如何做到高动力低油耗 深度解读沃兰多三缸发动机单缸最优

汽车排放的国五标准才刚刚推行两年，号称“史上最严”的国六标准就快要来了。如此快速的法规迭代也表明了国家在推进“节能减排”方面的决心。在这一政策导向下，汽车发动机势必也会面临新一轮的迭代升级。排量更小，效率更高的发动机也自然成了各大厂家的研发重点，其中三缸发动机就是一个典型的案例。

小型化/3缸是发动机趋势

对于汽车厂商而言，发展新能源无疑是应对日益严苛的排放法规最直接的方法，甚至有可能一劳永逸，但是马上舍弃掉传统动力显然是不现实的。这一方面是由于电池技术的瓶颈，新能源车目前在续航上很难有大的突破，厂家也意识到在未来相当长的一段时间里，燃油发动机依然是市场的主体；另一方面是消费者适应性的问题，就好像你吃了几十年的大米，突然有一天只有面食摆在你面前，你一定会难以接受。所以目前大部分传统汽车厂家是“两条腿”同时迈进，即坚持改进和完善传统动力，同时积极开发新能源技术。

其实只要稍微翻看一下近10年的汽车发展史，就不难发现汽车发动机在“小型化”方面的明显发展趋势。可以说上到F1赛场，下到民用车市场都在朝着这个方向发展。发动机小型化除了体现在排量的缩小外，气缸的数量也在往下减，从八缸、六缸到四缸，再到如今的三缸。所以三缸的出现并不是偶然，而是发动机发展的必经之路。通用汽车同样也经历了上述的发展历程，雪佛兰沃兰多上搭载的Ecotec 1..3T发动机就是一款集合了通用最新技术于一身的三缸发动机。

三缸的技术难度比四缸更高

对于汽车厂家而言，要是单纯的降低发动机排量而不去管发动机性能问题，这是比较容易办到的，只要缩小气缸容积即可。但是这种“倒退”的做法既无法吸引消费者，也没法对市场观念起到一个正确的引导作用。所以至少性能不缩水是发动机排量减小的前提，当然其技术要求必然会越来越高，这就好比你想要马儿吃得少，但是还要它跑得够快。

沃兰多三缸 1.3T 发动机与上一代机型对比

如今已经有很多技术去弥补发动机排量降低后的动力损失，比如涡轮增压技术，更精准的燃油控制等等，无非就是进一步压榨发动机的潜力。但是在三缸发动机上，你还需要去考虑震动和噪音的问题，所以一款成熟的三缸发动机往往要比四缸发动机的技术含量更高。事实上，沃兰多身上的这款Ecotec 1..3T三缸发动机已经在性能上完成了对上一代四缸车型的超越，而且与目前主流的三缸发动机相比，它在数据上也要明显占优。

基于单缸最优理念打造，实现高动力低油耗

采用三缸是分析验证的结果：

沃兰多的这款发动机之所以能有如此大的提升，完全得益于其“单缸最优”的设计理念。而且这款发动机也并不是为了三缸而采用三缸设计的，它之所以采用三缸而不是四缸也是基于“单缸最优”的设计理念而来的。

一般而言，在满足整机性能需求的前提下，发动机热效率的提升，是内燃机设计工作者追求的目标，而单缸排量对于发动机性能和油耗的平衡尤为关键。过小的单缸排量使得燃烧室面容比增大，导致热损失加大，发动机热效率明显降低。过大的单缸排量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。

对于目前中国市场1.0 – 1.5L主流排量，选择单缸排量0.33-0.5L的三缸发动机，是最佳选择。以下图为例，在相同功率条件下，1.0L/1.3L三缸要比1.0L/1.3L四缸在燃油改进比上更加出色。这也是沃兰多的1.3T发动机采用三缸设计的原因之一。

除了单缸排量最优外，沃兰多的1.3T三缸发动机在单缸结构和单缸燃烧效率上也遵循了“最优化”进行打造。在气缸的设计上，通用开发了新型的鱼腹型高滚流气道，以及平面挤气燃烧室，目的是为了提高瑞流强度，加快燃烧速度，让燃料能够充分的与空气混合。而在活塞环以及气缸内壁材料方面，这款发动机采用了低摩擦涂层技术，使得耐磨性提升的同时，摩擦损失与上代四缸发动机相比更是减少了10-15%。

除了摩擦损失降低，三缸机还有另一个典型优势，是没有了四缸机的排气干扰现象。三缸机240度的点火间隔可以避开排气干扰，最大程度地利用排气脉冲能量，进而实现更高的低速性能和更快的涡轮响应。由下图可以看到，Ecotec系列发动机的瞬态扭矩响应大幅提升，相比四缸机改善30%。

而在提升燃烧效率上，通用同样在这款发动机上运用了很多先进的技术。比如DPI双喷射燃烧系统，就是全球首次应用在增压发动机上，以及行业领先的电动放气阀、超低惯量涡轮增压器和全程可变气门正时等技术等都在这款发动机上出现。正是这些技术的加持使得这款发动机达成了“小排量大功率”的设计目标，而且燃油消耗率指标也实现了同级领先。

出色的NVH（噪音震动）控制

在以往大部分人比较担心三缸机在噪音震动方面的问题，而造成三缸机与四缸机这一差异的原因主要体现在一阶往复惯性力矩和扭矩转速波动上。对于一阶不平衡力矩，Ecotec 系列发动机一方面采用轻量化结构和高性能材料降低了基础不平衡量，同时进行了多种整机平衡方案匹配出整车振动最优的组合。并且，通过引入了带减震橡胶齿轮的平衡轴系统，结合发动机和整车的优化，整车驾驶舱关键测点测试结果显示，Ecotec系列发动机的振动表现达到甚至部分超越了四缸机水平。

整机运用12项静音技术

理念落地：行驶质感超过四缸机

再先进的理念也需要去实际验证，在驾驶沃兰多超过一周的时间里，我走过城市拥堵路段、高速路段、山路甚至是非铺装路面，这也给了我实际感受这款发动机的机会。这期间，沃兰多的这款发动机确实让我对三缸发动机大为改观。首先是NVH方面，它正的做到了媲美四缸机的水准，不管是怠速还是急加速情况下，你都无法分辨出这是一台三缸车型，这真的是很大的进步；另外一个是它在动力上的表现，它的低扭很强，而且中段加速足够给力，急加速甚至能给你不错的推背感，所以它的动力也完全远超够用的水准。

结语：在以往的民间观念中，大家评判一款发动机的好坏，往往用气缸数来定胜负。比如我的六缸就是要比你的四缸高级，在他们的印象中，气缸数越多往往意味着更高的技术含量。这个定理要放在过去似乎成立，但是你今天再说出这种话可能就有点不妥了。就拿沃兰多身上的这台1.3T三缸发动机来说，它的技术含量其实已经远远超过了大部分四缸机型了，而且其实际的性能体现也证明了“缸数少未必就弱”。我们也有理由相信未来三缸机会逐渐成为主流，四缸机成为绝唱也说不定！