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如何做到高動(dòng)力低油耗 深度解讀沃蘭多三缸發(fā)動(dòng)機(jī)單缸最優(yōu)

汽車排放的國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)才剛剛推行兩年，號(hào)稱“史上最嚴(yán)”的國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)就快要來(lái)了。如此快速的法規(guī)迭代也表明了國(guó)家在推進(jìn)“節(jié)能減排”方面的決心。在這一政策導(dǎo)向下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)勢(shì)必也會(huì)面臨新一輪的迭代升級(jí)。排量更小，效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)也自然成了各大廠家的研發(fā)重點(diǎn)，其中三缸發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)典型的案例。

小型化/3缸是發(fā)動(dòng)機(jī)趨勢(shì)

對(duì)于汽車廠商而言，發(fā)展新能源無(wú)疑是應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)最直接的方法，甚至有可能一勞永逸，但是馬上舍棄掉傳統(tǒng)動(dòng)力顯然是不現(xiàn)實(shí)的。這一方面是由于電池技術(shù)的瓶頸，新能源車目前在續(xù)航上很難有大的突破，廠家也意識(shí)到在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)依然是市場(chǎng)的主體；另一方面是消費(fèi)者適應(yīng)性的問(wèn)題，就好像你吃了幾十年的大米，突然有一天只有面食擺在你面前，你一定會(huì)難以接受。所以目前大部分傳統(tǒng)汽車廠家是“兩條腿”同時(shí)邁進(jìn)，即堅(jiān)持改進(jìn)和完善傳統(tǒng)動(dòng)力，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)新能源技術(shù)。

其實(shí)只要稍微翻看一下近10年的汽車發(fā)展史，就不難發(fā)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在“小型化”方面的明顯發(fā)展趨勢(shì)?？梢哉f(shuō)上到F1賽場(chǎng)，下到民用車市場(chǎng)都在朝著這個(gè)方向發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)小型化除了體現(xiàn)在排量的縮小外，氣缸的數(shù)量也在往下減，從八缸、六缸到四缸，再到如今的三缸。所以三缸的出現(xiàn)并不是偶然，而是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的必經(jīng)之路。通用汽車同樣也經(jīng)歷了上述的發(fā)展歷程，雪佛蘭沃蘭多上搭載的Ecotec 1..3T發(fā)動(dòng)機(jī)就是一款集合了通用最新技術(shù)于一身的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

三缸的技術(shù)難度比四缸更高

對(duì)于汽車廠家而言，要是單純的降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量而不去管發(fā)動(dòng)機(jī)性能問(wèn)題，這是比較容易辦到的，只要縮小氣缸容積即可。但是這種“倒退”的做法既無(wú)法吸引消費(fèi)者，也沒(méi)法對(duì)市場(chǎng)觀念起到一個(gè)正確的引導(dǎo)作用。所以至少性能不縮水是發(fā)動(dòng)機(jī)排量減小的前提，當(dāng)然其技術(shù)要求必然會(huì)越來(lái)越高，這就好比你想要馬兒吃得少，但是還要它跑得夠快。

沃蘭多三缸 1.3T 發(fā)動(dòng)機(jī)與上一代機(jī)型對(duì)比

如今已經(jīng)有很多技術(shù)去彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)排量降低后的動(dòng)力損失，比如渦輪增壓技術(shù)，更精準(zhǔn)的燃油控制等等，無(wú)非就是進(jìn)一步壓榨發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力。但是在三缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，你還需要去考慮震動(dòng)和噪音的問(wèn)題，所以一款成熟的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)往往要比四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)含量更高。事實(shí)上，沃蘭多身上的這款Ecotec 1..3T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在性能上完成了對(duì)上一代四缸車型的超越，而且與目前主流的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它在數(shù)據(jù)上也要明顯占優(yōu)。

基于單缸最優(yōu)理念打造，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)力低油耗

采用三缸是分析驗(yàn)證的結(jié)果：

沃蘭多的這款發(fā)動(dòng)機(jī)之所以能有如此大的提升，完全得益于其“單缸最優(yōu)”的設(shè)計(jì)理念。而且這款發(fā)動(dòng)機(jī)也并不是為了三缸而采用三缸設(shè)計(jì)的，它之所以采用三缸而不是四缸也是基于“單缸最優(yōu)”的設(shè)計(jì)理念而來(lái)的。

一般而言，在滿足整機(jī)性能需求的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的提升，是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)工作者追求的目標(biāo)，而單缸排量對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能和油耗的平衡尤為關(guān)鍵。過(guò)小的單缸排量使得燃燒室面容比增大，導(dǎo)致熱損失加大，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率明顯降低。過(guò)大的單缸排量使得火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x加長(zhǎng)，容易引發(fā)爆震，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率無(wú)明顯改進(jìn)甚至下降。

對(duì)于目前中國(guó)市場(chǎng)1.0 – 1.5L主流排量，選擇單缸排量0.33-0.5L的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，是最佳選擇。以下圖為例，在相同功率條件下，1.0L/1.3L三缸要比1.0L/1.3L四缸在燃油改進(jìn)比上更加出色。這也是沃蘭多的1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)采用三缸設(shè)計(jì)的原因之一。

除了單缸排量最優(yōu)外，沃蘭多的1.3T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在單缸結(jié)構(gòu)和單缸燃燒效率上也遵循了“最優(yōu)化”進(jìn)行打造。在氣缸的設(shè)計(jì)上，通用開(kāi)發(fā)了新型的魚(yú)腹型高滾流氣道，以及平面擠氣燃燒室，目的是為了提高瑞流強(qiáng)度，加快燃燒速度，讓燃料能夠充分的與空氣混合。而在活塞環(huán)以及氣缸內(nèi)壁材料方面，這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用了低摩擦涂層技術(shù)，使得耐磨性提升的同時(shí)，摩擦損失與上代四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比更是減少了10-15%。

除了摩擦損失降低，三缸機(jī)還有另一個(gè)典型優(yōu)勢(shì)，是沒(méi)有了四缸機(jī)的排氣干擾現(xiàn)象。三缸機(jī)240度的點(diǎn)火間隔可以避開(kāi)排氣干擾，最大程度地利用排氣脈沖能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高的低速性能和更快的渦輪響應(yīng)。由下圖可以看到，Ecotec系列發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)扭矩響應(yīng)大幅提升，相比四缸機(jī)改善30%。

而在提升燃燒效率上，通用同樣在這款發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用了很多先進(jìn)的技術(shù)。比如DPI雙噴射燃燒系統(tǒng)，就是全球首次應(yīng)用在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，以及行業(yè)領(lǐng)先的電動(dòng)放氣閥、超低慣量渦輪增壓器和全程可變氣門(mén)正時(shí)等技術(shù)等都在這款發(fā)動(dòng)機(jī)上出現(xiàn)。正是這些技術(shù)的加持使得這款發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)成了“小排量大功率”的設(shè)計(jì)目標(biāo)，而且燃油消耗率指標(biāo)也實(shí)現(xiàn)了同級(jí)領(lǐng)先。

出色的NVH（噪音震動(dòng)）控制

在以往大部分人比較擔(dān)心三缸機(jī)在噪音震動(dòng)方面的問(wèn)題，而造成三缸機(jī)與四缸機(jī)這一差異的原因主要體現(xiàn)在一階往復(fù)慣性力矩和扭矩轉(zhuǎn)速波動(dòng)上。對(duì)于一階不平衡力矩，Ecotec 系列發(fā)動(dòng)機(jī)一方面采用輕量化結(jié)構(gòu)和高性能材料降低了基礎(chǔ)不平衡量，同時(shí)進(jìn)行了多種整機(jī)平衡方案匹配出整車振動(dòng)最優(yōu)的組合。并且，通過(guò)引入了帶減震橡膠齒輪的平衡軸系統(tǒng)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)和整車的優(yōu)化，整車駕駛艙關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果顯示，Ecotec系列發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)表現(xiàn)達(dá)到甚至部分超越了四缸機(jī)水平。

整機(jī)運(yùn)用12項(xiàng)靜音技術(shù)

理念落地：行駛質(zhì)感超過(guò)四缸機(jī)

再先進(jìn)的理念也需要去實(shí)際驗(yàn)證，在駕駛沃蘭多超過(guò)一周的時(shí)間里，我走過(guò)城市擁堵路段、高速路段、山路甚至是非鋪裝路面，這也給了我實(shí)際感受這款發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)會(huì)。這期間，沃蘭多的這款發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)讓我對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)大為改觀。首先是NVH方面，它正的做到了媲美四缸機(jī)的水準(zhǔn)，不管是怠速還是急加速情況下，你都無(wú)法分辨出這是一臺(tái)三缸車型，這真的是很大的進(jìn)步；另外一個(gè)是它在動(dòng)力上的表現(xiàn)，它的低扭很強(qiáng)，而且中段加速足夠給力，急加速甚至能給你不錯(cuò)的推背感，所以它的動(dòng)力也完全遠(yuǎn)超夠用的水準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)：在以往的民間觀念中，大家評(píng)判一款發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞，往往用氣缸數(shù)來(lái)定勝負(fù)。比如我的六缸就是要比你的四缸高級(jí)，在他們的印象中，氣缸數(shù)越多往往意味著更高的技術(shù)含量。這個(gè)定理要放在過(guò)去似乎成立，但是你今天再說(shuō)出這種話可能就有點(diǎn)不妥了。就拿沃蘭多身上的這臺(tái)1.3T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它的技術(shù)含量其實(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大部分四缸機(jī)型了，而且其實(shí)際的性能體現(xiàn)也證明了“缸數(shù)少未必就弱”。我們也有理由相信未來(lái)三缸機(jī)會(huì)逐漸成為主流，四缸機(jī)成為絕唱也說(shuō)不定！