近期三缸發動機相互矛盾的新動向可能會讓人們對其前途感到迷茫
4月15日,吉利新款繽越Pro上市,以往只有三缸發動機的繽越家族,新增了1.4T四缸發動機車型,聯想到3月底上市的別克英朗和雪佛蘭科魯澤也都新增了四缸機車型,不禁讓人對三缸發動機的前途產生了懷疑。
從2016年開始,三缸發動機逐漸開始在國內市場普及,包括寶馬、別克、福特、沃爾沃、本田、吉利等主流汽車品牌都推出了三缸發動機,並且搭載在了不少新車甚至主力車型上面。三缸發動機已經在客觀上形成了壹種流行趨勢。
三缸機的重新流行,主要是因為排放法規和油耗限制標準越來越嚴格,汽車廠家不得不尋求合理的解決辦法。
電動化顯然是應對法規的最佳解決方案,但對於傳統汽車廠商而言,壹方面電動化轉型技術上有難度,另壹方面時間上太過緊迫,若不使用增壓小型化技術,其他節能技術的綜合節油效果不能滿足油耗目標值要求。
因此,許多傳統車企選擇了三缸小排量發動機作為過渡,並在技術上做了大量改進,盡量減少三缸發動機固有缺陷對行車品質的影響。
其實,這種流行趨勢仍在進行之中。前不久,壹向沈穩的豐田也加入到了三缸發動機陣營,推出了1.5L?M15C三缸自然吸氣發動機替代1.2T,用於卡羅拉、雷淩等家用車,該發動機將率先在廣汽豐田投產,預計初期年產能達10.8萬輛。而另壹款1.6T?G16E-GTS三缸渦輪發動機用於豐田GR?Corolla性能車。
不過,國內唱衰三缸機的論調壹直不絕於耳,把某些品牌銷量急劇下滑的黑鍋扣到三缸機頭上,也有不少消費者表示對三缸機接受度不高,在購車時不會考慮三缸機車型。
那麽,三缸機車型到底表現怎麽樣?主推三缸機的品牌,產品重現四缸機,是不是意味著三缸機的未來壹片暗淡呢?
初衷在於應對政策
在國內,之所以汽車企業在大力推廣三缸發動機,壹方面是政策的要求,壹方面是消費者的要求。
今年,嚴苛的國六排放法規開始全面實施,其中“國六B”將壹氧化碳、氮氧化物和顆粒物的排放量分別限定在0.5g、0.035g和0.003g以內,較之“歐六”更加嚴苛。
在國務院發布的《中國制造?2025》以及工信部、?國家發展改革委及科技部三部委聯合發布的《汽車產業中長期發展規劃》中明確要求:到?2020?年,新車平均燃料消耗量乘用車降到?5.0?升/百公裏、節能型汽車燃料消耗量降到4.5升/百公裏以下;到2025年,新車平均燃料消耗量乘用車降到?4.0?升/百公裏。
2016年1月1日,國家實施了《乘用車燃料消耗量限值》國家標準和《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》國家標準。2018年4月1日,國家正式實施《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分並行管理辦法》,以提高汽車的效能,並降低油耗與排放,同時促進新能源汽車行業的快速發展,推進電動化的進程。
如果車企燃油消耗量不達標,不僅會被公開通報,還將限制相應高油耗新車型的申報,同時還會限制車企擴建產能。也就是說油耗不能達標,新車就有可能賣不了,這對各大主機廠來說是非常致命的。
油耗達標,已經成為在中國市場任何壹家主流汽車企業都無法躲避的產品開發要求。除了純電動、油電混合車型和48V輕混產品能夠降低油耗以及排放之外,如何降低占據國內新車市場銷量比重最大的家用A級轎車和小型/緊湊型SUV產品的排放以及油耗,成為了所有車企的重中之重。
另外,除了政府的燃油耗值強制要求和嚴苛的排放要求,消費者則希望在減排節能的同時,能延續以往的車輛使用體驗,包括很重要的對車輛動力性能的基本要求。
對於車企來說,發動機效率最大化、油耗最小化顯得迫在眉睫,而小排量高效內燃機,可以在降低用車成本的同時,又不會增加購車成本,成為了為數不多的救命稻草之壹。
優與劣各有千秋
國內新車市場銷量比重最大的家用A級轎車和小型/緊湊型SUV產品,大多處於“黃金動力帶”上,也就是發動機扭矩範圍在140-260N·m,自然吸氣排量在1.5L-2.5L之間,渦輪增壓排量在1.0T-1.5T之間。
對於1.0L-1.5L排量的發動機來說,結合發動機單缸排量最優化原理,三缸結構顯然是壹個更好的選擇。
2010年,日產汽車在針對單缸效率做了壹系列測試,最後發現,0.33L?–?0.5L是單缸的最優排量。
在這個區域裏,汽缸的平均有效壓力(MEP)趨於理想,發動機能夠以相對高效的工作效率進行工作,更利於發動機實現動力性和燃油經濟性的平衡。
與同排量四缸發動機相比,三缸發動機少了壹個氣缸,但每個汽缸的容積增大了,缸徑和沖程也會更大,意味著低轉速扭矩會更大,解決了小排量四缸機起步動力不足的問題。
三缸發動機的排氣脈沖是連續的,沒有四缸機固有的排氣幹擾,如果這樣的脈沖氣流撞上了渦輪的葉片,顯然會形成對渦輪的持續加速效果,這樣就減輕了渦輪遲滯。
少了壹套活塞連桿的三缸機,也少了進氣排氣閥門開啟關閉機構,曲軸和凸輪軸也變短了,機械摩擦比四缸發動機降低了10%到15%,變相提升了發動機熱效率。
同排量三缸發動機與四缸機相比,少了壹個缸並應用鋁合金材料和集成化設計,進壹步減小了重量和體積,不但帶來了更好的軸荷分布,為車內提供更大的乘坐空間,而且非常適合被結合到混動系統中。
盡管三缸機有很多優點,但它天生的缺點也挺明顯。
首先,三缸發動機無法保證每壹個完整的沖程都有壹個活塞在全程做功,會出現動力輸出的空檔期,影響動力輸出的連貫性。
其次,三缸發動機活塞運轉方向是不對稱的,所產生的力不平均,活塞會產生不同頻率的振動,從而導致彼此的力不能抵消,產生抖動。
第三,由於先天結構的不平衡,三缸發動機在高轉速區域表現不佳,功率曲線相比四缸發動機會更快更早就開始衰減,峰值扭矩範圍也更窄。
為了改善三缸發動機的行車品質,各大車企絞盡了腦汁,而且這些技術改進開發費用和材料費用不菲,如果銷量上不去,很難實現積分改善和利潤增加。
在歐日早已流行
其實在國外,特別是在對節能減排要求嚴苛的歐洲和日本,三缸發動機早已經是流行趨勢。
歐盟於2009年通過強制性法規,要求到2020年乘用車CO2排放降低至95g/km,且其22個成員國均基於CO2排放法規,建立了CO2排放稅;並要求到2020年,所有車輛的百公裏油耗必須降到3.8L。為此,很多車企開始重新拾起了三缸發動機,對其進行改良。
目前,歐洲市場微型、小型及緊湊型車型占比超55%,小排量化趨勢突顯,乘用車平均排量已降到?1.6L?以下,而小排量化同時,減缸則是2013年以來的發展方向。
三缸機在歐洲市場的滲透率已經超過15%,而且用戶認知理性成熟。據不完全統計,整個歐洲西歐市場,去年銷售了超過278萬輛三缸機車型,涵蓋不同價位、不同用途、不同動力形式。
日本早在2007年便開始征收碳稅,並提出至2020年該國乘用車平均燃料經濟性水平將達20.3?km/L,較2009年的16.3km/L下降約20.3%。
日本本土是對三缸機接受程度最高的地區之壹,占據日本汽車保有量三分之壹的K-Car都配備的是0.66L超小排量三缸發動機。2018年,K-car細分市場總銷量超過130萬輛。根據日本汽車經銷商協會的統計,2019年,銷量榜前十的車型中,K-car占了5席,排名和位次以及銷量數據都非常靠前。
國內接受度不高
目前,在中國車市上,寶馬、沃爾沃、別克、雪佛蘭、福特、本田、標致、雪鐵龍、吉利、上汽、長安、吉利、壹汽、廣汽傳祺等品牌,***推出了40余款三缸機車型。
其中豪華品牌以三缸發動機的低成本拉低了入門產品的價格;而合資品牌也通過小排量三缸車型實現了品牌下探;自主品牌則希望通過在三缸性價比上的優勢,占據更大的市場份額。
三缸機目前在整體中國市場滲透率只有5%,A級轎車市場滲透率為7%,並不算高。沒有接觸過三缸機的消費者接受程度有限,全面轉向三缸機的車型業績總體並不理想,但購買者滿意度較高。
據中國汽車流通協會發布的《2019中國小排放量發動機市場趨勢與使用滿意度白皮書》顯示,換搭1.0T和1.3T後,別克英朗車型用戶的滿意度達到了95.4%。其中在動力性能、質量、可靠性、耐用性和使用成本各維度均有優異表現。而涉及到噪音與振動控制表現方面,有超過98%的用戶認為在駕駛過程中未感受到明顯振動與噪音。
美系車在推廣三缸機上最為賣力,這是因為與日系、德系同級別車型相比,美系車小排量四缸發動機在節油減排技術上壹直沒有太大的突破,加大對三缸發動機的研發屬於迫不得已。三缸發動機排量更小,更容易實現動力性和燃油經濟性的平衡,只需要著重針對其先天缺陷進行改進,可以較快地投入使用。
上汽通用是在華較早嘗試三缸發動機的車企,推廣三缸機也最為激進,最為堅決。其麾下別克應用Ecotech三缸機的車型有GL6、凱越、英朗、昂科拉、閱朗,乃至身材巨大的君越;雪佛蘭應用三缸機車型則有邁瑞寶XL、科魯澤、科沃茲、沃蘭多和創酷。
別克英朗在此次新產品發布前,全系只有1.0T或1.3T三缸機供消費者選擇。曾摘得2018年度“中國心”十佳發動機稱號的1.3T三缸機,除了集最佳缸徑沖程比、帶電動泄壓閥的小慣量渦輪和可變機油泵等先進技術外,還應用了鐘擺式的雙質量飛輪和多項靜音技術,NVH綜合表現完全可以媲美四缸發動機。
英朗處於競爭白熱化的緊湊級轎車市場,2019年雖然相比巔峰時期銷量有所下降,但仍實現同比增長6.6%,銷量達到27.93萬輛,居車型排行榜第八,轎車排行榜第六。其中1.3T?147113輛,1.0T?132164輛,總計占別克總銷量的18.49%。
這樣的成績,壹方面是三缸機性能不差,另壹方面是價格給力。作為合資產品,英朗官方指導價10.99萬-14.39萬元,終端優惠三四萬元,差不多和自主品牌核心產品吉利帝豪GL和長安逸動壹個水平,可以說是以性價比取勝。
采用相同發動機的雪佛蘭科魯澤2019年為118917輛,其中1.3T?81164輛,1.0T?37753輛,月銷量近1萬輛,占品牌銷量的7.87%。
前通用汽車中國總裁錢惠康曾在2月的財報電話會議上表示,2019年通用汽車在中國市場的低迷無疑是受到了行業因素的影響,包括國五到國六的轉化給銷售價格帶來了很大的壓力,但是最重要的影響還是部分客戶對三缸發動機的接受程度給上汽通用帶來的挑戰:“三缸發動機的發布並未達到我們預期的結果。我們正在迅速做出反應,最早將於今年第二季度開始壹系列產品將配備四缸發動機的選擇。”
獲得2015沃德十佳發動機的寶馬1.5T?B38三缸發動機,在中國市場應用較早,采用模塊化設計和全鋁設計,充分考慮電氣化需求,通過控制噴嘴,實現了出色的燃油經濟性,而滾針軸設計和可分離式皮帶輪的應用大大降低了曲軸的震動。
自寶馬2系推出後,寶馬3系、1系三廂和X1、2系、i8等車型中都有應用,雖然部分寶馬車迷並不認可,但三缸寶馬賣得並不少。
寶馬X1,2019年銷量為9.73萬輛,占華晨寶馬銷量的21.27%,其中1.5T?三缸車型銷量47379輛,1.5T?PHEV車型銷量4585輛,合計占X1總銷量的53.37%。而1系三廂轎車2019年銷量44947輛,其中1.5T?三缸車型36449輛,占81.09%。
不過,1.5T三缸發動機已經在寶馬新3系上消失,換成了動力強不了多少的四缸2.0T發動機,這也說明三缸機在豪華車上的應用範圍確實有限。
本田的1.0T?P01A5三缸發動機,在淩派、思域、享域上有所應用。作為地球夢科技系列產品,擁有進排氣雙可變正時系統、進氣側可變升程技術、變排量機油泵等主流技術,在減震方面采用了較小的曲軸主軸徑和連桿頸的直徑,NVH與1.8L四缸發動機基本沒有明顯差異。
采用這款發動機的廣本淩派2019年銷量15.4萬輛,這個銷量已經差不多追平了2014年巔峰狀態的15.72萬輛,占廣本銷量10%,其中1.0T銷量136107輛,占88.35%。
淩派熱銷其實主要是本田的良好口碑、越級的空間等多方面因素所致,因為這款三缸機出現在東本思域上時,銷量還不到車型總量的5%,可能三缸機更適合對動力要求不高的家用買菜車吧。
吉利的三缸機是和沃爾沃聯合研發的,采用了平衡軸、雙質量飛輪以及發動機“懸置”等先進設計,1.0T在升功率達到了驚人的100kW/L,而1.5T三缸機最大功率達130kW,峰值扭矩高達255N·m,在繽越、星越、嘉際、博瑞GE、博越Pro以及全新icon上都有搭載。
吉利繽越在只有1.0T和1.5T三缸發動機的情況下,2019年銷量達到136325輛,占吉利份額10%?,排在2019年SUV銷量榜的第十四位。
當然,三缸機車型也有銷量不佳的,比如長安福特的福克斯、福睿斯,東風標致的308、2008等。不過,在汽車市場整體下滑、品牌經營出問題的情況下,影響車型銷量的因素有多方面,也不能全讓三缸機背鍋。
比如福克斯的1.0T?EcoBoost三缸機整合了Ti-VCT進排氣可變氣門正時技術、缸內直噴技術、渦輪增壓系統以及低阻力的活塞鍍膜等多項技術,最大功率94kW,峰值扭矩173N·m,獲得過“沃德十佳發動機”稱號;而1.5T車型匹配8AT變速箱,最大功率135kW,最大扭矩243N·m,甚至還能只以兩缸工作,以降低油耗和排放。
但是全系三缸的福克斯是在老款8年未更新的情況下才推出,這時福克斯占優勢的兩廂車市場嚴重萎縮,市場發展空間受限,以往產品質量問題突出,三缸機短期又較難為消費接受,因此銷量始終沒上來。
最近,別克英朗、雪佛蘭科魯澤、吉利繽越換裝了四缸機,仔細分析可以發現,此舉並不是車企要拋棄三缸機,而是從提升銷量的角度考慮,通過四缸機與三缸機的同堂銷售,讓消費者有更多的動力選擇余地。
有趣的是,這三款車型在三缸機的配置和銷售上有壹個***同的特點:全系采用三缸發動機,而消費者更喜歡排量大的車型,因此1.3T或1.5T的高配車型銷量更好。
而這次加入的四缸車型,動力都不如高配的三缸車型,顯然是用來替代低配車型的,這樣壹來,喜歡動力強的用戶可以繼續選擇三缸機高配車型,而對三缸機不感冒的消費者可以選擇四缸車型,無疑會加大車型的競爭力。
結合混動更有前途
2019年9月發布的“雙積分”政策修正案,將低油耗的傳統能源乘用車也納入新能源積分統計系統之中,中國汽車工業協會秘書長助理許海東表示:“低油耗乘用車納入‘雙積分’核算,令主推混動路線的車企受益,同時也為國內車企發展低油耗乘用車提供了發展方向。”
另外,修正案還將“計算乘用車企業新能源汽車積分達標值時,低油耗乘用車的生產量或者進口量按照其數量的0.2倍計算”改為“按照其數量的0.5倍計算”,這讓高熱效率發動機、48V輕混以及油電混合動力等技術有了更大的利用空間。
由此看來,高效的三缸小排量內燃機仍將是未來動力系統的發展趨勢之壹,但從三缸機1.5L排量極限來看,它更適合用在中小型車上。
上汽通用汽車泛亞汽車技術中心驅動系統部執行副總監尹建民曾表示,三缸機是有壹定範圍的,不是所有的排量都能做三缸機。對於目前中國市場1.0-1.5L的主流排量,基於單缸效率最優策略,選擇三缸機是壹個最佳的選擇。
現在新壹代的三缸機在設計理念上更加先進,搭載更多先進技術,發動機熱效率相對更高,動力不足和抖動等先天劣勢已經得到了很大改善。與同排量的自然吸氣四缸發動機相比,擁有高性能、高可靠、低重量的特質,符合所有節能減排政策法規的要求,是從設計到制造全方位的升級,是小排量燃油動力系統的上佳替代品。
三缸機另外壹個明確的發展方向,是成為輕混、增程、插電等混動系統的壹部分,不但可以讓節能和動力性能進壹步提升,並且可更適合搭載到更高級別的整車平臺之中。
首先,尺寸比四缸機小的三缸機,可以解決混合動力汽車的機艙布局難題。對於壹些前驅混動車輛來說,要布置燃油和電動兩套動力系統,發動機體積自然是越小越好。
其次?,三缸發動機動力輸出不連貫、高轉速動力衰減、振動、噪聲等問題,放在各種混動車型上,都能得到揚長避短。
混動車最大特點在於在車輛怠速和起步時,是靠電動機,可以完美避開了三缸機的最嚴重抖動時期,對提升行駛品質有很大幫助。
三缸機搭配混合動力系統之後,發動機可以只在最佳轉速區工作,並采用米勒循環降低油耗,而且設計時也不必為發動機動力性能妥協,因為可以通過電機來彌補。
很多車企研發三缸機時,在設計之初就考慮到了對混動的支持,能夠和多種變速箱、電機組合在壹起。
從技術角度看,三缸發動機的固有問題已有成熟路線解決,雖然目前部分用戶的觀念還未轉變,但未來三缸發動機的發展前景依然可期。
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。