新三缸時代

文/宋菲

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新三缸時代

文/宋菲

由于具有振動大、噪音大等一些先天缺陷，曾經的三缸發動機給人一種動力不足、較為低端的印象。不過，當年被“嫌棄”的三缸發動機如今卻逐漸回歸主流。在節能減排的大趨勢下，三缸發動機體積小、重量輕，以及排氣量小的優勢凸顯出來。這意味著，相比四缸及更多缸發動機，三缸發動機在節油、環保上更具優勢。正因如此，近年來，不少汽車生產廠商愿意投入更多的資金和技術，克服三缸發動機動力弱、噪音大、抖動明顯的問題，比如寶馬就投入了一定的力量用于研究高效率、低排放的三缸發動機，并早已將技術成熟的三缸發動機搭載于多款車型上

三缸回歸主流

隨著排放標準的愈加嚴格，以及內燃機制造技術的不斷發展，氣缸數量早已不再是評判動力的最重要標準。

根據油耗強制性國家標準《乘用車燃料消耗量限值》的規定，2016年我國開始實施的四階段標準更為嚴苛，目標是在5年之內下降2L/100km，年均降幅達6.2%，遠高于三階段年均2%降幅水平，甚至高于歐洲、美國、日本年均降幅。在車型方面，由于單車限值嚴格程度提升了20%，目標值也對應降低了30%～40%，這意味著目前1/4新車型若不進行技術升級將面臨淘汰。

為此，各大車企將車輛的燃油經濟性擺在了未來發展的首要位置。他們除了大力發掘新能源車，對傳統動力的態度也發生了巨大轉變，不再以發動機缸數多少論輸贏，三缸發動機也因此逐漸回歸到人們的視野中。

據《產品可靠性報告》記者近期了解的消息，大眾計劃在2018年推出新一代POLO，新車將搭載1.0TSI增壓發動機，動力輸出甚至超過老款車型上的1.6L發動機；沃爾沃品牌目前已經在中大型車全新XC90、S90上普及了2.0T Drive-E四缸發動機，未來推出的1.5T三缸發動機將在旗下40、60、90三大系列的9款車型上陸續使用。

另外，從世界級的發動機大獎評選中也能清晰地看出，三缸發動機正在漸成主流趨勢。

福特Ecoboost1.0T L3發動機屬于三缸機中的元老，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。2014年沃德十佳發動機獎評選中，改款發動機首次入榜，來年的評選中，該發動機繼續蟬聯。此外，另一款3缸機，搭載于MINI COOPER的寶馬B38 1.5T L3發動機也入榜。

更傾向于大排量發動機的“美國沃德十佳發動機”獎項評選近年來都連續有3缸發動機入榜，立足于歐洲且評委遍布全球的“國際發動機大獎”所青睞的三缸發動機則更多。

2015年6月揭曉的2015年國際發動機大獎，前三名分別為寶馬1.5L強混合動力單元（由一臺1.5L渦輪增壓3缸內燃機、2個電動機、電池和動力單元管理系統組成）；福特Ecoboost 1.0T直列三缸發動機；PSA 1.2T直列三缸發動機。有意思的是，三款發動機皆為三缸發動機，這再次為三缸發動機正在成為乘用車發動機主力提供了有力的佐證。

三缸+增壓=三缸新趨勢

眾所周知，三缸機動力弱、振動大等弊端一直是汽車界難以克服的問題。據了解，動力弱的主要原因在于三缸較四缸發動機少一個氣缸，進氣量變小了，因此造成低扭乏力；而車身震動大的問題主要是對于四沖程三缸機而言，幾個活塞在做功時，它們的曲軸夾角為120°，導致力量不夠均衡，容易造成抖動。

那么，近些年的新三缸發動機是如何克服這些阻礙其發展的致命弊端的呢？

動力方面，記者了解到，隨著渦輪增壓技術的日漸成熟，新一代三缸發動機都采用了渦輪增壓技術，而且多為低慣性渦輪（在發動機轉數很低時就能介入），有些甚至采用了電動渦輪（單獨驅動的渦輪，不受發動機轉數影響），一定程度上消除了三缸發動機低扭乏力問題。現在很多三缸渦輪增壓發動機的動力輸出水平都達到了1.6L、1.8L，甚至2.4L四缸自然吸氣發動機的水平。

用實際數據進行對比或許能更清楚地看出新、老兩代三缸發動機在動力上的天壤之別。

1988～1992年期間在美國市場上銷售的大發Charade，其搭載的1.0L三缸機只有53馬力，百公里加速需要15s。福特2014款嘉年華SFE（搭載Ecoboost 1.0T直列三缸發動機），發動機排量也為1.0L，最大功率卻高達123馬力，百公里加速時間僅需8s；寶馬旗下的2014款MINI COOPER搭載的1.5L三缸渦輪增壓發動機，功率比之前搭載的1.6L四缸機還大，百公里加速時間較老款縮短了2s以上。

NVH水平得以改善

為了消除車身抖動，車企同樣使出各種解數。對此，有些車企采取的對策是改進發動機懸置系統設計，利用發動機飛輪和前段皮帶輪消除振動來達到平衡；而有些車企則是在發動機內安裝平衡軸，讓它們以曲軸相反的方向轉動，從而抵消振動。

舉個例子來說，以上提到的那款曾在2015年國際發動機大獎中獲獎的PSA1.2T直列三缸發動機，就通過新設計的平衡軸等部件，確保其達到了堪比四缸機的NVH（噪音、振動）水平。

據了解，為了讓這臺1.2T三缸發動機更為平順，PSA的工程師做了不少針對性設計，比如降低活塞的重量，這樣可以改變往復運動的慣性，減少因為不平衡運動造成的振動。此外，平衡軸、雙質量飛輪也都加入其中來減少振動，改善發動機的NVH（噪音/振動）表現。當然，新設計的引入也免不了帶來新問題，比如引入平衡軸之后，齒輪傳動會導致噪聲，PSA的工程師對此進行了更多優化，比如優化齒輪組的齒形、間隙設計，讓平衡軸齒輪盡可能接近飛輪以減少振動等等。