小排量三缸發(fā)動(dòng)機(jī)

衛(wèi)東

從三缸發(fā)動(dòng)機(jī)被四缸發(fā)動(dòng)機(jī)取代，再由三缸發(fā)動(dòng)機(jī)取代四缸發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)社會(huì)變遷，及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷革新的結(jié)果。早在10年前2008年的北京國(guó)際車展上，福特汽車便展示了小排量三缸1.0T EcoBoost渦輪增壓燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)時(shí)大概消費(fèi)者也不會(huì)想到，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)成為一種趨勢(shì)，并一發(fā)不可收拾。盡管當(dāng)時(shí)對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的舒適性充滿了爭(zhēng)議，可仍然擋不住它流行的趨勢(shì)。

福特EcoBoost技術(shù)使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性提升達(dá)20%、二氧化碳排放降低 15%的同時(shí)，還能進(jìn)一步縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸。EcoBoost新動(dòng)力技術(shù)為小型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)帶來了很好的實(shí)用性。這臺(tái)1.0T Ecoboost發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)較為特殊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：無平衡軸和浸油式的正時(shí)皮帶設(shè)計(jì)，此兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顛覆了人們對(duì)傳統(tǒng)三缸機(jī)的看法。平衡軸的作用就是減小發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)，避免爆震，通常就連四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都需要平衡軸，足見福特這款發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特之處。而浸油式正時(shí)皮帶可以提高穩(wěn)定性、減小噪音、延長(zhǎng)使用壽命。

平衡軸技術(shù)可有效地緩解三缸發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)榍B桿機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡引發(fā)的整機(jī)震動(dòng)，提高駕駛的舒適性。雖然平衡軸能夠反向緩解發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)作用，缺點(diǎn)是——發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和內(nèi)部零件數(shù)量都增加了，還要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)能量。隨著車內(nèi)乘員對(duì)舒適度要求的提高，平衡軸也廣泛應(yīng)用在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上。運(yùn)用了無平衡軸的1.0T三缸EcoBoost 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著不小的突破。EcoBoost 1.0T去掉了傳統(tǒng)三缸機(jī)中的平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并獲得更加合理的配重。

除了上述提到的兩項(xiàng)特有技術(shù)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還具有缸內(nèi)直噴、進(jìn)排氣可變氣門正時(shí)等主流技術(shù)。最終使它的綜合油耗僅為5L/100KM，CO2排放量為114g/km，而發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率卻達(dá)到92kW/6000rpm，最大扭矩達(dá)到170Nm/1400-4500rpm，升功率達(dá)到92kW，對(duì)于小排量發(fā)動(dòng)機(jī)來說相當(dāng)出色。在2013年和2014年，福特1.0T Ecoboost發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)兩年將國(guó)際最佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選中的1L組別和無排量限制的國(guó)際最佳發(fā)動(dòng)機(jī)兩項(xiàng)大獎(jiǎng)收入囊中。

在2014年北京車展上，標(biāo)致汽車展臺(tái)帶來了一個(gè)小家伙——1.2THP三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。它與它的兩位兄長(zhǎng)1.6THP和1.8THP在標(biāo)致展臺(tái)上形成了標(biāo)致三劍客。而在雪鐵龍展臺(tái)上，同樣在醒目位置展出了這款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，足見這款發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于PSA來說舉足輕重。PSA 1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)就是一款以高動(dòng)力輸出和低排放為設(shè)計(jì)目標(biāo)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。一樣地?zé)?2號(hào)汽油，這款型號(hào)為EB2DTSM的1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率100kW/5500rpm，最大扭矩230Nm/1750～3500rpm，比起同樣搭載在308S上的自然吸氣1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)（86kW/6000rpm、150Nm/4000rpm）要強(qiáng)很多。這款1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)還搭載在了標(biāo)致408上。

這款發(fā)動(dòng)機(jī)在性能參數(shù)上比大眾EA211 1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)還要出色。而與結(jié)構(gòu)相似的福特1.0T EcoBoost相比，1.2THP在動(dòng)力輸出上明顯占有優(yōu)勢(shì)。雖然被冠以“THP”之名，但實(shí)際上這款1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)和其大名鼎鼎的哥哥1.6THP有著很大的區(qū)別。從發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝以及設(shè)計(jì)上，這款1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)都有著更多自己的特色。

作為一款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，這款PSA 1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)上有很多設(shè)計(jì)都是為了提升其運(yùn)轉(zhuǎn)平順性和減少發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)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(dòng)齒輪上增加去耦橡膠的設(shè)計(jì)，在其他發(fā)動(dòng)機(jī)上很少見，是一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)。由于正時(shí)皮帶表面采用了類似特氟龍材料，壽命做到了與發(fā)動(dòng)機(jī)同壽命（10萬公里以上），而與正時(shí)鏈條相比，正時(shí)皮帶在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也更為安靜平順。對(duì)于小型車來說，這款1.2THP發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力已非常充沛，是一款搭載在小型車上非常理想的發(fā)動(dòng)機(jī)。

面對(duì)福特、PSA在小排量三缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。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(dòng)機(jī)的BlueMotion車型，最大功率達(dá)到70kW，綜合油耗只有4.1L/100km，CO2排放值是94g/ km。這款發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的綜合油耗是4.9L/100km，CO2排放113g/km，最高車速達(dá)到190km/h。作為EA211家族里的一份子，這款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力上已經(jīng)能夠抗衡四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并且具有更好的燃油效率和低排放。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(dòng)機(jī)——1.4L TDI，作為柴油入門級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)它將出現(xiàn)在大眾A0和A級(jí)轎車上，將調(diào)校出55kW、66kW、77kW三款動(dòng)力輸出，最大輸出扭矩則從210Nm到250Nm。

與Polo前任發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)相比輕了11kg。與四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比則輕了30kg。在這款三缸TSI發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，將來大眾還會(huì)推出1.0L CNG發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于國(guó)內(nèi)消費(fèi)者來說，可以從進(jìn)口的大眾up！感受這款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。在up！上這款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)是55kW/6200rpm，95Nm/3000-4300rpm，工信部綜合油耗是4.8L/100km。

在2011年，BMW發(fā)布了i3和i8概念車，在插電混合動(dòng)力車i8上出現(xiàn)了一款三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。在2012年巴黎國(guó)際車展上，寶馬帶來了一款名為Active Tourer的概念車。不僅因?yàn)樗俏磥砹慨a(chǎn)的1系GT的原型車，還因?yàn)榛旌蟿?dòng)力系統(tǒng)搭載了寶馬最新研發(fā)的1.5L三缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。寶馬的1.5T直列三缸TwinPower Turbo渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)推出有汽油和柴油二個(gè)版本，內(nèi)部代號(hào)分別為B38（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)）和B37（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)），并且柴油和汽油版本的發(fā)動(dòng)機(jī)將共享60%的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，有效提高生產(chǎn)效率與降低生產(chǎn)成本。

隨著BMW 2系兩門跑車在2015年的上市，BMW發(fā)動(dòng)機(jī)家族里的最新一代三缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)爆發(fā)出的最大功率達(dá)到100kW/4400rpm，最大扭矩達(dá)220Nm/1250～4300rpm。與6AT匹配車型綜合燃油消耗只有5.9L/100km；與8擋 Steptronic搭配時(shí)，綜合燃油消耗只有6.3L/100km，成為了一款真正的高效發(fā)動(dòng)機(jī)。這款1.5L三缸發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了新一代汽油直噴系統(tǒng)、最新VALVETRONIC氣門升程控制系統(tǒng)和Double VANOS進(jìn)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(dòng)機(jī)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(shí)8.8s（MT）和8.9s（AT），最高車速達(dá)到212km/h。在急加速時(shí)，這款具有運(yùn)動(dòng)特性的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)帶來令你心情激蕩的轟鳴聲。這款發(fā)動(dòng)機(jī)的許多技術(shù)都來源于BMW的直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，并應(yīng)用了鍛鋼的平衡軸來減少震動(dòng)。同時(shí)，BMW 2系旅行款BMW 214d Active Tourer將搭載新一代入門級(jí)1.5L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)——70kW/220Nm三缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，平均燃油消耗是 3.8L～3.9L/100km，CO2排放99～104g/km（歐洲循環(huán)測(cè)試）。新動(dòng)力驅(qū)動(dòng)這款旅行車從靜止加速到100km/h用時(shí)12.9s。

眼看福特以1.0T EcoBoost發(fā)動(dòng)機(jī)光彩照人，通用很快便在2014年推出了1.0T Ecotec直噴三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。在2017年9月，上汽通用汽車則宣布引入全新一代Ecotec 1.0T/1.3T雙噴射渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，從2017年開始將陸續(xù)應(yīng)用于別克和雪佛蘭車型。得益于一系列智能機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用，全新一代Ecotec 1.0T/1.3T雙噴射渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)擁有精準(zhǔn)控制、純凈運(yùn)行和強(qiáng)勁動(dòng)力等核心優(yōu)勢(shì)。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用單缸最優(yōu)燃燒和單缸最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，在全球同類產(chǎn)品中首次采用單缸雙噴油器設(shè)計(jì)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊配置尖端32bit 處理器以及充足RAM，能智能分析和診斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況，配合8大智能系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整和控制發(fā)動(dòng)機(jī)高效安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)性能、油耗、排放與可靠性的有機(jī)統(tǒng)一；同時(shí)，通過全鋁結(jié)構(gòu)緊湊設(shè)計(jì)、全新設(shè)計(jì)的高效燃燒室、先進(jìn)的智能熱管理系統(tǒng)、超低慣量渦輪增壓及電動(dòng)放氣閥、全方位超低摩擦設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新應(yīng)用12大靜音減震核心技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了出色的動(dòng)力性和舒適性優(yōu)勢(shì)。

其中，1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率120kW，相比上一代1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)，在相同轉(zhuǎn)速下1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)可輸出230Nm最大扭矩，1.4T則只有206Nm，且1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)重量減輕25kg，動(dòng)力提升15%，油耗下降5%。另一款1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率92kW，在2000rpm即可輸出170Nm最大扭矩，上代1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)則需要在4000rpm才能達(dá)到141Nm最大扭矩，而且1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)比上代1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)減輕24公斤，燃油經(jīng)濟(jì)性提升10%，綜合百公里油耗下降了0.5L（手動(dòng)）/0.8L（雙離合）。同時(shí)，這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)與噪聲抑制水準(zhǔn)可媲美甚至超越競(jìng)品，樹立同類產(chǎn)品的新標(biāo)桿。

全新一代Ecotec 1.0T/1.3T雙噴射渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)搭載6擋手動(dòng)變速器、6擋自動(dòng)變速器、6擋濕式雙離合自動(dòng)變速器等支持智能啟停技術(shù)的新一代變速器，兼顧高效動(dòng)力輸出與節(jié)油環(huán)保，結(jié)合出眾的靜音性、可靠性、耐久性以及低使用維護(hù)成本，全面展現(xiàn)“更性能、更節(jié)能、更環(huán)保、更智能”的產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，為消費(fèi)者帶來煥然一新的駕乘和用車體驗(yàn)。