小排量发动机横评
最近刚发布的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》（后面简称双积分政策），最大特点就是它紧抓新能源汽车保有量的同时不放松传统汽车的油耗。所有年生产或进口汽车总量超3万的车企都要遵循企业平均油耗指标。该指标按一定速率递减，目标是2020年将平均油耗限制在百公里5L。如果超出了当年的平均油耗则为负积分。油耗积分可以在企业间相互转让或者使用新能源积分抵消。如果不达标的话就要缴纳罚款。这也是为什么各家车企大力推进小排量发动机一大原因。
目前这种趋势下各家车企发布的小排量发动机可以发现一个规律，主流排量集中在1.0L~1.5L之间，普遍采用涡轮增压+缸内直喷技术。而使用三缸还是四缸则存在一定的争议。
↑市场主流小排量发动机对比
我们不妨对比一下目前主流的几款小排量三缸发动机，分别来自通用、宝马、大众和福特。
首先它们的排量范围正好覆盖1.0T至1.5T双喷射涡轮增压发动机。其次宝马1.5T和福特1.0T发动机都曾经得过沃德十佳，而大众1.2T属于EA211发动机系列，是在大众集团广泛使用的小排量发动机系列。通用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机则将在通用集团广泛使用。因此这几款小排量发动机可谓非常有代表性。
通用
↑通用三缸双喷射涡轮增压发动机
通用集团最近刚刚发布了全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机。那么全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机交出的成绩到底是一个什么水平呢？我们先来对标一下通用集团目前的小排量发动机产品。
全新一代Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机最大功率120kW，最大扭矩230Nm，数据优于上一代1.4T发动机15%-23%，百公里加速做到10s以内。全铝紧凑轻量化设计，相较于1.4T发动机整体减重20公斤。油耗比上一代1.4T下降5%。
↑通用三缸1.3T双喷射涡轮增压发动机性能对比
全新一代Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机最大功率92kW，最大扭矩165-170Nm，数据优于1.5L自然吸气发动机20%-33%，百公里加速1.0T比1.5L自然吸气发动机提升1s；油耗比上一代发动机改善10%。
↑通用三缸1.0T双喷射涡轮增压发动机性能对比
双喷射技术
前面提到，目前市场的主流是涡轮增压+缸内直喷技术。而通用则采用了进气歧管单缸双喷技术。是全球首次在增压发动机上采用，具有高性能、低油耗、高稳定性、更环保的特点。两种不同技术解决方案，各有优劣，都可以做到卓越的产品性能。从目前发布性能油耗数据，单缸双喷并不低于直喷发动机，反而有些方面占有优势。
一个气缸两个喷油器协同喷射能够实现更广的喷射覆盖面积以及更高的燃油雾化率。原来传统歧管燃油喷射器需要兼顾左右两个进气阀，因此距离进气阀远而喷射角度较窄。双燃油喷射器距离进气阀近且喷射角度较宽，燃油雾化更好。
↑通用全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机智能电控与双喷射系统
另外，通用这款全新发动机采用了12项静音技术，向业界难题发动了组合拳，而其中最大的功臣非钟摆式双质量飞轮莫属。如下通用三缸双喷射涡轮增压发动机的右侧输出轴部分即为钟摆式双质量飞轮减振系统。
↑通用三缸双喷射涡轮增压发动机与钟摆式双质量飞轮减振系统
双质量飞轮，又称DMF （dual mass flywheel）将发动机侧的飞轮和变速器侧的飞轮被分离开来，通过一个弹簧减振系统彼此相联，可以吸收发动机扭转振动；钟摆式双质量飞轮，又称为CPA （centrifugal pendulum-type absorber），是在传统的双质量飞轮上再增加一个吸振器，其中的呈钟摆型的离心摆往复作用，反向抵消并削减了从来自发动机侧主动飞轮的扭转振动。特别针对三缸发动机动态不平衡在低转速时尤其明显。
如下图所示，三缸发动机产生的振动能够被钟摆式双质量飞轮非常好的抑制，它较传统双质量飞轮有更好的效果。同时由于转速和扭矩波动减小，发动机动力利用效率提高，采用钟摆式双质量飞轮带来了更好的油耗表现。
↑钟摆式双质量飞轮减振和油耗性能对比
宝马
↑宝马i8配备的1.5T三缸高性能涡轮增压发动机
宝马i8配备的是1.5T三缸高性能涡轮增压发动机驱动后轮，其最大功率达到了170kW，最大扭矩达到了320Nm，可谓是同排量发动机中的数据之王，并且顺理成章地得到了当年的国际发动机大奖。
↑宝马新一代高性能涡轮增压发动机特性亮点（来自汽车之家）
宝马新一代B系列涡轮增压发动机所采用的电子气门VALVETRONIC、缸内直喷High Precision Injection和单涡轮双涡管TwinPower Turbo Technology成为其高性能的秘诀。
电子气门VALVETRONIC系统通过电机执行器来连续调节气门的升程，它相比传统气缸按需调节CYLINDER ON DEMAND拥有更宽泛的高效工作区域。
↑宝马发动机连续可变气门升程技术VALVETRONIC
而在宝马B38三缸1.5T高性能涡轮增压发动机中并没有使用B48四缸2.0T发动机使用的单涡轮双涡管技术，而是保留传统单涡管。经过良好的调教，B38三缸1.5T发动机的单涡管方案具有和B48四缸2.0T发动机双涡管方案相同的负载变化快速响应能力。
↑宝马1.5T三缸涡轮增压发动机单涡管性能对比
在新的宝马UKL前驱平台车型上，比如1系、2系和全新X1，其采用的1.5T三缸发动机与i8的型号略有不同。它的功率被重新调教成100kW，扭矩则减小到了220Nm，可以看到，它的性能参数甚至略小于通用全新一代Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机。
↑宝马全新X1配备1.5T三缸发动机和插电混动系统
目前消费者反映意见较多的就是宝马1.5T三缸发动机的振动和噪音问题。可见三缸发动机动态不平衡所引发的问题是消费者非常关注的。但宝马1.5T三缸发动机和插电混动系统搭配是个非常好的组合。因此小星非常推荐大家选择全新X1 插电混动版这样的新能源车型。
福特
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机
福特三缸1.0T EcoBoost直喷涡轮增压发动机随着福特嘉年华车型一起引入。由于其使用三缸直喷发动机技术，不但获得了沃德十佳发动机大奖，而且一直霸占着三缸1.0T涡轮增压发动机的性能之最。升功率92kW曾在很长一段时间是小排量发动机无法逾越的标杆。
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机功率和扭矩曲线
福特三缸1.0T涡轮增压发动机高性能的秘诀是进排气独立可调的气门正时系统VVT以及集成的排气管和专利的平衡减震系统。
1.进排气独立可调的气门正时系统
福特三缸1.0T涡轮增压发动机进排气凸轮轴都装有电控执行器，可以灵活独立调节进排气气门正时，从而支持扫气模式（进排气存在打开重叠时间），帮助缸内直喷系统更好的降低燃烧温度和避免爆震。
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机气门正时VVT系统
2.集成的排气管
集成的排气管在减少发动机体积重量的同时，能够帮助发动机快速加热至最佳工作状态。这样在发动机冷机时其性能和油耗也能够得到有效保证。
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机集成排气系统
3.专利的平衡减震系统
三缸发动机由于其动态不平衡的特性，振动的克服一直是一大挑战。为了抵消三缸发动机转动导致的一阶振动，福特在飞轮和前部滑轮的设计时特意形成不平衡的趋势。从而将三缸发动机特有的垂直方向的摆动转化成水平方向的摆动。一方面水平方向摆动用户感知较不敏感。另一方面水平方向摆动可由发动机固定的加强而有效改善。福特通过一个四两拨千斤的方法，巧妙地应对了这个难题。
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机专利的平衡轴减震系统
但随着的通用全新一代Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机发布，在同样达到升功率92kW的同时，油耗反而大幅降低至5L/100km以下，这其中双喷射等先进的发动机技术的应用可以说是功不可没。
大众
↑大众1.2T小排量涡轮增压发动机
大众1.2T小排量涡轮增压发动机是此次对比中唯一的一款四缸发动机。由于前文提到消费者对振动噪音的苛刻要求，大众坚持在EA211小排量发动机系列当中使用四缸架构。换来了不错的噪音控制水平和扭矩表现，不过功率参数则是此次对比中最低的。这很大程度上由于1.2L如此小的排量使用四缸结构，远离了单缸最优燃烧所需的排量范围而导致的。
不过这里要特别提一下，大众MQB发动机横置化平台中使用的带主动闭缸ACT功能的EA211发动机。它大大降低了混合动力系统的油耗，同时也是和电机系统配合的绝佳选择。
↑大众EA211小排量涡轮增压发动机气缸钝化系统ACT
通过电控执行器的控制，可以小幅将凸轮轴左右移动，从而使得中间的两个气缸可以在闭缸（下图左侧红色部分，气门摇臂对应圆形轮）和正常（下图右侧绿色部分，气门摇臂对应凸轮）状态间进行灵活切换。
↑大众EA211发动机气缸钝化系统ACT执行器细节
目前的大众EA211发动机正逐渐被全新的大众EA211 EVO发动机家族替代。将来大众EA211 EVO小排量发动机家族将主打四缸1.5L和三缸1.0L两大排量。将有传统喷射或燃油直喷、汽油/柴油/天然气/插电式混动等多个变形版本。发动机性能方面将通过不同的变形版本全面覆盖功率将从44kW到130kW和扭矩到95NM到300NM的范围。
↑大众EA211 EVO小排量发动机
其中米勒循环和VTG可变截面涡轮增压系统的采用可谓是改进的两大亮点。我们来具体看一下。
1.米勒循环
发动机米勒循环在大众集团的首次引入来自奥迪提出的适度尺寸Right Sizing理念，率先在新奥迪A4上使用该工作模式的2.0T EA888 Gen3.B发动机。现在该技术被扩展在大众集团内使用，乃至扩展至小排量的发动机家族EA211系列。
该米勒循环工作模式如下图所示由可变气门正时VVT功能中的进气阀早关EIVC（Early Intake Valve Closure）实现。蓝线所示的压缩行程比左侧的膨胀行程短。使得系统具有更大的膨胀比，从而降低工作温度，减少氮氧化物NOx排放。因此其等效压缩比可达12.5：1。
但同时米勒循环也需要更大的进气量来支持，也就是说需要更强大的涡轮增压系统，以及对应的进气冷却系统。相应更短的燃油喷射时间对应需要更高压力的燃油喷射系统。
↑新一代EA211 EVO发动机可灵活进入米勒循环
2.VTG可变截面涡轮增压系统
此前该系统广泛在柴油涡轮增压车型中使用。大众集团首次将该技术应用到汽油涡轮增压的量产车型中。如上提到的米勒循环需要更强大的涡轮增压系统。大众的解决方案就是引入该VTG可变截面涡轮增压系统。VTG技术可以通过电控执行器可控的改变涡轮叶片的几何形状，从而提升发动机低转速时的涡轮输出功率。这一方面解决了米勒循环工作模式所需的更大的进气量，另一方面改善了涡轮增压车型特有的涡轮延时效应，加速响应更快。
↑新一代EA211 EVO发动机配备VTG可变截面涡轮增压系统
综上所述，双积分政策的最大特点是它紧抓新能源汽车保有量的同时、不放松传统汽车的油耗。在这种政策推动下，各家整车厂都势必继续推进发动机技术，特别是借助小排量发动机技术首先交出企业平均油耗的答卷。
比如上汽通用汽车刚刚引入全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机，将应用在别克阅朗旅行车和GL6等多款车型上。结合新能源车型一起，形成了高低搭配，传统动力与新能源兼顾全面推进的局面。
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