不再纠结-三缸发动机黑科技盘点

因为结构原因，很多人心目中对三缸发动机充满了芥蒂，不过，随着科技的发展，诸如动力、振动等都得到了有效的改进，甚至还出现了闭缸系统等黑科技……

如今的三缸发动机存在的意义似乎不再像几十年前那样，为了能够搭载到某款发动机舱狭小的小型车之中。而是更多地出现在了更大一号的紧凑级、中级甚至SUV之中，虽然体积小是它的先天优势，但是燃效率或许才是三缸发动机最具优势的因素之一。

▲上汽通用的全新一代Ecotec系列三缸发动机对比同排量四缸发动机，优势明显

经过长期的分析和实验验证，发动机单缸排量在0.33L~0.5L之间为最佳，如果排量过小，会增加燃烧室面比，降低发动机热效率。反之排量过大，则会使得火焰传播距离加长，容易引发爆震，热效率也会随之反降。这一点，对于三缸发动机更为重要，所以，目前市面在售车型的三缸发动机排量多数在0.9L~1.5L之间。

也就是说，在最佳单缸排量范围内，三缸相比四缸结构更加简单，磨损也就越小，优势明显。不过，三缸发动机还是存在先天的结构缺陷，那么为了弥补这些缺陷，都应用了哪些黑科技呢？首先我们以能够代表目前主流三缸发动机技术特点的，于2014年上市的标致1.2L三缸涡轮增压发动机为例：

 模块化全铝合金缸体  

高度集成化的铝合金缸体，可以将排气歧管集成其中，减少热量损失，暖机速度快，整体刚性强，重量更轻。

▲集成式排气歧管

连续可变进、排气气门正时  

通过双VANOS系统，来同时控制进气70度曲轴转角和排气50度曲轴转角，以此改变气门角度，使之更准确开合。

结构简化  

气门顶柱采用带有DLC（类金刚石）涂层的陶瓷垫片式，相比于滚子摇臂式顶柱，结构更加简单、占用空间更小，更有利于提升发动机运行效率。在抗磨损方面，该涂层表面摩擦系数仅为0.02~0.1（玻璃约为0.3）与滚珠轴承式几乎无异。

▲黑色片为带有DLC涂层的陶瓷垫片式

活塞优化 

▲活塞顶部受力面采用内凹式设计，可让油汽混合物燃烧更加充分

活塞设计与普通发动机一样，顶部采用了低火力岸式，底部采用掏空式设计，并且同样为了适应顶部喷油系统的结构，受力面采用了凹陷式设计，更有利于存进气缸内的气体流动，形成混合气混流，增强混合气燃效率，此设计能使燃油消耗降低10%。另外，为了起到有效减磨，活塞裙部带有石墨低摩擦涂层，底部活塞销采用了DLC全浮式涂层设计。

▲内凹式的活塞顶部可以实现更合理的滚流效果

▲为了减轻重量，活塞底部进行了掏空处理，同时考虑到受力位置，采用了薄厚不一的底部设计

 精度1μm  

 当今的制造水准使得发动机连杆轴瓦的沟槽能够达到1μm的精度，可以有效增强储油能力，提高润滑性能，另外也可以提高润滑油流动性，增强冷却效果。

高压喷油嘴   

目前，多款三缸涡轮增压发动机的喷油嘴喷油压力可以达到250Bar，由ECU控制得更加快速和精准，在低转速高负荷工况下，通过多次喷油技术，还可以实现类似于分层燃烧的效果，令其有效降低油耗。

缸内机油冷却  

叶片式可变量电控机油泵  

在如此紧凑的空间内，能够配置多级可变量机油泵实属难得，而叶片式可变量电控机油泵就为此而设计。其工作原理是，主轴是固定的，偏心轮在旋转时会产生油室体积的变化，从而为机油流动提供动力。黑色浮销可由ECU通过电磁阀控制上下浮动，以此改变整体油室容积，做到多级可变。

低惯量涡轮增压器  

▲半开启的“小门”就是内置式机械旁通阀门

低惯量涡轮增压器可以在发动机低转速时提升更强的扭矩，对于油门响应也更加灵敏，动力衔接更加顺畅，最高转速可达240000rpm。与此同时，其搭配的电子水泵可以对涡轮进行有效冷却，提升使用寿命。

平衡系统  

3缸发动机受到先天性影响，震动一定会比4缸发动机大，不过通过平衡系统的找平，目前有一些优秀的3缸发动机的震动水平与4缸发动机无异。

1、平衡轴

我们知道，3缸发动机在运转过程中，无法平衡力矩大小和相位，设置在发动机曲轴侧面，与其平行的平衡轴的作用就是对不平衡力矩的大小和相位进行补偿，从而消除所产生的振动。

▲蓝色为带动平衡轴转动的去藕式齿轮结构，红色为配重块。当发动机运转时，红色配重块与其他部分配平一起相当于第四气缸运转，使得发动机更加稳定

目前，比较先进的做法是由曲轴通过齿轮在带动平衡轴，而位于平衡轴上的齿轮采用了去藕式齿轮结构，通过在齿轮中间设置橡胶圈，对曲轴所带来的振动起到缓冲，为发动机带来平稳、安静的运转工况。

2、曲轴配重

为了缓解或消除振动，曲轴也进行了优化，依据结构不同，在轴颈部搭载了较大质量的平衡块。

利用大质量飞轮的转动惯性，可消减发动机的振动。

除了上述较为成熟的黑科技外，目前较新设计的三缸发动机还搭载有以下配置。

一、通用Ecotec 1.3T涡轮增压发动机所搭载的双喷射系统

双喷射系统是指有别于传统的一个汽缸一个喷油器，而是在一个汽缸内搭载两个喷油器进行协同工作。其好处是，在低转速或低负荷下，只启动低压喷油器可以提高燃烧效率，并避开了在这种工况下，所容易引起的积碳问题。

二、福特1.5T GTDi三缸发动机所搭载的闭缸技术：

福特1.5T GTDi闭缸系统被搭载在了第一缸，在发动机低转速和中低负荷工况下，由控制阀关闭第一缸，使其变身为2缸发动机。当然，在这种模式下，动力肯定会有所损失，不过据福特方面称，闭缸的条件还是比较苛刻的，发动机还是以动力输出为主要前提。

▲闭缸控制阀

以上是针对三缸发动机的现有技术进行的一次梳理，其中有已经运用在普通发动机上，并已使用多年的成熟技术，也有最近两年，针对于三缸发动机而出现的全新技术，或许有所遗漏，希望朋友们进行补充。不过，就以上罗列出来的技术而言，还是可以让我们对三缸发动机有一个全新的认识。更重要的是，希望能够看到本篇文章的朋友在选择车型时，能够多多少少减轻心中对3缸发动机的芥蒂。