今天的發動機趨勢 小排量三缸發動機

衛東

具有眾多優勢的三缸發動機正在取代四缸發動機，成為入門級家用轎車的動力主角。

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

在20年前，小排量三缸發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動機，逐漸被小排量四缸發動機取代。不過隨著全球對汽車排放要求的一步步提高，大力開發小排量發動機已經成為必然趨勢，于是人們又想起了三缸發動機。當今的技術條件已經使三缸發動機的平順性與四缸發動機不相上下。在渦輪增壓、缸內直噴、雙VVT等主流技術應用后，人們發現三缸發動機的動力輸出已經有了大跨步的提升，而低油耗和低排放更是讓人們對它刮目相看。第一個在三缸發動機上發力的竟是美國的福特公司，對于嗜好大排量發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排量的四缸發動機才是入門級家轎的起步動力，5.7L排量V8發動機很是平常。

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發展戰略的系統方案，其中就包括了EcoBoost新動力技術，福特EcoBoost新動力技術是福特汽車公司可持續發展戰略近期解決方案中的核心技術，它采用渦輪增壓燃油直噴技術，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改變傳統動力，最關鍵的是福特將這項技術應用在了1.0L小排量三缸發動機上，由此在世界范圍內帶來了一股傳統動力的新風尚。EcoBoost使汽油發動機的燃油經濟性提升20%、二氧化碳排放降低15%的同時，還能進一步縮小發動機尺寸，并增強了扭矩和性能。EcoBoost新動力技術為小型三缸發動機帶來了很好的實用性。

福特1.0T Ecoboost發動機自2011年法蘭克福車展亮相以來，便在各類發動機大獎評選中屢獲殊榮。2013年和2014年更是連續兩年將國際最佳發動機評選中的1L組別和無排量限制的國際最佳發動機兩項大獎收入囊中。

這臺Ecoboost 1.0T發動機有兩個較為特殊的設計結構：無平衡軸和浸油式的正時皮帶設計，此兩種結構設計顛覆了人們對傳統三缸機的看法。平衡軸的作用就是減小發動機震動，避免爆震，通常就連四缸發動機都需要平衡軸，足見福特這款發動機的獨特之處。而浸油式正時皮帶可以提高穩定性、減小噪音、延長使用壽命。

平衡軸技術可有效地緩解三缸發動機因為曲柄連桿機構運轉不平衡引發的整機震動，提高駕駛的舒適性。雖然平衡軸能夠反向緩解發動機的震動作用，缺點是——發動機的重量和內部零件數量都增加了，還要消耗發動機能量。隨著車內乘員對舒適度要求的提高，平衡軸也廣泛應用在四缸發動機上。運用了無平衡軸的1.0T三缸EcoBoost發動機與傳統的三缸發動機相比，結構設計上有著不小的突破。EcoBoost 1.0T去掉了傳統三缸機中的平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設計，以簡化結構獲得更加合理的配重。

除了上述提到的兩項特有技術，這臺發動機還具有缸內直噴、進排氣可變氣門正時等主流技術。最終使它的綜合油耗僅為5L/100km，CO排放量為114g/km，而發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，對于小排量發動機來說相當出色。

在2015款嘉年華上，這款1.0L EcoBoost三缸增壓發動機依然表現出色。1.0L EcoBoost小尺寸發動機在公路上的表現一點也不比別人差。1.0L EcoBoost發出的最大功率達到92kW，蘭博基尼Aventador的515kW 6.5L V12發動機升功率才79kW。已經有超過50萬輛轎車在使用這款強有力的三缸發動機。

國內三缸發動機的早到者——PSA1.2THP發動機

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

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

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

作為一款三缸發動機，這款PSA 1.2THP發動機上有很多設計都是為了提升其運轉平順性和減少發動機震動的。例如：大質量慣性曲軸皮帶輪、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計，在其他發動機上很少見，是一種獨特的設計。當看到這款發動機的正時皮帶時我又憶起了老富康——由于結構上的原因，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，正時皮帶在運轉時也更為安靜平順。

對于小型車來說，這款1.2THP發動機是一款搭載在小型車上非常理想的發動機。將來這款1.2THP發動機還應該會搭載在標致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。這款發動機還帶有起/停系統，以節省能源。被它替代的前任1.4L發動機的綜合油耗是4.9L/100km，CO113g/km。作為EA211“engine”家族里的一份子，這款三缸發動機在動力上已經能夠抗衡四缸發動機，并且具有更好的燃油效率和低排放。這款三缸汽油發動機在Polo上爆發出了出色動力，而大眾并沒有就此停步，而是再接再厲，一鼓作氣又開發出了新一代三缸柴油發動機——1.4L TDI，作為柴油入門級發動機它將出現在大眾AO和A級轎車上，將調校出55kW、66kW、77kW三款動力輸出，最大輸出扭矩則從210Nm到250Nm。55kW發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標準，并且替代了Polo前任1.2L三缸TDI和1.6L四缸TDI。其在市內的平均油耗是4.0L/100km，郊區平均油耗3.1L/100km，綜合油耗是3.4L/100km，CO排放是88g/km，發動機效率達到了A+級別。66kW版1.4L TDI油耗和55kW版一樣，CO排放也一樣。

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

寶馬三缸發動機

在2011年，BMW發布了i3和i8概念車，在插電混合動力車i8上出現了一款三缸汽油發動機。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的1系GT的原型車，還因為混合動力系統搭載了BMW最新研發的1.5L三缸渦輪增壓發動機。BMW的1.5T直列三缸TwinPower Turbo渦輪增壓發動機同時推出汽油和柴油兩個版本，內部代號分別為B38（汽油發動機）和B37（柴油發動機），并且柴油和汽油版本的發動機將共享60%的發動機零件，有效提高生產效率與降低生產成本。

而隨著BMW 2系兩門跑車在2015年的上市，BMW發動機家族里的最新一代三缸發動機也隨著BMW 218i兩門跑車浮出了水面。應用了BMW的TwinPower Turbo增壓技術的這款1.5L發動機爆發出的最大功率達到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，匹配輪胎不同產生了不同數值），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動機，也實現了4輪驅動。這款1.5L三缸發動機不但運轉平穩，而且很高效。應用了新一代汽油直噴系統、最新VALVETRONIC氣門升程控制和系統Double VANOS進排氣凸輪軸轉角控制系統。盡量安裝在前端的低重量發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動機也會帶來令你心情激蕩的轟鳴聲。這款發動機的許多技術都來源于BMW的直列六缸發動機技術，并應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柴油發動機——70kW/220Nm三缸柴油發動機，平均燃油消耗是3.8～3.9L/100km，CO排放99～104g/km（歐洲循環測試）。新動力驅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三缸汽油發動機，最大功率和扭矩分別是55kW和150Nm/1400rpm，驅動新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直噴三缸發動機，有點針鋒相對。通用官方資料顯示，這臺發動機最大的特點是優秀的環保特性和極平順的運行品質。通用1.0T Ecotec發動機最大功率86kW/4300rpm，最大扭矩166Nm/1800～4700rpm，升功率67kW。在2014年的日內瓦車展上，歐寶ADAM載著通用的這款三缸發動機走到了前臺。

通用這款全鋁1.0L ECOTEC渦輪增壓汽油直噴發動機具有更出色的低扭，且動力超過1.6L自然吸氣發動機。在尺寸上，這款發動機小得就像是一個藝術品，可爆發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自然吸氣發動機1800rpm轉速下的扭矩數值相比要高出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發動機款ADAM在NEDC測試下綜合燃油消耗是4.3L/100km。

更多三缸發動機

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渦輪增壓發動機作為發電機，以增加續航里程，但奔馳并沒有就此拉開三缸發動機的序幕。不過在2014年10月，戴姆勒和雷諾日產聯盟宣布進一步合作時，新雷諾Twingo、Smart Fortwo和Smart Forfour已經成為合作成果。雷諾為Smart Forfour和Smart Fortwo提供1.0L三缸自然吸氣汽油發動機和渦輪增壓0.9T發動機。發動機雖然排量小了，但是動力比之前的1.0T發動機更強勁，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上的三缸發動機。據說這臺雷諾Energy TCe 90 0.9T發動機也從F1賽場上借鑒了不少經驗。這款雷諾0.9T發動機最大功率67kW/5000rpm，最大扭矩135Nm/2500rpm，升功率74kW，和Smart發動機數值一樣。

2014年12月，沃爾沃也發布了三缸汽油發動機，以拓展Drive-E發動機家族，其最新研發的三缸汽油發動機已進入測試階段。至此，從Drive-E“E驅智能科技”動力總成，到插電式混合動力技術，沃爾沃首次展現其完整的Drive-E發動機發展策略和藍圖。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。沃爾沃新型三缸發動機可以同時滿足沃爾沃CMA緊湊型模塊化生產平臺以及SPA可擴展整車生產平臺的需求。未來將搭配更多車型，從而豐富沃爾沃汽車的產品線，滿足消費者在動力性能與節能環保方面的多樣化需求。

沃爾沃汽車集團研發高級副總裁彼得·默滕斯表示：“這款沃爾沃自主新研發的Drive-E 1.5L三缸汽油發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排放標準，且響應靈敏、結構緊湊，各項性能指標和技術創新均處于行業領先水平。”

2014年，東風日產啟辰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自然吸氣三缸發動機也成為焦點，這也是日系三缸發動機再次走進消費者視野。

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

V8發動機正在退出歷史舞臺

有關新蒙迪歐采用1.5GTDi三缸發動機的傳聞更是為三缸發動機大家族增添了熱度，畢竟三缸發動機與四缸發動機相比體積更小、結構更簡單。越來越少的發動機汽缸數已經成為汽車行業的發展潮流，如八缸向六缸的轉變。典型的代表有大眾途銳、奧迪Q7，已不再提供V8發動機，V6 3.0TSI成為主力機型。奧迪A6、寶馬5系的八缸發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，搭載六缸發動機車型也已經成為主力，而日產天籟用四缸發動機代替六缸發動機也是有其道理，看來小排量三缸發動機成為家用車市場主力的日子也不會遙遠了。

雖然已經有這么多廠商應用了三缸發動機，但三缸發動機的開發還僅僅是起步階段。大眾已經開始研發1.0TSI發動機，未來將搭載于Polo和高爾夫等車型上。而自主品牌方面，奇瑞也研發了1.2L TGDI三缸發動機，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動機。隨著渦輪增壓和缸內直噴技術的逐漸成熟，小排量三缸渦輪增壓發動機已經逐漸成為潮流。