涡轮横行的时代 1.0T三缸机到底靠不靠谱？

2018-08-28 用车技巧车质网张宇

　　从2013年福特率先在福克斯和翼博两款车型上搭载了1.0T三缸发动机，时至如今，短短几年的时间里，现在已有多家车企推出了1.0T三缸版本的发动机。像大众、本田、通用、现代等纷纷推出1.0T三缸车型，国产车也不甘示弱，上汽、长安、吉利、一汽、广汽传祺也相继推出了自己的三缸发动机。
　　

　　然而，各国品牌之所以都争先恐后的研发小排量涡轮发动机，完全是为了应对即将到来的节能减排环保要求。早在2015年的时候，欧盟就规定：要求到2020年，欧盟范围内所销售95%的新车，二氧化碳排放每公里不得超过95克，否则厂商将会得到重罚。这一超级严苛的排放标准，这让各大汽车厂家不得不拿出相应对策，因此三缸小排量发动机应运而生。

　　一般，市面上我们常见的发动机缸数多为偶数，其中最多见的就是四缸发动机。汽车发动机之所以被设计成四缸是因为，发动机气缸工作分为4个冲程，即进气、压缩、做功、排气，曲轴每转动720度时，完成一轮的做功。而当发动机运转时，无论气缸内的活塞处于任何一个工作状态，四个汽缸就像接力赛一样，一个缸紧接着一个缸做功，动力输出连贯顺畅，而且，任何时候发动机左右两边的活塞都始终保持对称，这样在很大程度上减小了发动机在工作时产生的不平衡，从而降低了发动机抖动问题。若如果汽缸数量低于四个，就无法保证每一个完整的冲程中都有一个活塞做功，这样就会出现动力输出的空档期，因此四缸是保证引擎动力输出连贯的最低缸数要求。当然，像V6、V8、V10、V12、W12这样的多缸发动机的连贯性和稳定性自然就不用多说什么了。

　　而对于3缸发动机来讲，发动机点火顺序为1-3-2或1-2-3。由于气缸数量为奇数，同样曲轴每旋转720度，却只能有三个汽缸做功，每个气缸做功曲轴也是旋转180度，这样就出现了动力的空档期，前一个汽缸到达下止点做功结束，需要等待曲轴再旋转60度，后面一个汽缸才能走到上止点继续做功。另外，由于发动机汽缸运转左右不均衡，产生的惯性力矩得不到抵消，抖动就会变得很明显。曾经华晨宝马推出过一款1.5T版本的3缸发动机，后来遭到大量客户投诉，并表示发动机抖动难以接受，最后华晨宝马终于坚持不住了，不得不转手把三缸发动机生产线转让给别人。话说，连宝马这样的一线厂商应对三缸发动机抖动问题都难以攻克，其它厂商能行吗？主机厂全力研制三缸机，它的优势又表现在哪里？

　　吉利代号为JLF-3G10TD的1.0T三缸发动机

　　我们先来看一组数据对比，其实所有厂商在1.0T发动机调校功率上还是各不相同的，其中吉利汽车调校马力为最大，而达到如此马力，当然背后离不开黑科技技术的加持。吉利这颗代号为JLF-3G10TD的三缸1.0T发动机搭载了主流的顶置直喷技术，这种技术不同于侧置直喷，顶置直喷可以使气缸内燃油雾化效果更好，从而达到更充分的燃烧，不过这样的顶置直喷设计对发动机设计布局有很高的要求。不仅如此，这款发动机还配备了双可变正时气门技术、集成式排气歧管、真空泄压阀等技术，这些技术的加载，可以使车辆无论在任何工况下都能拥有最佳的进排气效率。

　　不过由于三缸发动机先天的不对称性，所以在发动机抖动上来说是一个不小的考验，而且，吉利的这款三缸发动机并未添加任何平衡轴设计，虽然它还没正式搭载在任何一台吉利品牌的汽车上，但就账面数据而言，这无疑是一台优秀的发动机。不过，即将上市的吉利缤瑞最低配车型将首次搭载该款发动机，关于发动机的抖动问题，待新车上市后，我们会做进一步测试。

　　福特EcoBoost1.0T三缸发动机

　　相比自主国产三缸发动机，合资品牌福特这台代号为EcoBoost1.0T三缸发动机可谓是享誉盛名，它也算是全球第一个将三缸发动机应用到极致的品牌。从2012年到现在福特已经连续多年斩获沃德十佳发动机1.0T组别最佳三缸发动机称号，在账面数据上，这款发动机已经全面超越1.6L自吸发动机，而且综合油耗更低。光从这一点上来看，福特EcoBoost1.0T三缸发动机已经占据了不少优势。

　　在发动机技术上，福特1.0T采用了和吉利1.0T三缸同样的顶置中央缸内直喷技术。另外，该款发动机还使用了空间曲轴、双独立气门、集成式排气歧管、双质量飞轮、可变排气机油泵、双级节温器等技术。其中，最主要的发动机技术在于空间曲轴，福特工程师计算得出力矩不平衡的最大值会在1缸活塞运动到上止点后的30°出现，所以他们将1、3汽缸的曲轴配重快便宜30°，用来抵消力矩，这样就相当于多了一根隐性的平衡轴，从而降低发动机抖动问题。

　　三缸发动机的优势

　　1.三缸机质量轻、体积小

　　厂家之所以给A级或A0级轿车配备三缸发动机，其中最主要的一个原因就是空间问题。我们都知道像A级车或A级以下的车型，车内空间是一个具有很大争议的话题，毕竟轴距长短都在哪儿摆着，如果发动机舱空间控制不够理想，势必会影响车内驾驶人员乘坐的空间，特别是后排乘客的腿部空间。而同排量的三缸机比四缸引擎体积更小，这样在一定程度上就减小了机舱的占用空间，将更多空间应用到驾驶座舱内。此外，三缸机重量也相对更轻一些，这样也能给前置引擎小型车带来更好的轴荷分布，使其拥有更良好的操控。

　　2.更低的油耗

　　更少的汽缸数会帮助车辆降低油耗，这一点很好理解。因为汽缸数少了，喷油嘴也就少了一个，这样一来油耗自然就会降低。现在市面上搭载三缸发动机的主流车型，工信部百公里综合油耗都在5-6升左右。

　　3.更少的机械摩擦

　　相比于四缸发动机，三缸机结构更加简单。因为三缸机比四缸机少了一套活塞连杆，少了4只气门和凸轮轴开启关闭机构，所以摩擦部件自然也就减小了。另外，由于缸数减少，曲轴和凸轮轴也变短了，这些组件都是发动机摩擦损耗的最主要部件。机械摩擦损失变少了，也变相提升了发动机的热效率。

　　4.更小的涡轮迟滞

　　现阶段，小排量增压发动机成了业内的潮流风向标，越来越多的主机厂开始研发小排量涡轮发动机，但小排量增压产生的涡轮迟滞一直是一个很大的问题。一般四缸涡轮发动机为了减少涡轮迟滞，通常会提前打开排气阀门和进气阀门，延迟关闭，这样在汽缸换气时就可以利用气流的惯性形成“扫气”效应。但这样做，缺点也很明显，正因为排气门的提前打开和延迟关闭，四缸发动机的排气过程就会出现两个汽缸的重叠现象，如果排气系统做不好，就会出现严重的排气干涉问题，影响排气效果从而降低了发动机热效率。而三缸发动机则巧妙的躲过了排气干涉问题，此前我们提到三缸发动机会有一个60度的闲置角，而通常排气门的提前打开和延迟关闭角加起来也正好是60多度（提前48度+延后20度），这样在曲轴旋转过程中，排气干涉就会变得很小可以忽略了。因此，三缸发动机的排气脉冲正好是连续的，一个脉冲紧接着一个脉冲，这样对涡轮形成的加速力比较持续，产生的涡轮迟滞问题也就更小。

　　5.拥有更好的低扭

　　同排量的发动机，缸数越少，扭矩越高。这是因为当汽缸数量越少时就意味着汽缸直径更大，想想两个大小不一的汽缸同时点火，毋庸置疑，肯定是缸头略大的那个爆发出的能量更多了。正所谓汽缸的容积就越大，缸径和冲程也会更大，也就意味着低转速扭矩越大，再配合三缸增压发动机更小的涡轮迟滞，所以，同排量的三缸增压发动机相比四缸低扭会更出色一些。

　　三缸发动机劣势

　　正是拥有了以上这些优点，各国汽车厂商们才开始重视三缸发动机。然而，任何东西从来都是有两面性的，优点越多，缺点也就越明显。

　　1.震动和噪音

　　文章此前也说过，三缸发动机缸数为奇数，当发动机运转时，由于两侧汽缸没有相互抵消的力矩，所以三缸机就会产生较大的振动。厂家为了解决抖动平衡的问题，就会给三缸机增加一根反向平衡轴，虽然在一定时期会抵消掉一些惯性力矩，但无法消除掉全部惯性力矩，如果想要平衡所有力矩，理论上还需要再增加两条平衡轴才行，不过那样发动机的体积将和四缸机相比没有优势。

　　特别像宝马这台代号为B38的发动机，一经上市就引来了不少争议，虽然该款发动机采用了全铝设计，但在发动机抑制震动方面，措施并不像福特和吉利那样繁多，仅仅是安装了一根带配重块的平衡轴，这样就完全靠它承担起了所有抑制震动的工作。另外，宝马还使用了填充的PUR材料盖板来抑制噪音，但这样的做法显然是不够的，因此宝马三缸发动机在震动方面的反馈也并不理想。其中，很多车主反馈怠速和起步时抖动最为明显，比较影响舒适性。虽然进行了更加完善的发动机降噪处理，但是发动机噪音仍然明显。
　　

　　2. 发动机寿命和耐用性

　　发动机力矩不平衡还会产生另外一个问题，就是曲轴和连杆活塞部件受力不均衡，会导致轴瓦加速磨损。不过，这些还和厂家发动机生产用料息息相关。像一些设计良好、舍得用料的发动机，问题影响也不会太大。

　　3. 油门响应差

　　三缸发动机为了达到四缸机动力输出特性，通常会换装一个质量更大的飞轮，由于飞轮重量的增加，发动机带动飞轮会比较吃力，给人感觉就是油门响应不积极，加上本身排量小的原因，所以，驾驶起来就感觉车辆动力会比较肉。

　　4.动力连贯性

　　熟悉摩托车的各位可能知道，同样是1000cc的发动机，跑车会采用四缸发动机，而越野车型基本都使用双缸设计，这就是两者在使用途径上的不同而区分的。跑车之所以采用四缸是为了车辆在高速时期获得更好的持续动力输出，而越野车使用双缸是为了车辆拥有更好的扭矩，四缸机的动力输出可以用安静平顺来形容，而三缸机就显得比较粗糙了，这也就解释了三缸发动机在高速时期不如四缸机动力连贯性更好的原因。

　　5.高转速动力衰减

　　缸数少就不适宜高转速爆发动力，发动机自然也就会提前进入衰减时期。因此，三缸机后段加速效能上不如四缸发动机来的更迅猛。二者相比，在起步阶段三缸机可能会占用一定优势，但等到速度超过80km/h，四缸机的高转特性就发挥出来了，这也是为什么F1赛车的1.6L发动机会使用V6布局。

　　总结：

　　小排量三缸增压发动机作为现阶段小型车的理想选择，其实它的出现，更多成分是被市场逼出来的。不仅1.0T三缸机，现在1.5T三缸机也成了主流，沃尔沃、领克、荣威、长安等，各路厂商纷纷都拿出自家的看守本领，相比1.0T三缸机，1.5T拥有更强劲的功率和扭矩输出，此外，三缸中每缸500mL排量打造一台1.5T的三缸机应该是最符合逻辑的，它能够与其它发动机共享更多的零部件和研发制造经验。虽然三缸机避免不了所有转速区间的抖动，不过对于消费者来说，只要车型价格足够低，消费者其实是不在乎买到的是一台三缸发动机，关键是动力匹配和油耗要给人惊喜。