從小衆到主流 三缸發動機緣何全面逆襲?

觀察近幾年汽車發動機的發展趨勢,會發現有很多汽車廠商開始打三缸發動機的主意,包括寶馬、奔馳、福特、本田、別克、上汽等等,幾乎遍及豪華、合資與自主品牌。然而在不少人的認識中,三缸發動機有著這樣那樣的毛病,例如“抖動”“噪聲大”“後勁不足”等等。

一邊是汽車廠商對三缸發動機趨之若鶩,一邊是市場對三缸發動機懷有遲疑態度。三缸發動機究竟怎麼樣?

無可否認,受制於三個氣缸的結構,三缸發動機相比時下流行的四缸發動機,面臨著一些技術難關,但是這並不代表三缸機不會成為主流,畢竟世界上並不存在一款完美的發動機。汽車技術的變革從來不以個人的意志為轉移,正像渦輪增壓發動機逐漸取代自然吸氣發動機,自動變速器日益淘汰手動變速器,車內電子智能部件日益替換機械部件一般,三缸發動機在現階段的上位也是如此。

从小众到主流 三缸发动机缘何全面逆袭?

每一項新技術也都有一個從萌芽到成熟的過程,期間也伴隨著質疑。三缸發動機並不是個新鮮事物,早在十多年前,夏利、奧拓、比亞迪F0這些小型車就曾使用過三缸發動機,但是礙於當時的技術條件以及這些車型自身的定位和形象,導致三缸發動機最初的表現難以令人信服,也因此被戴上了“抖動”“噪聲大”的帽子。

時至今日,三缸發動機仍然難以完全為自身正名,但是汽車廠商對三缸發動機的追求也並非盲目為之,而是有著深刻的背景因素。其一是全球各地的環保政策法規日益嚴苛,更低的油耗、更小的排放成為針對汽車不可逆的硬要求。其二,從燃油發動機上百年的演變來看,其走過了從小排量到大排量、再從大排量到小排量的發展過程,而最近十年,各個廠家都將研發生產更輕量、更小型、更高效和更節能的發動機作為自身技術實力的標誌,三缸發動機就是目前最符合這一技術標準的載體。

从小众到主流 三缸发动机缘何全面逆袭?

有不少業內人士已經預言,三缸發動機會在不久的將來成為行業的主流,將被大面積搭載到入門小型車上。作出這樣的預測並非基於簡單的趨勢判斷,更是三缸發動機的技術已經到了成熟的節點。

相比目前流行的四缸發動機,三缸發動機有著體積更小、重量更強、更好的低速扭矩以及更少的渦輪遲滯等優勢。業界權威的“國際發動機”評選近年來頻頻垂青於三缸發動機,足以說明三缸發動機的實力。在2018年度的評選中,從1.0L-1.5L排量範圍內奪得最佳發動機評價的,無一例外都是三缸發動機。

從被吐槽到受追捧

三缸發動機最初是作為非主流產品而進入中國消費者的視野。十多年前的夏利、奧拓、比亞迪F0等微型車都使用過三缸發動機,目前不少微車也是如此。但是這些車型自身的品控問題以及廉價形象,讓三缸發動機的口碑受到影響,人們為三缸發動機貼上了“震動大”、“噪聲大”、“後勁不足”的缺陷性標籤。

但必須指出的是,當時的汽車廠商採用三缸發動機的一個重要目的在於縮減成本,而沒有在技術的追求上做過努力。因此簡單地將十年前對三缸發動機的印象套用在目前的三缸發動機身上,認為其“技術落後”,顯然不合時宜。

經過十多年的發展,三缸發動機早已今非昔比,在渦輪增壓技術、缸內直噴技術、先進的排氣技術以及更優秀的NVH以及溫控技術等新技術的加持下,三缸發動機獲得了技術質變的前提條件。

若再加以仔細推敲,渦輪增壓、缸內直噴等等新技術,之所以在近十年來被大規模應用,其背後不可忽視的推動力在於政策與技術的雙重驅動。整車廠有技術競爭的需求,而政策方面有全球各地環保法規的壓力。從歐美到中國,目前主流的汽車市場都面臨著嚴格的車輛排放法規,中國的要求是2020年乘用車平均燃料消耗量達到5L/百公里,這無形中倒逼汽車廠商集中精力去研發更輕量、高效、節能同時又不失性能水準的新型發動機。

從這個意義上,三缸發動機是汽車動力技術與社會發展到一定階段的自然結果。即使單看發動機缸數的變化,也不難發現發動機缸數對於發動機性能也不起決定性作用。最初的汽車並沒有12缸、10缸、8缸這樣的大排量,其頂多只是上個世紀汽車發展歷史中的一段插曲。燃油發動機發展近百年,發動機缸數先是從少到多,再從多到少。

近十年,小排量取代大排量、小缸數取代大缸數已經是不可逆轉之勢。目之所及的是,法拉利、保時捷等超級跑車已經擯棄被奉若神明的自然吸氣發動機而轉向渦輪增壓發動機,而寶馬、奔馳等最新推出的D級豪華車也俯身採用了四缸發動機,這些新趨勢足以說明問題。

目前不論是豪華品牌還是合資品牌以及自主品牌,對三缸發動機也不單單是處於“研究階段”,寶馬、福特、別克等品牌已經推出了三缸發動機量產車,例如寶馬X1、福特福克斯、別克GL6,而奔馳、奧迪、捷豹路虎、沃爾沃、本田、大眾等品牌的三缸發動機也即將面世。從汽車廠商的動作來看,三缸發動機將成為不可阻擋的潮流。

甚至還可以預知,三缸發動機也不會只是微型車和小型車的專利,正如四缸2.0L發動機被應用到D級豪華車身上一般,三缸1.5L發動機也將會在部分中高端車型上搭載。

三缸發動機哪家強?

三缸發動機的流行,除了大趨勢的發展,最關鍵也最直接的原因在於其自身技術已經成熟,而技術穩定性也正是其最終能夠被市場接受和認可的根本。

世界上並不存在一款完美的發動機。現階段在行業中佔據統治地位的四缸發動機也有不少問題,例如進排氣方面始終無法克服氣門閉合時機的問題,因此才有為人熟知的渦輪遲滯現象。不過這問題在三缸發動機身上就減弱很多,因為三缸發動機的排氣脈衝可以實現連續不斷。其次,更高的缸徑和衝程,讓三缸發動機的低轉速扭矩表現相當充沛。此外,三缸發動機更緊湊的結構和更少的機械摩擦,使其熱效率也得到提升。

當然,更低的油耗表現才是三缸發動機的殺手鐧,其體積小、重量輕、摩擦低等特徵決定了這一效果。而在渦輪增壓技術的幫助下,三缸發動機能夠實現的做功效率並不輸於四缸發動機。如此這般,三缸發動機自然成為節能發動機的最佳選擇。

而對於“震動大”“噪聲大”這些為人詬病的問題,可以說三缸發動機已經有足夠多的技術手段來解決。例如通過安裝曲軸平衡軸和偏心質量飛輪的方式來增強發動機的運作平順性。

从小众到主流 三缸发动机缘何全面逆袭?

福特1.0L EcoBoost三缸發動機是這方面的技術佼佼者。福特工程通過特殊的設計,讓曲軸與平衡軸形成“雙平衡軸結構”,保證了發動機運轉的平順性。而震動方面,福特則通過改進發動機支架系統消減震動力,以及優化質量飛輪轉動慣量,從而減少扭矩震動。

福特的這款發動機目前搭載於福特福克斯身上,其自2012年問世以來已經飽受讚譽,曾連續三年獲得“國際年度發動機”大獎。它的核心技術在於缸內直噴、可變凸輪軸正時以及渦輪增壓,由此實現了輸出效能與燃油經濟性的雙提升,燃油經濟性高達20%,並降低15%的二氧化碳排放。從數據上看,該發動機擁有92千瓦/6000轉的最大淨功率和125馬力,以及170牛·米/1500-4500轉的最大扭矩,全油門狀態下,發動機會切入OverBoost超增壓模式,最大扭矩可達到200牛·米,持續時間長達15秒。這一表現已經足以媲美部分四缸1.6L發動機。

从小众到主流 三缸发动机缘何全面逆袭?

除了福特在三缸發動機方面的成就,現在有越來越多的汽車廠家加入到三缸發動機的大軍中來。2018年國際發動機評選中,1.0L-1.5L排量的獎項無一例外被三缸發動機奪取,它們分別是大眾1.0T渦輪增壓發動機、PSA1.2T三缸渦輪增壓發動機以及寶馬1.5T三缸油電混動發動機。

可以預測,三缸機將會越來越多,三缸發動機取代四缸發動機成為入門級車型以及部分中高檔車型的首先,將在不遠的將來成為現實。實際上,從更長遠的角度,電動車等替代燃料動力技術才是汽車行業的未來,因而而電動化的大潮來臨前夕,更具節能優勢三缸機才是成為燃油發動機最恰如其分的歸宿。


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