的最新一位成員，搭載在新Polo TSI BlueMotion上，這也是大眾第一款搭載汽油發(fā)動機的BlueMotion車型，最大功率達到70kW，綜合油耗只有4.1L/100km，CO排放值是94g/km，最高車速達到190km/h。這款發(fā)動機還帶有起/停系統(tǒng)，以節(jié)省能源。被它替代的前任1.4L發(fā)動機的綜合油耗是4.9L/100km，CO113g/km。作為EA211“engine”家族里的一份子，這款三缸發(fā)動機在動力上已經(jīng)能夠抗衡四缸發(fā)動機，并且具有更好的燃油效率和低排放。這款三缸汽油發(fā)動機在Polo上爆發(fā)出了出色動力，而大眾并沒有就此停步，而是再接再厲，一鼓作氣又開發(fā)出了新一代三缸柴油發(fā)動機——1.4L TDI，作為柴油入門級發(fā)動機它將出現(xiàn)在大眾AO和A級轎車上，將調(diào)校出55kW、66kW、77kW三款動力輸出，最大輸出扭矩則從210Nm到250Nm。55kW發(fā)動機雖然與前任最大功率相同，可最大扭矩卻從177Nm提升到了210Nm，扭矩提升達20%。排放都達到了EU6標(biāo)準(zhǔn)，并且替代了Polo前任1.2L三缸TDI和1.6L四缸TDI。其在市內(nèi)的平均油耗是4.0L/100km，郊區(qū)平均油耗3.1L/100km，綜合油耗是3.4L/100km，CO排放是88g/km，發(fā)動機效率達到了A+級別。66kW版1.4L TDI油耗和55kW版一樣，CO排放也一樣。

與Polo前任發(fā)動機相比，燃油消耗降低了21%，已經(jīng)具有了很高的燃油效率。而鋁缸體比前一代三缸柴油發(fā)動機相比輕了11kg，與四缸發(fā)動機相比則輕了30kg。在這款三缸TSI發(fā)動機基礎(chǔ)上，將來大眾還會推出1.0L CNG發(fā)動機。

寶馬三缸發(fā)動機

在2011年，BMW發(fā)布了i3和i8概念車，在插電混合動力車i8上出現(xiàn)了一款三缸汽油發(fā)動機。在2012年巴黎國際車展上，寶馬帶來了一款名為Active Tourer的概念車。不僅因為它是未來量產(chǎn)的1系GT的原型車，還因為混合動力系統(tǒng)搭載了BMW最新研發(fā)的1.5L三缸渦輪增壓發(fā)動機。BMW的1.5T直列三缸TwinPower Turbo渦輪增壓發(fā)動機同時推出汽油和柴油兩個版本，內(nèi)部代號分別為B38（汽油發(fā)動機）和B37（柴油發(fā)動機），并且柴油和汽油版本的發(fā)動機將共享60%的發(fā)動機零件，有效提高生產(chǎn)效率與降低生產(chǎn)成本。

而隨著BMW 2系兩門跑車在2015年的上市，BMW發(fā)動機家族里的最新一代三缸發(fā)動機也隨著BMW 218i兩門跑車浮出了水面。應(yīng)用了BMW的TwinPower Turbo增壓技術(shù)的這款1.5L發(fā)動機爆發(fā)出的最大功率達到100kW，最大扭矩達220Nm/1250rpm。與6MT匹配車型綜合燃油消耗只有5.1～5.6L/100km（歐洲測試循環(huán)，匹配輪胎不同產(chǎn)生了不同數(shù)值），CO排放是118～130g/km；與8擋Steptronic搭配時，綜合燃油消耗只有5.1L～5.5L/100km，CO排放是118～129g/km，成為一款真正的高效發(fā)動機，也實現(xiàn)了4輪驅(qū)動。這款1.5L三缸發(fā)動機不但運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且很高效。應(yīng)用了新一代汽油直噴系統(tǒng)、最新VALVETRONIC氣門升程控制和系統(tǒng)Double VANOS進排氣凸輪軸轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)。盡量安裝在前端的低重量發(fā)動機使車身前后重量分配比接近于完美的50：50。BMW 218i Coupe從靜止加速到100km/h只用時8.8s（MT）和8.9s（AT），最高車速達到212km/h。在急加速時，BMW這款具有運動特性的三缸發(fā)動機也會帶來令你心情激蕩的轟鳴聲。這款發(fā)動機的許多技術(shù)都來源于BMW的直列六缸發(fā)動機技術(shù)，并應(yīng)用了鍛鋼的平衡軸來減少震動。

同時，BMW 2系旅行款BMW 214d ActiveTourer將搭載新一代入門級1.5L柴油發(fā)動機——70kW/220Nm三缸柴油發(fā)動機，平均燃油消耗是3.8～3.9L/100km，CO排放99～104g/km（歐洲循環(huán)測試）。新動力驅(qū)動這款旅行車從靜止加速到100km/h用時12.9s。

新一代MINI搭載了新一代1.2L三缸汽油發(fā)動機，最大功率和扭矩分別是55kW和150Nm/1400rpm，驅(qū)動新5門版MINI從靜止加速到100km/h用時13.4s，平均油耗5.2L/100km，CO排放121g/km。

通用小排量

目光回到北美，眼看福特以1.0T EcoBoost發(fā)動機光彩照人，通用自然不能顯示出自己的無能，很快便在2014年推出了1.0T Ecotec直噴三缸發(fā)動機，有點針鋒相對。通用官方資料顯示，這臺發(fā)動機最大的特點是優(yōu)秀的環(huán)保特性和極平順的運行品質(zhì)。通用1.0T Ecotec發(fā)動機最大功率86kW/4300rpm，最大扭矩166Nm/1800～4700rpm，升功率67kW。在2014年的日內(nèi)瓦車展上，歐寶ADAM載著通用的這款三缸發(fā)動機走到了前臺。

通用這款全鋁1.0L ECOTEC渦輪增壓汽油直噴發(fā)動機具有更出色的低扭，且動力超過1.6L自然吸氣發(fā)動機。在尺寸上，這款發(fā)動機小得就像是一個藝術(shù)品，可爆發(fā)出來的動力卻不容忽視。1.0L ECOTEC提供兩個版本的功率輸出，分別是66kW和85kW，輸出峰值扭矩相同，都是在1800rpm輸出166Nm，CO排放只有99g/km。與1.6L自然吸氣發(fā)動機1800rpm轉(zhuǎn)速下的扭矩數(shù)值相比要高出30%。對于85kW版本而言，最大扭矩高原166Nm從1800rpm一直持續(xù)到4700rpm。1.0L ECOTEC與新一代6擋變速器相匹配，并帶有起/停功能。其中，66kW發(fā)動機款A(yù)DAM在NEDC測試下綜合燃油消耗是4.3L/100km。

更多三缸發(fā)動機

在2011年的法蘭克福國際車展上，梅塞德斯-奔馳推出了概念B級E-Cell增程式電動概念車，它使用了一臺50kW 1.0L渦輪增壓發(fā)動機作為發(fā)電機，以增加續(xù)航里程，但奔馳并沒有就此拉開三缸發(fā)動機的序幕。不過在2014年10月，戴姆勒和雷諾日產(chǎn)聯(lián)盟宣布進一步合作時，新雷諾Twingo、Smart Fortwo和Smart Forfour已經(jīng)成為合作成果。雷諾為Smart Forfour和Smart Fortwo提供1.0L三缸自然吸氣汽油發(fā)動機和渦輪增壓0.9T發(fā)動機。發(fā)動機雖然排量小了，但是動力比之前的1.0T發(fā)動機更強勁，最大功率67kW/5000rpm，最大扭矩135Nm/2500rpm，升功率74kW。

作為法系車的另一個代表，雷諾在2014年的法國車展上也展示了搭載在雷諾Clio上的三缸發(fā)動機。據(jù)說這臺雷諾Energy TCe 90 0.9T發(fā)動機也從F1賽場上借鑒了不少經(jīng)驗。這款雷諾0.9T發(fā)動機最大功率67kW/5000rpm，最大扭矩135Nm/2500rpm，升功率74kW，和Smart發(fā)動機數(shù)值一樣。

2014年12月，沃爾沃也發(fā)布了三缸汽油發(fā)動機，以拓展Drive-E發(fā)動機家族，其最新研發(fā)的三缸汽油發(fā)動機已進入測試階段。至此，從Drive-E“E驅(qū)智能科技”動力總成，到插電式混合動力技術(shù)，沃爾沃首次展現(xiàn)其完整的Drive-E發(fā)動機發(fā)展策略和藍圖。排量更小、動力更高效、CO排放更低是沃爾沃通向“2020零排放、零傷亡”愿景的一部分。三缸渦輪增壓汽油發(fā)動機，重量僅99kg，最高輸出功率132kW，最大扭矩265Nm，而CO排放完全滿足未來歐VII排放目標(biāo)。沃爾沃新型三缸發(fā)動機可以同時滿足沃爾沃CMA緊湊型模塊化生產(chǎn)平臺以及SPA可擴展整車生產(chǎn)平臺的需求。未來將搭配更多車型，從而豐富沃爾沃汽車的產(chǎn)品線，滿足消費者在動力性能與節(jié)能環(huán)保方面的多樣化需求。

沃爾沃汽車集團研發(fā)高級副總裁彼得·默滕斯表示：“這款沃爾沃自主新研發(fā)的Drive-E 1.5L三缸汽油發(fā)動機最高輸出功率可以達到132kW，扭矩可以達到265Nm，并滿足歐VII排放標(biāo)準(zhǔn)，且響應(yīng)靈敏、結(jié)構(gòu)緊湊，各項性能指標(biāo)和技術(shù)創(chuàng)新均處于行業(yè)領(lǐng)先水平?！?/p>

2014年，東風(fēng)日產(chǎn)啟辰R30開始上市銷售，這款新車除了具有吸引人的價格外，全系搭載1.2L自然吸氣三缸發(fā)動機也成為焦點，這也是日系三缸發(fā)動機再次走進消費者視野。

前面看了許多民用版的三缸發(fā)動機，最后我們來看一款專為賽車研發(fā)的——日產(chǎn)DIG-T R發(fā)動機。其由日產(chǎn)運動和賽事部門（NISMO）打造，排量為1.5L，最大功率可達298kW，最大扭矩380Nm，如此驚人的數(shù)據(jù)堪比大排量V6發(fā)動機。

V8發(fā)動機正在退出歷史舞臺

有關(guān)新蒙迪歐采用1.5GTDi三缸發(fā)動機的傳聞更是為三缸發(fā)動機大家族增添了熱度，畢竟三缸發(fā)動機與四缸發(fā)動機相比體積更小、結(jié)構(gòu)更簡單。越來越少的發(fā)動機汽缸數(shù)已經(jīng)成為汽車行業(yè)的發(fā)展潮流，如八缸向六缸的轉(zhuǎn)變。典型的代表有大眾途銳、奧迪Q7，已不再提供V8發(fā)動機，V6 3.0TSI成為主力機型。奧迪A6、寶馬5系的八缸發(fā)動機也在退出歷史舞臺。即便是奔馳S級、奧迪A8、BMW7系等豪車，搭載六缸發(fā)動機車型也已經(jīng)成為主力，而日產(chǎn)天籟用四缸發(fā)動機代替六缸發(fā)動機也是有其道理，看來小排量三缸發(fā)動機成為家用車市場主力的日子也不會遙遠了。

雖然已經(jīng)有這么多廠商應(yīng)用了三缸發(fā)動機，但三缸發(fā)動機的開發(fā)還僅僅是起步階段。大眾已經(jīng)開始研發(fā)1.0TSI發(fā)動機，未來將搭載于Polo和高爾夫等車型上。而自主品牌方面，奇瑞也研發(fā)了1.2L TGDI三缸發(fā)動機，將在今年首先搭載在奇瑞暢銷的艾瑞澤7上，并將逐漸擴展到其他車型。國內(nèi)的海南馬自達在2014年北京國際車展上也展出了它們的三缸發(fā)動機。隨著渦輪增壓和缸內(nèi)直噴技術(shù)的逐漸成熟，小排量三缸渦輪增壓發(fā)動機已經(jīng)逐漸成為潮流。