新三缸時(shí)代

文/宋菲

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新三缸時(shí)代

文/宋菲

由于具有振動大、噪音大等一些先天缺陷，曾經(jīng)的三缸發(fā)動機(jī)給人一種動力不足、較為低端的印象。不過，當(dāng)年被“嫌棄”的三缸發(fā)動機(jī)如今卻逐漸回歸主流。在節(jié)能減排的大趨勢下，三缸發(fā)動機(jī)體積小、重量輕，以及排氣量小的優(yōu)勢凸顯出來。這意味著，相比四缸及更多缸發(fā)動機(jī)，三缸發(fā)動機(jī)在節(jié)油、環(huán)保上更具優(yōu)勢。正因如此，近年來，不少汽車生產(chǎn)廠商愿意投入更多的資金和技術(shù)，克服三缸發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)，并早已將技術(shù)成熟的三缸發(fā)動機(jī)搭載于多款車型上

三缸回歸主流

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的愈加嚴(yán)格，以及內(nèi)燃機(jī)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，氣缸數(shù)量早已不再是評判動力的最重要標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)油耗強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車燃料消耗量限值》的規(guī)定，2016年我國開始實(shí)施的四階段標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)苛，目標(biāo)是在5年之內(nèi)下降2L/100km，年均降幅達(dá)6.2%，遠(yuǎn)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(yán)格程度提升了20%，目標(biāo)值也對應(yīng)降低了30%～40%，這意味著目前1/4新車型若不進(jìn)行技術(shù)升級將面臨淘汰。

為此，各大車企將車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性擺在了未來發(fā)展的首要位置。他們除了大力發(fā)掘新能源車，對傳統(tǒng)動力的態(tài)度也發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，不再以發(fā)動機(jī)缸數(shù)多少論輸贏，三缸發(fā)動機(jī)也因此逐漸回歸到人們的視野中。

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

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

福特Ecoboost1.0T L3發(fā)動機(jī)屬于三缸機(jī)中的元老，自2011年法蘭克福車展亮相以來便在各類發(fā)動機(jī)大獎評選中屢獲殊榮。2014年沃德十佳發(fā)動機(jī)獎評選中，改款發(fā)動機(jī)首次入榜，來年的評選中，該發(fā)動機(jī)繼續(xù)蟬聯(lián)。此外，另一款3缸機(jī)，搭載于MINI COOPER的寶馬B38 1.5T L3發(fā)動機(jī)也入榜。

更傾向于大排量發(fā)動機(jī)的“美國沃德十佳發(fā)動機(jī)”獎項(xiàng)評選近年來都連續(xù)有3缸發(fā)動機(jī)入榜，立足于歐洲且評委遍布全球的“國際發(fā)動機(jī)大獎”所青睞的三缸發(fā)動機(jī)則更多。

2015年6月揭曉的2015年國際發(fā)動機(jī)大獎，前三名分別為寶馬1.5L強(qiáng)混合動力單元（由一臺1.5L渦輪增壓3缸內(nèi)燃機(jī)、2個(gè)電動機(jī)、電池和動力單元管理系統(tǒng)組成）；福特Ecoboost 1.0T直列三缸發(fā)動機(jī)；PSA 1.2T直列三缸發(fā)動機(jī)。有意思的是，三款發(fā)動機(jī)皆為三缸發(fā)動機(jī)，這再次為三缸發(fā)動機(jī)正在成為乘用車發(fā)動機(jī)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(jī)動力弱、振動大等弊端一直是汽車界難以克服的問題。據(jù)了解，動力弱的主要原因在于三缸較四缸發(fā)動機(jī)少一個(gè)氣缸，進(jìn)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(jī)而言，幾個(gè)活塞在做功時(shí)，它們的曲軸夾角為120°，導(dǎo)致力量不夠均衡，容易造成抖動。

那么，近些年的新三缸發(fā)動機(jī)是如何克服這些阻礙其發(fā)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(shù)的日漸成熟，新一代三缸發(fā)動機(jī)都采用了渦輪增壓技術(shù)，而且多為低慣性渦輪（在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)很低時(shí)就能介入），有些甚至采用了電動渦輪（單獨(dú)驅(qū)動的渦輪，不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)影響），一定程度上消除了三缸發(fā)動機(jī)低扭乏力問題。現(xiàn)在很多三缸渦輪增壓發(fā)動機(jī)的動力輸出水平都達(dá)到了1.6L、1.8L，甚至2.4L四缸自然吸氣發(fā)動機(jī)的水平。

用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對比或許能更清楚地看出新、老兩代三缸發(fā)動機(jī)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(fā)Charade，其搭載的1.0L三缸機(jī)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(fā)動機(jī)），發(fā)動機(jī)排量也為1.0L，最大功率卻高達(dá)123馬力，百公里加速時(shí)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(fā)動機(jī)，功率比之前搭載的1.6L四缸機(jī)還大，百公里加速時(shí)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(shù)。對此，有些車企采取的對策是改進(jìn)發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用發(fā)動機(jī)飛輪和前段皮帶輪消除振動來達(dá)到平衡；而有些車企則是在發(fā)動機(jī)內(nèi)安裝平衡軸，讓它們以曲軸相反的方向轉(zhuǎn)動，從而抵消振動。

舉個(gè)例子來說，以上提到的那款曾在2015年國際發(fā)動機(jī)大獎中獲獎的PSA1.2T直列三缸發(fā)動機(jī)，就通過新設(shè)計(jì)的平衡軸等部件，確保其達(dá)到了堪比四缸機(jī)的NVH（噪音、振動）水平。

據(jù)了解，為了讓這臺1.2T三缸發(fā)動機(jī)更為平順，PSA的工程師做了不少針對性設(shè)計(jì)，比如降低活塞的重量，這樣可以改變往復(fù)運(yùn)動的慣性，減少因?yàn)椴黄胶膺\(yùn)動造成的振動。此外，平衡軸、雙質(zhì)量飛輪也都加入其中來減少振動，改善發(fā)動機(jī)的NVH（噪音/振動）表現(xiàn)。當(dāng)然，新設(shè)計(jì)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(dǎo)致噪聲，PSA的工程師對此進(jìn)行了更多優(yōu)化，比如優(yōu)化齒輪組的齒形、間隙設(shè)計(jì)，讓平衡軸齒輪盡可能接近飛輪以減少振動等等。