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总编大视野 小排量三缸机的春天来了吗?

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  一直以来,消费者对于小排量三缸机都是不看好的。小排量三缸机败就败在早年间给人留下的固有印象上。在”90后“们刚刚出生的时候,满大街的夏利、奥拓用的都是排量1.0L以下的三缸机,抖动明显、没劲、带不起来空调等等总挂在人们嘴边。反正不管什么车,只要用了三缸发动机,档次肯定高不了。曾经有一阵,北京都不让排量1.0L以下的车上长安街,以至于夏利出了一台装备1.1L的四缸机的车型来满足北京车主的需要。

  如今,最后一批”90后“已经成年,是时候再换个眼光看看小排量三缸发动机了。它已经不再是廉价、低端的象征,而是成为了高科技的代名词。

  说到高科技,你先别不信。在欧洲乃至世界都很有名的“世界年度发动机评选”(International Engine of the Year Awards)从2015年开始到现在,1L以下的小排量发动机就已经被福特的三缸涡轮增压机霸屏。这还不算什么,也是从2015年开始到现在,1.0-1.4L级别的获奖机型则一直属于PSA的1.2T三缸涡轮增压机。别问我咋这么了解,因为投给它们的票里面也有我一份。

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  作为世界年度发动机评选的最早一批中国区评委,我想简单聊两句小排量三缸机的话题。其实从技术层面来看,小排量三缸机并不像我们印象中那么不堪,反而有着种种优势。比如从单缸最优设计理念来看,每缸容积在0.33L-0.5L是最理想的,因为这时发动机在NVH、热效率、油耗等方面都能达到最优状态。

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  我们可以围绕着热效率稍微展开一点。想方设法提高热效率是发动机设计过程中的一项非常重要的工作。而单缸排量的大小对于发动机的性能和油耗的平衡尤为关键。过小的单缸排量会使燃烧室面容比(就是面积和容积的比值,比值越大,发动机效率越低)增大,导致燃烧热损失增加,发动机热效率明显降低。虽然在缸数一定的情况下,排量越大,面容比越小,可是过大的单缸排量又会使得火焰传播距离加长,容易引发爆震,导致发动机热效率无明显改进甚至下降。所以根据整车实际的性能要求,选择合理的单缸排量,开发最优单缸,是正向设计的必由之路。

  这话听着很高深,还是举个“栗子”来说明吧。比如一台1.5L的发动机,使用三缸、四缸和六缸的不同布置形式,带来的面容比是不一样的。显然六缸的面容比最大、三缸的最小,所以三缸的热效率是最高的。不过按照这个说法是不是能够把三缸机做到3.0L呢?也不是,面容比小到一定程度之后,对热效率的提升效果就很有限了。所以经过多年来的各种尝试,最终的结论就是我们刚刚说的那组数字——每缸容积0.33L-0.5L是最佳选择。

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  经过相当“复杂”而严谨的计算,你一定会得出一个伟大的结论,就是1.0-1.5L排量区间,最适合使用三缸机。

  既然你都算得出来,那群专门埋头研究发动机"砖家"们怎么可能不知道?可为什么三缸机一直以来却给我们留下那样的印象呢?这当然和技术发展程度有关。90后刚刚出生的年代,三缸机上采用的技术的确不怎么行,首先考虑的还是体积小、重量轻、使用成本低,只要给微型及小型车提供差不多够用的动力就可以了。

  可是现在,三缸机面临的要求却完全不一样了。在保留结构紧凑这一优点的前提下,动力要足够强、油耗也同样不能高,而且排放还必须满足要求。这放在二、三十年前是不可能完成的任务。好在随着技术的发展,新技术的应用让以前这些不可想象的难题得到了解决。比如在上汽通用汽车推出的1.0T及1.3T的三缸发动机上,全球首创的单缸双喷射系统、低惯量涡轮、高滚流气道及高效燃烧室、还有可变气门正时等技术的采用让发动机达到很高的动力表现。比如1.0T发动机在1500~5200rpm的区间就可持续输出90%以上的峰值扭矩,与上一代1.5L的自然吸气发动机相比,扭矩提升20%, 燃油经济性提升10%。采用类似先进技术的吉利集团1.5T三缸机,在1500~4000rpm区间即可达到最大扭矩265Nm,最高功率为132kW(179Ps)——这基本上相当于一台优秀的2.7L V6发动机的动力水平。

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  或许你会觉得涡轮增压这样的技术已经烂大街了,那我还可以再告诉你,福特甚至在自己的三缸机上应用了闭缸功能——中低负荷时,两缸工作、一缸休息,进而达到省油的目的;而在加速大负荷的时候,三缸同时全力工作,让车子发挥最大的性能。这个功能以前可是只能在V6、V8及以上大排量多缸发动机上才能见到,如今已经被应用到了三缸发动机上,简直有点不可思议。

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  其实不仅仅是我们提到的大众化品牌才采用三缸发动机,作为豪华品牌阵营的一员,宝马也已经推出了代号B38的1.5T三缸发动机。这台发动机在轻量化方面做得非常充分,不但涡轮增压器是铝合金的,甚至连排气歧管、涡轮增压器外壳等都采用铝合金整体铸造。在众多新技术的加持之下,这款发动机在1250rpm就可以达到扭矩峰值,并且能够持续到4300rpm。在1系和2系旅行车上,这台发动机能输出100kW(136Ps)的最大功率和220Nm的最大扭矩。

  在功率输出上,三缸机已经达到了一个比较高的水平,那么我们还需要以“抖”来做为代价吗?当然不必。在大家吐槽最多的抖动——专业说法就是NVH——方面,现代化的三缸机已经几乎做到了完全消除。比如上汽通用汽车就给自己的三缸机应用了包括带减震橡胶齿轮的平衡轴系统、钟摆式双质量飞轮、多种声学包等12项静音减振核心技术。这些技术结合在一起,使得上汽通用汽车Ecotec系列三缸机及其匹配的整车,驾驶舱振动和噪音表现达到甚至部分超越市场主流四缸机及其车型,全负荷加速噪音表现也处于行业领先地位。领克的三缸发动机也采用了类似的技术对NVH进行优化。同时也进行了超长时间的耐久性测试,确保自己的三缸发动机在品质层面超越四缸机,从而彻底打消消费者的顾虑。

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  在抑制振动方面,福特也拿出了独家绝活,创新地把曲轴的中心和气缸的中心做了10mm的偏置,第一缸和第二缸曲柄曲拐的位置偏移30度,主要的目的是为了减少摩擦。这样一来,在运转的时候,发动机的平顺性就得到提高,这也成为福特在NVH方面的一个代表性技术。

  既然采用了如此多的新技术,又优化了各种以前被人吐槽的地方,小排量三缸机开起来到底怎么样呢?借助2019中国动力评选(China Power of the Year Awards)暨世界年度发动机评选中国测试(International Engine of the Year Awards China Test Drive)的机会,我们专门试驾了包括别克英朗(参数|询价)、领克03(参数|询价)和福特福克斯(参数|询价)在内的装备小排量三缸机的代表性车型。

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  在这几辆车中,最出乎意料的,还是别克的英朗。我们试驾的是装备1.3T三缸发动机的车型,最大功率120kW(163Ps),最大扭矩230Nm。这样的数据绝对是在2.0L自然吸气发动机之上的。英朗是一辆家用轿车,看着和善的外表貌似和激情沾不上边。发动机启动后,几乎没有任何的振动,尤其是在方向盘上,完全没有抖动的感觉,车内非常安静。但是当你大脚踩下油门的时候,这台1.3T发动机带给你的动力却是出乎想象的。首先它的响应很快。这一方面是因为采用了轻量化的小惯量涡轮,本身质量轻,所以启动很快。另一方面,三缸机的结构决定了它相较于四缸机,没有明显的排气干涉。这个特性可以降低排气背压,充分利用排气能量,明显提升涡轮响应速度。因此,这台1.3L的三缸机给人的感觉是非常活跃的。

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  第二个明显的感受就是动力强。较高的输出功率能够明显地被体会到,加速的感觉也比较持久,小排量发动机给人加速乏力的固有印象一扫而空。试驾后最想说的就是周董那句话:矮油,不错哦。来自德国、意大利的专家评委也表达了同样的感受。从事赛车运动40年、同时也是驾驶及技术方面专家的Winfried Matter先生对我说,第一眼看到英朗,还以为是给老人家开的车,但试驾完之后,却发现年轻人同样也会开得很爽。意大利的资深媒体人、世界年度发动机评选评委Alessio Viola先生则认为英朗能满足他在日常驾车中的各种需求。

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  领克03也给各位评委留下了深刻印象。它的整体调校很运动,而且1.5T三缸发动机的功率也很强劲,甚至比宝马B38的输出还高出不少。这些都博得了喜爱驾驶的评委们的好评。同样来自德国的资深媒体人、世界年度发动机评选评委Juergen Zoellter先生说,这台发动机的声浪很棒,即便拉到高转,动力输出仍旧非常线性。

  一直以来,福克斯给消费者留下了运动的印象。全新一代福克斯装备的1.5T三缸发动机最大功率135kW(184Ps),最大扭矩243Nm,基本与领克03的性能指标处于同一水平。但是在高转下,福特的这台发动机能够发出更加低沉而富有动感的排气声浪,也算是亮眼之处。

  理论分析加实际试驾,这是了解小排量三缸机的最佳打开方式。当你真正体验过小排量三缸机,相信你就会改变你的固有观点。毫无疑问的是,小排量三缸机已经成为大趋势。在工业比较发达、环保理念比较先进的欧洲地区,人们对于这种发动机的接受程度已经很高。2017年,仅西欧地区,装备小排量三缸机的车型销量就已经达到200万辆。况且,小排量三缸机因为体积小,还给车辆前舱布置、混动系统的部署带来非常便利的条件。宝马甚至在售价超过180万元的i8混动超跑上面都采用了1.5T三缸机作为动力源,它的发展前景可想而知。或许现在你要认真地改改想法了,否则就真OUT了——小排量三缸机已经不再意味着廉价和低端,而是高科技的代名词。

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