3缸渦輪增壓發(fā)動機是如何在多、快、省三個維度脫穎而出的?
當今世界汽車工業(yè)，關(guān)于動力系統(tǒng)有兩個趨勢是無法撼動的，一個是方興未艾的新能源化，另一個則是小排量渦輪增壓發(fā)動機的大行其道。也許有少數(shù)固執(zhí)的人群依舊在懷念自然吸氣時代所謂的平順輸出和可靠性，身為技術(shù)宅的我們卻堅信一臺好的渦輪增壓發(fā)動機可以打動消費者的心。而技術(shù)宅們更是相信，在技術(shù)發(fā)展面前，一切問題都是有解的。
汽車廠商大力發(fā)展渦輪增壓技術(shù)，其目的就是在發(fā)動機有限的排量下，盡可能增加進氣量，提升發(fā)動機的動力表現(xiàn)。然而早期的渦輪增壓技術(shù)，的確出現(xiàn)過很多問題，比如渦輪遲滯、渦輪壽命、燃燒效率低等等，而從那時流傳下來的印象——渦輪增壓是給動力原本就足夠的發(fā)動機上又打了一針興奮劑，而非是用在那些小排量發(fā)動機上的補藥。
1.2THP發(fā)動機說起來，在自然吸氣時代，排量1.0L、1.2L等都以司空見慣，甚至3缸機也已存在，但由于動力太弱，小排量的作用也并沒有發(fā)揮出來，只有日系空間寸土寸金的K-Car才愿意使用，并且因此被視為相對低端的動力選擇。而在歐美系廠商眼里，即便是A00級小車，也至少要4缸才過得去。
而隨著排放法規(guī)的日趨嚴苛，與新技術(shù)的發(fā)展，曾經(jīng)小排量渦輪增壓是一件想都不敢想的事，現(xiàn)在已不再只是一劑補藥，有了競爭自然吸氣發(fā)動機的底氣與絕對優(yōu)勢。甚至3缸機的命運一舉反轉(zhuǎn)，3缸渦輪增壓也不再是不可能。
一顆小小的“金屬蝸牛”，賦予了3缸發(fā)動機多、快、省三個制勝法寶。3缸渦輪增壓，除了寶馬最新一代的B38發(fā)動機，另一個值得一提的那就是法國PSA集團的當紅小生1.2THP發(fā)動機。這款發(fā)動機作為同級別的技術(shù)性能標桿，在2015和2016年連續(xù)兩屆獲得國際十佳發(fā)動機大獎(International Engine of the Year)，所以我們就不妨以1.2THP為例，談?wù)?缸渦輪增壓發(fā)動機是如何在多、快、省三個維度脫穎而出的。
“省”字當先
先說說普通消費者最在意也最好理解的“省”吧。我們這里所說的省，不僅僅是省在油耗，更包括了其制造成本，這最終也都會以車價的形式的體現(xiàn)出來。
對于這臺1.2THP而言，除了已經(jīng)很走俏的渦輪增壓+燃油直噴技術(shù)以外，另一個關(guān)鍵就是它的三缸結(jié)構(gòu)。其實，稍微了解點發(fā)動機常識的人都能明白，三缸發(fā)動機在振動與噪音控制上，會受其物理結(jié)構(gòu)的制約，難以達到四缸發(fā)動機的平順度。然而為何諸如寶馬、PSA還要開發(fā)三缸渦輪增壓?其實，從單缸容積的角度來說，三缸發(fā)動機有個最佳熱效容積。同為1.2T，三缸的熱效率比四缸肯定是更高的。而熱效率高最直觀的結(jié)果就是省油，這也是C4L 1.2THP綜合油耗能達到5.4升的原因。
除此之外，由于省去了一個氣缸，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)會更為緊湊。按說，依照1.2THP的性能和技術(shù)含量，做到1.6L的價格范疇本應(yīng)是很有難度，然而雪鐵龍恰恰是用這臺1.2THP來對抗競品1.6L的價格，從這一角度來說，能做到這樣的成本，與其三缸的結(jié)構(gòu)帶來更低的制造成本不無關(guān)系。
動力“多”多益善
就動力性能而言，雪鐵龍這款1.2THP發(fā)動機，非但不比大眾EA211 1.4TSI發(fā)動機差，而且與同樣排量的大眾1.2TSI相比，1.2THP在動力輸出上明顯占有優(yōu)勢。然而，雖然同樣是冠以“THP”之名，但這款1.2THP發(fā)動機和PSA旗下的1.6THP以及1.8THP還有著不小的區(qū)別。從結(jié)構(gòu)、工藝乃至設(shè)計上，這款1.2THP發(fā)動機都有著更多獨特之處。
前面我們說了，由于四沖程活塞發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特性，3缸機無法像4缸機那樣自動平衡振動，所以打造1.2THP發(fā)動機可不是在1.6THP的四缸發(fā)動機上簡單去掉1個氣缸這么簡單。為了改善運轉(zhuǎn)平順性的問題，工程師在1.2THP發(fā)動機側(cè)面加裝特殊的平衡軸，來抵消曲軸產(chǎn)生的振動，同時又通過雙質(zhì)量飛輪來降低發(fā)動機動力輸出的不均勻，以此減輕發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的不平衡表現(xiàn)。
1.2THP發(fā)動機200巴高壓燃油直噴技術(shù)由于發(fā)動機的排量只有1.2升，要推動一個金屬渦輪，勢必要求渦輪尺寸更小、結(jié)構(gòu)更加輕量化，以減小其轉(zhuǎn)動慣量，并能達到240000rpm的超高轉(zhuǎn)速，配合200巴高壓燃油直噴技術(shù)，油門響應(yīng)顯著提升，原本在渦輪發(fā)動機上常見的起步階段的遲滯現(xiàn)象在1.2THP上竟然得到了顯著緩解，使其動力響應(yīng)非常線性，在保留高功率輸出的前提下，更接近自然吸氣發(fā)動機的感覺。所以1.2THP的100千瓦的動力輸出也敢于跟1.8~2.0升自然吸氣發(fā)動機爭高下，230牛米峰值扭矩則更是達到了以往2.4升自然吸氣發(fā)動機才有的水平。
思考“快”與慢
賽車傳奇柯林查普曼有這樣一句影響了全世界的名言——Adding power makes you faster on the straights. Subtracting weight makes you faster everywhere. 增加動力可以增加直線速度，減輕重量可以讓你在任何地方都更快。官方數(shù)據(jù)顯示，雪鐵龍的這臺1.2THP發(fā)動機比過去的1.6升自然吸氣發(fā)動機缸蓋輕了 6.2公斤，缸體輕了3.8公斤，這不僅要歸功于全鋁缸體和缸蓋的應(yīng)用，更與其三缸的小型化結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系。與此同時，1.2THP在1000rpm的超低轉(zhuǎn)速便開始介入，1500rpm既達到200牛米的扭矩輸出，1750rpm達到峰值扭矩230牛米，這樣的好處就是在城市頻繁起步停車的路況中，永遠都能領(lǐng)先一步。
面對激烈的市場競爭，雪鐵龍在1.2THP推向市場的過程中可以說是慎之又慎，歷經(jīng)3年7個月測試，100余臺發(fā)動機臺架測試超30000小時，再加上 130臺整車合計180萬公里驗證路試之后，保證足夠能讓消費者踏實的可靠性之后，才正式將其用與在中國市場銷售的主力車型上。
小結(jié)：
事實上，不僅僅是雪鐵龍品牌，整個PSA集團，用1.2THP來取代早已老舊的1.6L和1.8L自然吸氣發(fā)動機已經(jīng)成為了一種常態(tài)。其實1.2THP發(fā)動機上并沒什么所謂“黑科技”，但它帶給東風雪鐵龍的不僅僅是車型競爭力的提升，更在小排量直噴增壓技術(shù)上取得了階段性的進展，無疑會在技術(shù)競爭更為殘酷的時代，搶占市場的先機。
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