今天的发动机趋势 小排量三缸发动机

卫东

具有众多优势的三缸发动机正在取代四缸发动机，成为入门级家用轿车的动力主角。

20年前当我第一次看到解体大修的天津夏利0.9L三缸自然吸气发动机时，认识到了在世界上还有这种不对称的动力设计。而随着当年北京市政府一纸公文——1.0L（含）以下排量发动机禁止驶入长安街，三缸小排量发动机逐渐在北京消失了。在当时人们心中三缸发动机就是低端、性能差、动力不足的代名词。也许是上帝和北京开了个玩笑，今天小排量三缸发动机正在成为流行趋势。

在20年前，小排量三缸发动机的灭亡也是随着人们对车辆舒适性要求提高，NVH不能满足人们要求的作为入门家轿动力搭档的三缸发动机，逐渐被小排量四缸发动机取代。不过随着全球对汽车排放要求的一步步提高，大力开发小排量发动机已经成为必然趋势，于是人们又想起了三缸发动机。当今的技术条件已经使三缸发动机的平顺性与四缸发动机不相上下。在涡轮增压、缸内直喷、双VVT等主流技术应用后，人们发现三缸发动机的动力输出已经有了大跨步的提升，而低油耗和低排放更是让人们对它刮目相看。第一个在三缸发动机上发力的竟是美国的福特公司，对于嗜好大排量发动机的美国确实是出乎人们的意料。要知道，20年前在美国2.3L排量的四缸发动机才是入门级家轿的起步动力，5.7L排量V8发动机很是平常。

福特1.0L EcoBoost

福特汽车在2008年的北京车展上展示了其近期可持续发展战略的系统方案，其中就包括了EcoBoost新动力技术，福特EcoBoost新动力技术是福特汽车公司可持续发展战略近期解决方案中的核心技术，它采用涡轮增压燃油直喷技术，其实这些都不是它最耀眼的地方，因为大众等厂家也都在采用增压直喷技术改变传统动力，最关键的是福特将这项技术应用在了1.0L小排量三缸发动机上，由此在世界范围内带来了一股传统动力的新风尚。EcoBoost使汽油发动机的燃油经济性提升20%、二氧化碳排放降低15%的同时，还能进一步缩小发动机尺寸，并增强了扭矩和性能。EcoBoost新动力技术为小型三缸发动机带来了很好的实用性。

福特1.0T Ecoboost发动机自2011年法兰克福车展亮相以来，便在各类发动机大奖评选中屡获殊荣。2013年和2014年更是连续两年将国际最佳发动机评选中的1L组别和无排量限制的国际最佳发动机两项大奖收入囊中。

这台Ecoboost 1.0T发动机有两个较为特殊的设计结构：无平衡轴和浸油式的正时皮带设计，此两种结构设计颠覆了人们对传统三缸机的看法。平衡轴的作用就是减小发动机震动，避免爆震，通常就连四缸发动机都需要平衡轴，足见福特这款发动机的独特之处。而浸油式正时皮带可以提高稳定性、减小噪音、延长使用寿命。

平衡轴技术可有效地缓解三缸发动机因为曲柄连杆机构运转不平衡引发的整机震动，提高驾驶的舒适性。虽然平衡轴能够反向缓解发动机的震动作用，缺点是——发动机的重量和内部零件数量都增加了，还要消耗发动机能量。随着车内乘员对舒适度要求的提高，平衡轴也广泛应用在四缸发动机上。运用了无平衡轴的1.0T三缸EcoBoost发动机与传统的三缸发动机相比，结构设计上有着不小的突破。EcoBoost 1.0T去掉了传统三缸机中的平衡轴，而在飞轮与皮带轮上采用“不平衡”设计，以简化结构获得更加合理的配重。

除了上述提到的两项特有技术，这台发动机还具有缸内直喷、进排气可变气门正时等主流技术。最终使它的综合油耗仅为5L/100km，CO排放量为114g/km，而发动机最大功率却达到92kW/6000rpm，最大扭矩达到170Nm/1400～4500rpm，升功率达到92kW，对于小排量发动机来说相当出色。

在2015款嘉年华上，这款1.0L EcoBoost三缸增压发动机依然表现出色。1.0L EcoBoost小尺寸发动机在公路上的表现一点也不比别人差。1.0L EcoBoost发出的最大功率达到92kW，兰博基尼Aventador的515kW 6.5L V12发动机升功率才79kW。已经有超过50万辆轿车在使用这款强有力的三缸发动机。

国内三缸发动机的早到者——PSA1.2THP发动机

在2014年北京车展上，标致汽车展台带来了一个小家伙——1.2THP三缸发动机。它与它的两位兄长1.6THP和1.8THP在标致展台上形成了标致三剑客。而在雪铁龙展台上，同样在醒目位置展出了这款三缸发动机，足见这款发动机对于PSA来说举足轻重，而且，目前该发动机已在神龙集团襄阳发动机工厂开始生产，将在东风标致及东风雪铁龙旗下多款车型中应用。

在2015年将搭载在东风标致新308S上。1.2THP发动机就是一款以高动力输出和低排放为设计目标的三缸发动机。一样的烧92号汽油，这款1.2THP发动机最大功率100kW/5500rpm，最大扭矩230Nm/1750～3500rpm，比起搭载在308S上的自然吸气1.6L发动机（86kW/6000rpm、150Nm/4000rpm）要强很多。

这款发动机在性能参数上比大众EA211 1.4TSI发动机还要出色。而与结构相似的福特1.0T EcoBoost相比，1.2THP在动力输出上明显占有优势。虽然被冠以“THP”之名，但实际上这款1.2THP发动机和其大名鼎鼎的大哥1.6THP有着很大的区别。从发动机结构、工艺以及设计上，这款1.2THP发动机都有着更多自己的特色。

作为一款三缸发动机，这款PSA 1.2THP发动机上有很多设计都是为了提升其运转平顺性和减少发动机震动的。例如：大质量惯性曲轴皮带轮、去耦式平衡轴齿轮。在平衡轴从动齿轮上增加去耦橡胶的设计，在其他发动机上很少见，是一种独特的设计。当看到这款发动机的正时皮带时我又忆起了老富康——由于结构上的原因，运行几年后必然要更换正时皮带，还最好连同水泵一同更换。而今天的正时皮带已经不可同日而语。由于正时皮带表面采用了类似特氟龙材料，寿命做到了与发动机同寿命（10万km以上），而与正时链条相比，正时皮带在运转时也更为安静平顺。

对于小型车来说，这款1.2THP发动机是一款搭载在小型车上非常理想的发动机。将来这款1.2THP发动机还应该会搭载在标致208上，将是一款令人期待的小钢炮。

德国大众1.2T

面对福特、PSA在小排量三缸发动机上的作为，大众再也不能忍耐，推出了三缸涡轮增压直喷TSI发动机。它也是大众TSI家庭的最新一位成员，搭载在新Polo TSI BlueMotion上，这也是大众第一款搭载汽油发动机的BlueMotion车型，最大功率达到70kW，综合油耗只有4.1L/100km，CO排放值是94g/km，最高车速达到190km/h。这款发动机还带有起/停系统，以节省能源。被它替代的前任1.4L发动机的综合油耗是4.9L/100km，CO113g/km。作为EA211“engine”家族里的一份子，这款三缸发动机在动力上已经能够抗衡四缸发动机，并且具有更好的燃油效率和低排放。这款三缸汽油发动机在Polo上爆发出了出色动力，而大众并没有就此停步，而是再接再厉，一鼓作气又开发出了新一代三缸柴油发动机——1.4L TDI，作为柴油入门级发动机它将出现在大众AO和A级轿车上，将调校出55kW、66kW、77kW三款动力输出，最大输出扭矩则从210Nm到250Nm。55kW发动机虽然与前任最大功率相同，可最大扭矩却从177Nm提升到了210Nm，扭矩提升达20%。排放都达到了EU6标准，并且替代了Polo前任1.2L三缸TDI和1.6L四缸TDI。其在市内的平均油耗是4.0L/100km，郊区平均油耗3.1L/100km，综合油耗是3.4L/100km，CO排放是88g/km，发动机效率达到了A+级别。66kW版1.4L TDI油耗和55kW版一样，CO排放也一样。

与Polo前任发动机相比，燃油消耗降低了21%，已经具有了很高的燃油效率。而铝缸体比前一代三缸柴油发动机相比轻了11kg，与四缸发动机相比则轻了30kg。在这款三缸TSI发动机基础上，将来大众还会推出1.0L CNG发动机。

宝马三缸发动机

在2011年，BMW发布了i3和i8概念车，在插电混合动力车i8上出现了一款三缸汽油发动机。在2012年巴黎国际车展上，宝马带来了一款名为Active Tourer的概念车。不仅因为它是未来量产的1系GT的原型车，还因为混合动力系统搭载了BMW最新研发的1.5L三缸涡轮增压发动机。BMW的1.5T直列三缸TwinPower Turbo涡轮增压发动机同时推出汽油和柴油两个版本，内部代号分别为B38（汽油发动机）和B37（柴油发动机），并且柴油和汽油版本的发动机将共享60%的发动机零件，有效提高生产效率与降低生产成本。

而随着BMW 2系两门跑车在2015年的上市，BMW发动机家族里的最新一代三缸发动机也随着BMW 218i两门跑车浮出了水面。应用了BMW的TwinPower Turbo增压技术的这款1.5L发动机爆发出的最大功率达到100kW，最大扭矩达220Nm/1250rpm。与6MT匹配车型综合燃油消耗只有5.1～5.6L/100km（欧洲测试循环，匹配轮胎不同产生了不同数值），CO排放是118～130g/km；与8挡Steptronic搭配时，综合燃油消耗只有5.1L～5.5L/100km，CO排放是118～129g/km，成为一款真正的高效发动机，也实现了4轮驱动。这款1.5L三缸发动机不但运转平稳，而且很高效。应用了新一代汽油直喷系统、最新VALVETRONIC气门升程控制和系统Double VANOS进排气凸轮轴转角控制系统。尽量安装在前端的低重量发动机使车身前后重量分配比接近于完美的50：50。BMW 218i Coupe从静止加速到100km/h只用时8.8s（MT）和8.9s（AT），最高车速达到212km/h。在急加速时，BMW这款具有运动特性的三缸发动机也会带来令你心情激荡的轰鸣声。这款发动机的许多技术都来源于BMW的直列六缸发动机技术，并应用了锻钢的平衡轴来减少震动。

同时，BMW 2系旅行款BMW 214d ActiveTourer将搭载新一代入门级1.5L柴油发动机——70kW/220Nm三缸柴油发动机，平均燃油消耗是3.8～3.9L/100km，CO排放99～104g/km（欧洲循环测试）。新动力驱动这款旅行车从静止加速到100km/h用时12.9s。

新一代MINI搭载了新一代1.2L三缸汽油发动机，最大功率和扭矩分别是55kW和150Nm/1400rpm，驱动新5门版MINI从静止加速到100km/h用时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发动机光彩照人，通用自然不能显示出自己的无能，很快便在2014年推出了1.0T Ecotec直喷三缸发动机，有点针锋相对。通用官方资料显示，这台发动机最大的特点是优秀的环保特性和极平顺的运行品质。通用1.0T Ecotec发动机最大功率86kW/4300rpm，最大扭矩166Nm/1800～4700rpm，升功率67kW。在2014年的日内瓦车展上，欧宝ADAM载着通用的这款三缸发动机走到了前台。

通用这款全铝1.0L ECOTEC涡轮增压汽油直喷发动机具有更出色的低扭，且动力超过1.6L自然吸气发动机。在尺寸上，这款发动机小得就像是一个艺术品，可爆发出来的动力却不容忽视。1.0L ECOTEC提供两个版本的功率输出，分别是66kW和85kW，输出峰值扭矩相同，都是在1800rpm输出166Nm，CO排放只有99g/km。与1.6L自然吸气发动机1800rpm转速下的扭矩数值相比要高出30%。对于85kW版本而言，最大扭矩高原166Nm从1800rpm一直持续到4700rpm。1.0L ECOTEC与新一代6挡变速器相匹配，并带有起/停功能。其中，66kW发动机款ADAM在NEDC测试下综合燃油消耗是4.3L/100km。

更多三缸发动机

在2011年的法兰克福国际车展上，梅塞德斯-奔驰推出了概念B级E-Cell增程式电动概念车，它使用了一台50kW 1.0L涡轮增压发动机作为发电机，以增加续航里程，但奔驰并没有就此拉开三缸发动机的序幕。不过在2014年10月，戴姆勒和雷诺日产联盟宣布进一步合作时，新雷诺Twingo、Smart Fortwo和Smart Forfour已经成为合作成果。雷诺为Smart Forfour和Smart Fortwo提供1.0L三缸自然吸气汽油发动机和涡轮增压0.9T发动机。发动机虽然排量小了，但是动力比之前的1.0T发动机更强劲，最大功率67kW/5000rpm，最大扭矩135Nm/2500rpm，升功率74kW。

作为法系车的另一个代表，雷诺在2014年的法国车展上也展示了搭载在雷诺Clio上的三缸发动机。据说这台雷诺Energy TCe 90 0.9T发动机也从F1赛场上借鉴了不少经验。这款雷诺0.9T发动机最大功率67kW/5000rpm，最大扭矩135Nm/2500rpm，升功率74kW，和Smart发动机数值一样。

2014年12月，沃尔沃也发布了三缸汽油发动机，以拓展Drive-E发动机家族，其最新研发的三缸汽油发动机已进入测试阶段。至此，从Drive-E“E驱智能科技”动力总成，到插电式混合动力技术，沃尔沃首次展现其完整的Drive-E发动机发展策略和蓝图。排量更小、动力更高效、CO排放更低是沃尔沃通向“2020零排放、零伤亡”愿景的一部分。三缸涡轮增压汽油发动机，重量仅99kg，最高输出功率132kW，最大扭矩265Nm，而CO排放完全满足未来欧VII排放目标。沃尔沃新型三缸发动机可以同时满足沃尔沃CMA紧凑型模块化生产平台以及SPA可扩展整车生产平台的需求。未来将搭配更多车型，从而丰富沃尔沃汽车的产品线，满足消费者在动力性能与节能环保方面的多样化需求。

沃尔沃汽车集团研发高级副总裁彼得·默滕斯表示：“这款沃尔沃自主新研发的Drive-E 1.5L三缸汽油发动机最高输出功率可以达到132kW，扭矩可以达到265Nm，并满足欧VII排放标准，且响应灵敏、结构紧凑，各项性能指标和技术创新均处于行业领先水平。”

2014年，东风日产启辰R30开始上市销售，这款新车除了具有吸引人的价格外，全系搭载1.2L自然吸气三缸发动机也成为焦点，这也是日系三缸发动机再次走进消费者视野。

前面看了许多民用版的三缸发动机，最后我们来看一款专为赛车研发的——日产DIG-T R发动机。其由日产运动和赛事部门（NISMO）打造，排量为1.5L，最大功率可达298kW，最大扭矩380Nm，如此惊人的数据堪比大排量V6发动机。

V8发动机正在退出历史舞台

有关新蒙迪欧采用1.5GTDi三缸发动机的传闻更是为三缸发动机大家族增添了热度，毕竟三缸发动机与四缸发动机相比体积更小、结构更简单。越来越少的发动机汽缸数已经成为汽车行业的发展潮流，如八缸向六缸的转变。典型的代表有大众途锐、奥迪Q7，已不再提供V8发动机，V6 3.0TSI成为主力机型。奥迪A6、宝马5系的八缸发动机也在退出历史舞台。即便是奔驰S级、奥迪A8、BMW7系等豪车，搭载六缸发动机车型也已经成为主力，而日产天籁用四缸发动机代替六缸发动机也是有其道理，看来小排量三缸发动机成为家用车市场主力的日子也不会遥远了。

虽然已经有这么多厂商应用了三缸发动机，但三缸发动机的开发还仅仅是起步阶段。大众已经开始研发1.0TSI发动机，未来将搭载于Polo和高尔夫等车型上。而自主品牌方面，奇瑞也研发了1.2L TGDI三缸发动机，将在今年首先搭载在奇瑞畅销的艾瑞泽7上，并将逐渐扩展到其他车型。国内的海南马自达在2014年北京国际车展上也展出了它们的三缸发动机。随着涡轮增压和缸内直喷技术的逐渐成熟，小排量三缸涡轮增压发动机已经逐渐成为潮流。