发动机小型化 怎样正确做“加减法”

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汽势Auto-First|梧桐

发动机的小型化已经成为汽车行业发展大趋势，很多厂家为了应对越来越严苛的节能减排及“双积分”政策，将技术升级后的小排量三缸机带回市场。

福特、通用、丰田、宝马、本田、吉利等都在大力推广小排量三缸发动机，不过很多尝试并不成功。实际上，发动机的小型化，需要正确做“加减法”，尤其是在“谈三色变”的中国市场。

三缸发动机技术升级各显神通

知名发动机专家、中国内燃机协会副秘书长魏安力表示，随着技术的进步，发动机的升功率和燃烧热效率有了质的飞跃，早就过了“以缸数论英雄”的时代。

魏安力解释道，与四缸发动机相比，三缸发动机减少了一组曲柄连杆机构、活塞冷却喷嘴，同时也减少凸轮轴轴承等运动摩擦功，效率更高。由于降低了重量，同时减小了体积，因此三缸发动机比四缸更省油。从上述几点来看，三缸发动机的回归不是内燃机技术的退步，相反是技术进步的重要体现。

当然，三缸发动机最难的就是平衡问题。魏安力表示，通过现阶段研发出的平衡机构，已经完全可以利用技术手段解决这个问题，达到与多缸大排量发动机一样的NVH特性，因此，抖动问题不应算作是阻碍三缸发动机发展的技术壁垒，更不是很多媒体口中所说的“先天缺陷”，不能解决。

事实上，汽车工业经过了这么多年的发展，技术积累相当丰富，目前市面上优秀的三缸发动机已经拿出了相当多值得借鉴的优化技术。

平衡轴：通过一根旋转轴的结构，同步与发动机工作，对某1阶的周期振动进行平衡。

偏心式飞轮/曲轴平衡块：减少整体结构的偏心程度，消除离心惯性力，从而减少振动的产生。

腹内轻量化：通过轻量化的活塞连杆结构，减少不平衡的惯性力，从而减少振动的产生。

偏心活塞：通过调整活塞的质心位置，平衡活塞运动中的不平衡问题。

优化点火时间：通过调整气缸的点火时机，在保证燃烧的情况下，减少不必要的振动产生。

然而，你有没有发现，这些技术并不像缸内直喷、双凸轮轴技术，拿过来就能直接用，而是需要大量的数据沉淀，需要更高深的整车系统优化水平，才能做到最佳的平衡效果。这也是为什么，同为三缸发动机，不同品牌、不同型号之间，其抖动问题的表现存在很大不同的原因。

换个更容易理解的说法，三缸发动机的振动优化就好比是底盘的调教，牵一发而动全身，需要厂商深厚的技术沉淀，考验的也是工程师的水平。

丰田的“加减法”

在汽势Auto-First看来，发展三缸发动机需要做好技术的“加减法”。

以一汽丰田卡罗拉1.5L车型搭载的三缸发动机为例，它是丰田TNGA架构下的全新动力，这款1.5L三缸发动机突出了“减法”二字，而在减法策略的背后，却是加法效能的追求——减的是体积，是排放油耗；增的是效率，是功能参数。

一、技术的加法，成本的减法。

这款丰田1.5L三缸自然吸气发动机，供油方式变为缸内直喷，压缩比上升到13:1，减少了热量损失的同时，发动机热效率达到世界领先的40%。从动力表现上，这款发动机不仅优于其他品牌的1.5L四缸自然吸气发动机，而且与现在丰田的1.2T发动机相比不相上下。同时这款发动机还采用了进气谐振器、动态阻尼等丰田独家的技术，极大的提升了驾乘的舒适感，车内噪音更低。

在技术上做加法的同时，丰田TNGA架构还赋予了这款1.5L发动机更多的附加值。众所周知，TNGA并不是特定的平台，而是一种生产理念。通过对汽车的研发、设计、生产、供应链等在内的体系进行变革与重构，推动汽车产业的升级进程。

在TNGA架构下，丰田能够更加巧妙的实现零部件和总成的共通，并与供应商更紧密的合作来降低成本，反应到市场终端，就是消费者可以以更少的钱买到更高技术水平的产品。

二、性能的加法 油耗的减法

TNGA架构下的1.5L发动机，以行驶性能和燃油经济性都更加出色的动力总成为目标，并在此基础上提供令顾客满意的汽车。丰田1.5L三缸发动机可以实现最大马力为118PS，峰值扭矩为148N·m的动力性能，相比其他品牌的1.5L四缸发动机动力性能更强，匹配DCVT变速箱，燃油经济性却有所降低，5.1L 的百公里油耗优于同级。

三、短版的减法，平衡的加法。

上面也提到了，目前市面上优秀的三缸发动机已经拿出了相当多值得借鉴的优化技术，但有些品牌的车型依然不被消费者接受，其实这就关系到汽车企业整车优化的功底。

魏安力表示，发动机的优化策略并不局限于自身，同时与变速箱、车身一同关联，才能取得体系式优化效果。在他看来，丰田在发动机方面最大的优势是低摩擦做得好，而在整车标定、配套上也有多年的技术积淀，才能做到动力、油耗、排放上的最优平衡。

与此同时，TNGA架构下的整车安全也在为卡罗拉1.5L车型加分。该车和1.2T和1.8L混动卡罗拉一样，标配了丰田智行安全系统(TSS2.0),具备L2级别自动驾驶核心功能。这些智能驾驶辅助功能的实现，是在高强度车身GOA车身等TNGA硬核实力保障下的。正如同济大学汽车学院教授朱西产所说，现在汽车的智能，核心还在驾驶，但先保证驾驶的安全才能享受智能的服务，安全才是一款车的核心。这也是丰田的底线。

鉴于以上几点不难看出，做一款高性能车不难，做一款均衡、可靠、安全、高性价的家用车才难。TNGA战略下，一汽丰田为卡罗拉1.5L车型正确做了“加减法”。

汽势观点：

在采访中，汽势Auto-First感受颇深的是，专家们，尤其是内燃机专家对目前三缸机的技术给予了充分的肯定。他们认为技术已经不是三缸机发展的瓶颈，核心的问题在于怎样消除消费者的偏见。

中国汽车流通协会副秘书长罗磊表示，三缸发动机更低的成本，更好的节能减排效果，是其打开市场的重要优势。只是目前消费者对三缸机的理解有一定的偏差，也说明企业在市场推广上力度还不够。此时在中国颇有口碑的一汽丰田等厂家的加入，或许能为三缸机市场带来新的转机。