新三缸时代

文/宋菲



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新三缸时代

文/宋菲

由于具有振动大、噪音大等一些先天缺陷，曾经的三缸发动机给人一种动力不足、较为低端的印象。不过，当年被“嫌弃”的三缸发动机如今却逐渐回归主流。在节能减排的大趋势下，三缸发动机体积小、重量轻，以及排气量小的优势凸显出来。这意味着，相比四缸及更多缸发动机，三缸发动机在节油、环保上更具优势。正因如此，近年来，不少汽车生产厂商愿意投入更多的资金和技术，克服三缸发动机动力弱、噪音大、抖动明显的问题，比如宝马就投入了一定的力量用于研究高效率、低排放的三缸发动机，并早已将技术成熟的三缸发动机搭载于多款车型上

三缸回归主流

随着排放标准的愈加严格，以及内燃机制造技术的不断发展，气缸数量早已不再是评判动力的最重要标准。

根据油耗强制性国家标准《乘用车燃料消耗量限值》的规定，2016年我国开始实施的四阶段标准更为严苛，目标是在5年之内下降2L/100km，年均降幅达6.2%，远高于三阶段年均2%降幅水平，甚至高于欧洲、美国、日本年均降幅。在车型方面，由于单车限值严格程度提升了20%，目标值也对应降低了30%～40%，这意味着目前1/4新车型若不进行技术升级将面临淘汰。

为此，各大车企将车辆的燃油经济性摆在了未来发展的首要位置。他们除了大力发掘新能源车，对传统动力的态度也发生了巨大转变，不再以发动机缸数多少论输赢，三缸发动机也因此逐渐回归到人们的视野中。

据《产品可靠性报告》记者近期了解的消息，大众计划在2018年推出新一代POLO，新车将搭载1.0TSI增压发动机，动力输出甚至超过老款车型上的1.6L发动机；沃尔沃品牌目前已经在中大型车全新XC90、S90上普及了2.0T Drive-E四缸发动机，未来推出的1.5T三缸发动机将在旗下40、60、90三大系列的9款车型上陆续使用。

另外，从世界级的发动机大奖评选中也能清晰地看出，三缸发动机正在渐成主流趋势。

福特Ecoboost1.0T L3发动机属于三缸机中的元老，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。2014年沃德十佳发动机奖评选中，改款发动机首次入榜，来年的评选中，该发动机继续蝉联。此外，另一款3缸机，搭载于MINI COOPER的宝马B38 1.5T L3发动机也入榜。

更倾向于大排量发动机的“美国沃德十佳发动机”奖项评选近年来都连续有3缸发动机入榜，立足于欧洲且评委遍布全球的“国际发动机大奖”所青睐的三缸发动机则更多。

2015年6月揭晓的2015年国际发动机大奖，前三名分别为宝马1.5L强混合动力单元（由一台1.5L涡轮增压3缸内燃机、2个电动机、电池和动力单元管理系统组成）；福特Ecoboost 1.0T直列三缸发动机；PSA 1.2T直列三缸发动机。有意思的是，三款发动机皆为三缸发动机，这再次为三缸发动机正在成为乘用车发动机主力提供了有力的佐证。

三缸+增压=三缸新趋势

众所周知，三缸机动力弱、振动大等弊端一直是汽车界难以克服的问题。据了解，动力弱的主要原因在于三缸较四缸发动机少一个气缸，进气量变小了，因此造成低扭乏力；而车身震动大的问题主要是对于四冲程三缸机而言，几个活塞在做功时，它们的曲轴夹角为120°，导致力量不够均衡，容易造成抖动。

那么，近些年的新三缸发动机是如何克服这些阻碍其发展的致命弊端的呢？

动力方面，记者了解到，随着涡轮增压技术的日渐成熟，新一代三缸发动机都采用了涡轮增压技术，而且多为低惯性涡轮（在发动机转数很低时就能介入），有些甚至采用了电动涡轮（单独驱动的涡轮，不受发动机转数影响），一定程度上消除了三缸发动机低扭乏力问题。现在很多三缸涡轮增压发动机的动力输出水平都达到了1.6L、1.8L，甚至2.4L四缸自然吸气发动机的水平。

用实际数据进行对比或许能更清楚地看出新、老两代三缸发动机在动力上的天壤之别。

1988～1992年期间在美国市场上销售的大发Charade，其搭载的1.0L三缸机只有53马力，百公里加速需要15s。福特2014款嘉年华SFE（搭载Ecoboost 1.0T直列三缸发动机），发动机排量也为1.0L，最大功率却高达123马力，百公里加速时间仅需8s；宝马旗下的2014款MINI COOPER搭载的1.5L三缸涡轮增压发动机，功率比之前搭载的1.6L四缸机还大，百公里加速时间较老款缩短了2s以上。

NVH水平得以改善

为了消除车身抖动，车企同样使出各种解数。对此，有些车企采取的对策是改进发动机悬置系统设计，利用发动机飞轮和前段皮带轮消除振动来达到平衡；而有些车企则是在发动机内安装平衡轴，让它们以曲轴相反的方向转动，从而抵消振动。

举个例子来说，以上提到的那款曾在2015年国际发动机大奖中获奖的PSA1.2T直列三缸发动机，就通过新设计的平衡轴等部件，确保其达到了堪比四缸机的NVH（噪音、振动）水平。

据了解，为了让这台1.2T三缸发动机更为平顺，PSA的工程师做了不少针对性设计，比如降低活塞的重量，这样可以改变往复运动的惯性，减少因为不平衡运动造成的振动。此外，平衡轴、双质量飞轮也都加入其中来减少振动，改善发动机的NVH（噪音/振动）表现。当然，新设计的引入也免不了带来新问题，比如引入平衡轴之后，齿轮传动会导致噪声，PSA的工程师对此进行了更多优化，比如优化齿轮组的齿形、间隙设计，让平衡轴齿轮尽可能接近飞轮以减少振动等等。