作者：曾俊夫

近年來，“節能減排”已然成為了當下汽車行業的熱點，全球的汽車廠家都在絞盡腦汁尋找降低能耗、減少排放的方法。隨著汽車工業的發展，無論從技術進步還是內燃機的未來方向來看，發動機小型化的趨勢已經到來，從過去的12缸、8缸、6缸，再到4缸乃至3缸，發動機經歷了從多缸數/大排量向緊湊化/小排量的過渡。於此同時，發動機技術也在不斷的更新迭代，造就了儘管缸數和排量不斷降低的事實，但實際效能表現卻並沒有因此受到限制，反而變得更強，當然也更經濟環保。

大排量V12發動機即將與這個時代告別

之所以小排量會流行，和很多因素有關，例如前面提到的政策、環保，還包括技術進步和消費需求等等。在這其中，內燃機的發展也伴隨著不同時期和階段，但實際上最終都是在追求更高的燃燒效率。從自然吸氣到渦輪增壓就是很好的例子，當傳統的四缸或自然吸氣形式無法進一步滿足未來在排放、能源消耗或動力的要求時，勢必要被取代。當然，一臺發動機不僅僅要省油，還要兼顧動力輸出、更清潔的排放，更輕量化、緊湊化等等。那麼無疑，“小排量三缸+渦輪增壓”正好有著更大的發揮空間。

事實表明，小排量發動機在效能、燃油經濟性、降低摩擦損耗等方面表現更突出。而從全球趨勢來看，歐洲、美國和中國都將汽車碳排放納入到了管理範疇，這也促使著廠商投入研發新發動機。比如歐盟在2015年出臺了最新的汽車二氧化碳排放標準，即到2021年歐盟範圍內銷售的新車二氧化碳排放水平必須達到95g/km，而三缸+渦輪增壓無疑是一個很好的解決方案，既能實現技術升級，又能滿足排放法規。在國內，此前國家稅務總局對1。6升及以下排量乘用車減徵購置稅，這也加速了國內消費者對小排量三缸發動機的接受和認可。

三缸是怎麼流行起來的

其實半個世紀以來，三缸發動機一直都存在，只是從未受到像今天這般的重視。新一代的三缸機器採用了小型化、緊湊化的設計理念，不僅可以讓汽車實現輕量化，而且在排量縮減後，二氧化碳排放量也減少了。目前市面上的1。0T、1。2T、1。3T甚至1。5T三缸機型就是這種理念的成果，通用、寶馬、本田、標緻甚至福特紛紛加入其中。從它們的實際引數和效能表現來看，這些小排量三缸發動機已經可以媲美甚至超過傳統1。5-2。0升四缸自然進氣發動機的動力水準。

當我們為了追求更好的燃油經濟性和更低的排放時，必然需要進一步降低排量，但如何在降低排量的同時保證動力不丟失，渦輪增壓是一種方式，另外就需要提供更好的燃燒效率。從發動機結構來看，經試驗發現，四缸發動機單缸最優排量是0。5L，三缸則在0。33-0。5L之間，高於或低於這個數值都會使得燃燒效率大大降低。綜上可以看出，這也是為什麼在1。0-1。5L較小排量區間內，越來越多的廠商開始採用三缸佈局，因為這樣才能實現單缸最優的設計方案。再加上三缸本身的重量更輕、排氣干涉更小、擁有更好的低轉速扭矩以及更容易電氣化改造，諸多優勢都是四缸機所不具備的。

從法規的角度來說，現階段在國內“國家4階段燃油限制指標”日益臨近，“雙積分”政策也即將全面展開，所以對廠商來說技術升級是十分迫切的事。大的挑戰主要在兩方面：其一是到2020年，企業平均油耗限值要達到5L/100km的標準，其二是不斷提升的其它汙染物限值要求（PN顆粒排放標準），和新的整車測試方式的引入——WLTC（全球輕型汽車測試迴圈）及RDE（真實駕駛排放），對動力系統的排放和燃耗要求更高。而要滿足這些現實狀況，非小排量三缸渦輪增壓發動機莫屬。

可以迸發出400hp動力的日產三缸賽車發動機

市場方面，來自汽車產業預測機構IHS Automotive的資料顯示，在2019年後，歐洲和中國市場的三缸機年銷量預計均將超過300萬輛；而到2025年，裝備三缸發動機的汽車預計保有量為：歐洲3000萬輛、北美400萬輛、中國5000萬輛。巨大的市場潛力，也預示著巨大的商機。

綜上，無論從技術角度，還是政策法規方面，未來在小排量領域，三缸勢必將逐漸取代四缸，成為市場中最主要的動力形式。

汽車界的領頭羊玩轉“新三缸”

不說全球市場，就以國內為例，已經可以看到越來越多的廠商開始佈局三缸市場，從前幾年抱著試探性的小範圍搭載，到如今大範圍換裝三缸發動機，主要是因為三缸發動機技術已然十分成熟，不僅兼顧了動力效能和油耗的優勢，另外也很好的解決了NVH、耐久性等問題，實際體驗和傳統四缸機無異。甚至連通用、福特這樣的大品牌，都已將旗下主力車型英朗、福克斯全系換裝了三缸發動機。由此可見，三缸的時代正在向我們走來。

搭載全新一代Ecotec雙噴射渦輪增壓發動機的的別克英朗

Ecotec 1。0T

上汽通用旗下別克的全新一代Ecotec雙噴射渦輪增壓發動機，就廣泛搭載在了英朗、閱朗和GL6上，包括1。0T和1。3T兩款機型。技術上採用了頗具前瞻性的雙噴射系統，用以實現動力和經濟性的平衡。在NVH方面，使用了包括鐘擺式雙質量飛輪、無聲平衡軸、電控低慣量渦輪增壓器、高效能球墨鑄鐵曲軸元件等。類似的技術PSA集團也在1。2T三缸機上有使用，比如低質量活塞、雙平衡軸和雙飛輪等。而從實際體驗來看，尤其坐在車內，無論振動還是噪音，基本和四缸車沒什麼區別。上汽通用利用造V6發動機的經驗成功解決了一系列難題，也算是解開了三缸發動機的死結。

對於研發全新三缸發動機，也絕不是單純地做“4-1=3”的減法，儘管少了一個氣缸，但如何應用更多的新技術，達到“小排量、大功率”的研發目標，並透過“單缸最最佳化”的設計理念，進一步發揮三缸發動機的潛力是一個核心問題。新一代Ecotec系列三缸機在摩擦功損失方面相比四缸機降低了10-15%。諸如高滾流進氣道、電動排氣閥門、中置大角度全程可變正時技術如今也下放到小型化的三缸發動機上，實現了技術跨越。和二十年前的奧拓、夏利三缸機早已不可同日而語。

Ecotec 1。3T

稍加資料對比，就能發現小機器的優勢。Ecotec 1。3T發動機最大功率120kW，最大扭矩230Nm，與上一代1。4T相比，新的1。3T發動機動力提升了15%，油耗下降了5%。而1。0T發動機的優勢更加明顯，最大功率92kW，最大扭矩170Nm，在1500-5200rpm 的扭矩平臺上可持續輸出90%的峰值扭矩，而上一代1。5L四缸自然吸氣發動機則要在4000rpm以上才能輸出141Nm的最大扭矩。相比之下，全新1。0T發動機的燃油經濟性提升了10%，新機器採用了高壓精密鑄造鋁合金缸體、缸蓋整合排氣歧管等多種新技術，1。0T就比1。5L減輕了24kg，1。3T也比1。4T減重27kg。而福特在發動機的最佳化策略上與通用類似，不僅為全新一代福克斯搭載了1。0T和1。5T三缸渦輪增壓發動機，同時也採用了缸內直噴、雙獨立氣門可變正時系統，燃油經濟性提高了20%，也降低了15%的二氧化碳排放。

在法規和趨勢的推動下，市面上的三缸渦輪增壓發動機越來越多，中國消費者也開始消除對傳統三缸發動機的誤解。而從大排量V6切換到小排量L3（直列三缸），通用在中國用了近20年時間。市場越來越成熟，新技術、新機型自然也會受到熱捧。截至2018年6月，搭載新一代三缸發動機的別克車型在華銷量已經突破28萬輛，資料就是市場對廠商新技術最好的認可方式。高效率的小排量三缸發動機已經開始引領一種新趨勢——用最少的氣缸，做最高效的功率，以小博大。