三缸逆襲四缸將成主流 2018中國市場迎來三缸機普及元年

新技術的應用在最開始時總是難以輕易就被大眾接受,即便如此,科技的發展進步之快也讓人無暇懷舊。標配六缸機的中型車剛悄然沒落,四缸機成為寶馬7系配置時輿評的哀鴻遍野還歷歷在目,轉眼三缸機來攻打市場份額江山。各大廠商趨之若鶩的投入三缸機研發生產已成不可逆的事實——可三缸機,你真的行嗎?——依舊是大部分觀望者心裡真實的疑問,否則為什麼提起三缸機第一印象就是廉價、抖動、沒力…遍尋不至,偏偏就是沒優點。

三缸逆襲四缸將成主流 2018中國市場迎來三缸機普及元年

一代國民轎車夏利,最終在市場“質量不行總要修”的蓋章下黯然淡出人們視野。

三缸機的前世今生質疑改變不了內燃機的發展趨勢

多年以後,人們面對三缸機欣欣向榮的研發市場,準會想起被低端車代名詞的夏利支配的從前。其實這種對三缸機的負面認知只是停留在了上世紀70-80年代,最早面世的3缸發動機,在當時工業不發達的背景下的設計,僅僅是基於成本考慮搭載在微型車上,完全忽略客戶對於舒適性的要求,更別提降噪、減震措施,最終3缸機被市場淹沒、漸漸淡出人們的視野也是必然。

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搭載最初一代三缸機K10B的Suzuki Fronte(1962) NVH 狀況著實不佳

在一系列新技術和渦輪增壓的幫助下,小排量發動機如今也能爆發出不俗的動力和更為經濟的燃油性。自2012年福特率先發布了Ecoboost 1.0T發動機之後,三缸機以嶄新姿態回到人們的視野,標緻、寶馬、通用等廠家各自發力,發佈各自最具有代表性的3缸發動機產品,此時3缸發動機的給人們帶來的是動力足、低排放、高效率、高舒適的體驗。理性的看待事物發展,當今的3缸機早已是內燃機質的飛越和先進性的代表。最新上市搭載Drive E系列三缸機15TD的領克02,發動機排量雖然只有1.5L,算中小排量,但動力表現卻非常優秀:高功率版在1500rpm就達到了265Nm。

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油管訪談資料:“Holzer博士 三缸寶馬上開起來感覺像是在開六缸機”。

那麼三缸機如何做到拋開“黑歷史”成功翻身的?歸納起來主要是以下幾點:(一) 減少了一缸、更少的運動件,摩擦損失、泵氣損失和熱損失都減少了,整體效率自然提高;(二)減輕質量進一步降低油耗;(三)三缸機因為少了四缸機的排氣干擾,擁有比四缸機更好的低轉扭矩和更小的渦輪遲滯;(四)更有利於未來電氣化混動的佈置需求,隨著油耗和排放法規日漸嚴苛,到2020企業平均油耗達到5.0L/100km,這促使各OEM必須開發從傳統內燃機到微混、中混、強混的新型動力產品,而三缸機憑藉自身的優勢終將脫穎而出;(五)另一方面,三缸機聲音和六缸機類似,有很多半階成分,通過整車聲學包,讓這個聲音更純、更小,這個頻率的聲音本身和如果與車型定位契合,在某種程度上會將劣勢轉換成優勢。

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中國市場3缸機的發展歷史

在此基礎上,如圖四所示:我們總結了三缸機時代發展的三個不同階段特徵,三缸機於2012年到2017年行業佔比平均雖然僅為2%,據權威機構研究預測2018年後,3缸機銷量將迅猛增長並達到百萬級,預計2018年將達到166萬臺並且每年穩步增長,到2024年將達到835萬臺、行業佔比超過32%——在可以預見的未來,三缸機將代表著整個行業先進性和佈局發展的方向,而我們就是這個轉點的見證者。

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中國市場3缸機市場發展預測

各大廠商三缸機巡禮寶馬、通用、本田成第一批”吃螃蟹者“

三缸機的開發是為了降本——這可以說絕對是一個錯誤的印象——事實上為了攻關三缸機力矩不平衡的先天不足,OEM投入的科研成本可遠遠高於四缸機,為了解決令人頭疼的一階振動以及噪聲問題,主機廠普遍引進了有助於提高綜合性能的昂貴技術,如:雙質量飛輪、橡膠減振齒輪、平衡軸等等。在此我們準備了一個各大廠商小排量三缸機的產品及技術亮點橫評展示——

(好處——動力性、經濟性;為了攻克三缸機NVH技術方案)

l 寶馬1.5TD 三缸發動機

代表車型:寶馬1系(國產)/2系/3系/X1

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當寶馬這樣一家豪華品牌開始搭載三缸機的時候,最開始筆者跟大家一樣也是拒絕的。但是從駕駛性來看,三缸機提供的動力感受完全不遜於之前的車型,在此之後三缸機也在當代動力中有了全新的定義。

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l 通用 1.0T 1.3T三缸發動機

代表車型:別克英朗/閱朗/GL6

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上汽通用別克在2017年10月一口氣發了四款新車,除了升級換代的英朗和威朗外,還有備受關注的緊湊級MPV車型GL6和旅行車別克閱朗。此次上市的車型之所以引人注目,一方面緊湊型MPV和旅行車的推出,說明別克品牌在向新的細分市場拓展,另一方面,便是最近備受熱議的1.0T/1.3T三缸發動機一口氣搭在三款新車上。

平衡軸:

通用三缸發動機的抖動已經控制的很好了,其中最重要的防抖動設計就是和曲軸並聯的自由重力平衡軸。平衡軸設計的精巧簡單,一端是可自由活動的飛輪狀的平衡重力錘,另一端是固定的平衡飛輪。

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l 福特1.0TD 1.5T三缸機發動機

代表車型:嘉年華/福克斯

福特的這款三缸發動機可以說是三缸機裡的明星了,因為它曾經拿下過如“沃德十佳發動機”在內的多項大獎。這款1.0T Ecoboost發動機,最大功率125馬力,最大扭矩170牛米也被福特用來取代原來的1.6L自然吸氣發動機。並且福特利用曲軸配重塊的偏置一定的角度,在加之平衡軸,皮帶輪和飛輪也偏離一定角度,來減緩振動,甚至可以媲美四缸機。福特的嘉年華ST將搭載1.5T的三缸發動機,最大扭矩達到了290牛米,百公里也只需要6秒多。性能車上都搭載了三缸機,足見福特對三缸的重視。

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空間曲軸

三缸機會存在因為先天結構的問題而出現的力矩不平衡,力矩不平衡會導致發動機運作起來不平順,所以一直以來三缸機有一個很重要的課題就是解決其運作的不平順性,福特使用的其中一個辦法就是設計空間曲軸,福特的工程師計算得出力矩不平衡的最大值會在1缸活塞運動到上止點後的30度出現,所以他們將1,3缸曲柄的配重塊重心偏移30度,用來抵銷力矩。相當於一根隱性的平衡軸。

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l 本田1.0T三缸發動機

代表車型:思域

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號稱“買發動機送車”的本田也在它的明星車型思域身上打在了三缸發動機。雖然三缸1.0T的思域不是主銷車型,但這款發動機仍然是本田的地球夢繫列。缸內直噴、進排氣雙可變正時系統等主流發動機技術均有加持,而且電子排氣洩壓閥,也有著不錯的增壓效果,總體來看,在燃油經濟性和動力上都有著不錯的表現。

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l 標緻雪鐵龍 1.2T三缸發動機

代表車型:雪鐵龍C4L/標緻308

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標緻和雪鐵龍同為PSA集團的品牌,所以均搭載過峰值扭矩為230牛米,最大馬力為136馬力的1.2T三缸發動機。相較於同級別的三缸發動機,這款1.2T的發動機更加的省油,實測百公里油耗僅為5.4L。

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雙質量飛輪:

雙質量飛輪佈置於發動機輸出軸和變速箱之間,通過特殊設計的雙質量剛度-阻尼系統,能顯著降低發動機輸出給傳動軸的轉動不均勻性,提高舒適性。它將原來的飛輪一分為二,一部分裝於發動機用於起動和傳遞發動機的轉動扭矩,另一部分裝於變速器用以提高變速器的轉動慣量,它們通過彈簧扭轉減振器連接為一體。彈簧減震器能夠吸收振動,從而使得運行更平順。

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l 吉利 1.5TD三缸發動機

代表車型:領克02, 博瑞GE

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同沃爾沃聯合打造的Drive E系列首款平臺化直列三缸產品,採用新一代高效燃燒系統、高壓中置直噴、低慣量渦輪增壓、集成排氣歧管、DVVT、可變排量機油泵、低摩擦深溝球軸承等先進技術,動力輸出強勁,油耗低,滿足國六法規要求;在輕量化方面,應用模塊化集成水泵、中空組合式凸輪軸、輕量化缸體缸蓋、高強度塑料零部件等,使發動機更緊湊:同時,靜音燃油噴射系統、低噪音正時皮帶、單平衡軸、離心擺式雙質量飛輪、高剛度油底殼等優化,使發動機具有良好的NVH性能。

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基於1.5TD發動機開發,採用了高效IBSG電機、Ω型雙向張緊器、高隔震率解耦器等技術,實現高效啟停、能量回收、扭矩助力、發電四大功能,有效提升低速扭矩輸出,節油率達15%,為客戶提供更舒適、更經濟的駕乘感受。

豐田、大眾都押寶三缸三缸機必將迎來快速普及、走進千家萬戶

最終我們回到市場表現和預測:從中國市場當前的看,小排量渦輪增壓發展趨勢佔上風已成定局。預計2025年1.6L排量以下的增壓發動機銷量將超過1674.6萬臺,其中三缸機將超過824萬臺;1.6L排量以下自然吸氣發動機到2015年銷量480萬臺,其中三缸機銷量為114萬臺。

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中國市場1.6L排量以下自吸發動機銷量

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中國市場1.6L排量以下增壓發動機銷量

豐田汽車的規劃:

幾大行業巨頭之一——豐田2015年後佈局小型增壓發動機,佔比逐年增加,同時應對未來的法規需求,作為最早開發混動的OEM,其新能源產品佔比也是逐年上升。

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豐田TD機型全球銷量佔比

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豐田DHE全球銷量佔比

大眾汽車的規劃:

大眾一直仍然堅持走增壓直噴的路線,TD機型佔比超過產品的一半以上,應對未來的發展,高效燃燒、小型增壓、米勒循環等技術不斷應用於產品上,進入本世紀以後,大眾也開始開發混合動力產品應對未來法規要求。

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大眾TD機型全球銷量佔比

福特汽車的規劃:

福特從2012年開始迅速發展小型化增壓直噴發動機,增壓機型佔比逐年增加,超過其產品的50%以上。應對未來嚴苛的法規要求,從2017年以後開發混動高效系統,佔比逐年增加。

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福特TD機型全球銷量佔比

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福特DHE全球銷量佔比



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