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CAFé大限将至,三缸发动机如何完成收官之战?

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发表于 2018-6-9 22:25:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 交广报道 于 2018-6-9 22:30 编辑

CAFé大限将至,三缸发动机如何完成收官之战?



当爆出丰田将推出搭载1.5T三缸发动机的全新卡罗拉时,这也意味着,全球汽车巨头在中国市场的小排量涡轮增压发动机普及战,进入了收官阶段。

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上一轮的小排量涡轮增压普及之战,由大众全面引入1.4T涡轮增压发动机开始,从家用入门轿车到B级轿车,以及各种尺寸的SUV产品,伴随着通用、福特、本田等车企的陆续跟进,国内消费者已经基本接受了1.4T、1.5T四缸排量作为主流购车的动力选取。

而现在,似乎所有的三缸机之战参与者,又遇到了当年类似的景象。

按照2020年CAFé第四阶段目标的要求,5L每百公里油耗,成为在中国市场任何一家主流汽车企业都无法躲避的产品开发要求,除了近两年来不断涌现的纯电动、油电混合车型和48V轻混产品之外,占据国内新车市场销量比重最大的家用A级轿车和小型/紧凑型SUV产品,由于用户对价格敏感度较高,小排量涡轮增压发动机的使用,以及更高效率变速箱的开发,将成为传统汽车企业巨头们争夺的主战场。

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但对于普通消费者而言,几乎没有人知道CAFé的要求是什么?也不明白为何一定要实现5L百公里的综合油耗。这也给全球汽车巨头在中国市场的家用新产品投放,带来个不小的难度。家用轿车逐渐采用三缸小排量发动机,在国内已经有超过15个汽车品牌使用,除了在小排量涡轮增压技术领域实力储备雄厚的通用、福特、本田之外,豪华品牌中的奔驰、宝马、以及本土品牌中的上汽、吉利/领克、长安、比亚迪等,也都涉足了这个领域。

越来越多1.0T、1.3T和1.5T三缸发动机产品的出现,似乎和当年的1.4T、1.5T涡轮增压普及大潮相似,不过,相比之前消费者对小排量的质疑,现在更多质疑来自于,为何越来越多车企选择“少一个缸”?三缸机到底又比四缸机好在哪里?

▎全球市场,消费者对三缸机的接受度如何?

其实,即便在没有CAFé要求的海外市场,全球汽车巨头们也已经开启了三缸涡轮增压普及化的浪潮,例如丰田和宝马在三缸发动机领域的全面合作,沃尔沃新一代发动机模块化缸数理念,以及福特汽车按照0.5L每缸的下一代发动机研发思路,还有包括在三缸机领域已经有不少产品落地的通用汽车、福特、PSA等等,也都在不断优化和升级其三缸发动机技术。

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在排放要求相对严苛的日本和欧洲市场,三缸涡轮增压发动机的普及率更快一些,自2010年起,包括大众、福特、PSA等车企,就陆续在欧洲市场推出1.0T小型车产品,替代原有的1.2L-1.6L自然吸气发动机,这些1.0T三缸发动机的最大特点是动力相当于传统1.6L自然吸气车型,油耗普遍降低10%以上,发动机的整备质量也有所减少。

近几年来,随着三缸发动机技术的不断成熟,包括车企在减震、降噪方面不断努力,以及三缸发动机的升功率不断提升,扭矩水平的进步显著,越来越多汽车公司的家用A级车、甚至部分B级轿车,以及多数小型/紧凑型SUV都开始使用三缸涡轮增压发动机作为主要动力选项,比如宝马不仅在1系、2系、3系和MINI系列产品,甚至在X1这样的SUV产品中,也普遍采用了1.5T三缸发动机,大众也即将推出全新的1.0L和1.0T两款三缸发动机产品。

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丰田也在2018年初,在日本市场推出了全新一代搭载1.0T三缸发动机的AYGO,最大功率53KW,最大扭矩93Nm,百公里综合油耗仅有4.1L。而且为了应对中国的CAFé2020限值要求和欧洲市场,丰田也将推出和宝马技术合作的1.5T三缸车型,用于中国和欧洲市场上2019年新推出的家用轿车产品。

相比之下,PSA和福特在欧洲市场的三缸发动机使用,更是已有多年经验,无论PSA的1.2THP系列发动机,还是福特的1.0T EcoBoost系列,都已经在欧洲市场屡获殊荣,它们的最大特点都是采用了更多新技术,从而来带更大的升功率表现,以及更好的扭矩输出,尤其是低转速下的扭矩输出。例如,PSA的1.2THP发动机最大功率达到了100kW,峰值扭矩230N·m。

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2018年欧洲年度车得主,沃尔沃新一代XC40也主推1.5T三缸发动机产品,180马力的最大动力输出水平,已经超过了多数四缸同类,排量更大的发动机。从目前海外市场的情况看,无论行业还是消费者,都已经接受了三缸小排量涡轮增压发动机取代传统四缸自然吸气车型的大趋势。

那么,为何国内新车市场的消费者,一直对“三缸机”存有先天的消费预防心理?这个心结如何打开?也许,这才是三缸机车型在国内快速普及的关键。

▎中国消费者真的不满三缸机吗?

搭载1.5T三缸发动机为主的国产宝马X1并没有因为采用三缸发动机而被消费者所拒绝,月销量在细分市场保持领先的背后,是一款豪华品牌尺寸和空间超出竞争对手,造型设计和价格又能超预期满足用户,在这个时候,普通消费者并不会介意、或者对小排量三缸发动机有明显的动力特性感知。

这就带来一个值得每家汽车企业深思的问题,消费者的不满,是否真的来自于三缸发动机?

《童济仁汽车评论》认为,对于绝大多数普通消费者,购买车辆时对动力总成的考虑并不在排名前三的选项范围内,但因为对动力总成缺乏了解和认知,会在购车顾虑因素中,将动力总成放在非常重要的位置,例如对双离合变速箱、三缸发动机、底盘架构等这些完全没概念、不熟悉、技术含量较高的东西,在购买决策时,往往更关注其负面口碑。

但如果产品本身在品牌、造型、价格、内饰质感和空间实用性做到满足甚至超越消费者心理预期的时候,很多消费者也会弱化对小排量的关注度。因为从正常的使用和驾驶感知上,现在市场上在售的多数小排量涡轮增压三缸发动机产品,其本身给车辆带来的性能体验,是要好于排量更大的传统自然吸气发动机的。

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从我们统计的2012年至2016年国内新车排量占比变化的趋势中也可以看出,1.6L及以下排量的车型,已经逐渐成为新车市场的绝对主力。现在普通购买新车的用户,基本都可以接受1.6L以下排量的四缸涡轮增压产品,对于更小排量三缸发动机产品的增长和接受度,目前来看只是时间问题。

▎国内三缸机市场新趋势:丰田2019年引入、大众不再观望

最近有两个爆料,引起了行业的关注:首先,文章开始提到的一汽丰田将在2019年在中国市场推出搭载1.5T三缸版本的新款卡罗拉,采用丰田TNGA架构,面向中国和欧洲市场;另一个则是在中国市场占据较大市场份额的大众汽车,也将面向中国市场引入全新的1.0T三缸发动机产品,替代一部分自然吸气发动机车型,以满足2020年国内CAFé限值要求。

对于绝大多数汽车制造商而言,1.0T-1.5T的三缸小排量涡轮增压发动机,都是为了替代传统的1.6L至2.0L自然吸气发动机,这类发动机一般装备在4.4-4.7米之间的轿车和SUV产品上,属于非常主流的家用车型。也就是我们常说的家用A级轿车和紧凑型SUV产品上,这也是目前国内市场销量最大的两个细分产品市场。

目前所以诸如本田、大众、丰田和很多本土品牌制造商都开始在主流市场推出三缸车型,在行业大趋势的背景下,上汽通用在先进的技术加持下也顺势而为,大刀阔斧的将中型车型动力全部切换成小排量涡轮增压发动机,这一点也体现了厂家对于自己三缸发动机的信心。

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为了解决用户敏感的抖动、噪音和动力顾虑,多数汽车制造商其实在小排量三缸发动机上的技术和研发投入非常多,以上汽通用别克品牌为例,两款1.0T和1.3T发动机的升功分别为92kW、89kW,远超过同级车型传统自然吸气发动机50-70kW的升功率水平。

为了提升动力响应,别克甚至在小排量涡轮增压发动机上采用了单缸双喷射燃烧系统。由于一个气缸内使用了两个喷油器,很好平衡怠速小流量和高负荷大流量的需求,既保证了怠速燃烧的稳定性,也满足了高功率开发要求;同时,也可以实现不易积碳,降低后续保养成本,使发动机寿命更长。这些也都是为了解决消费者普遍关心的问题。

为了寻找单一缸体的最佳燃烧容积,车企也进行了多年尝试,用最优的单缸燃烧室设计实现最优的缸内气流组织、最优的燃烧控制策略精确实现最佳时刻的喷油、点火、燃烧管理。目前看来,单缸排量行业公认自然吸气发动机0.5L的单缸容积是效率最高,小排量增压发动机增压压力通常1.2-1.5bar, 所以增压发动机单缸0.33L~0.42L应该是最佳的单缸容积。

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一般来说,单个缸小于0.3L及单个缸大于0.5L的效率都会受到影响。1.0L一般选择都是三缸;1.2T, 1.3T, 1.4T 排量三/四缸都有,各家车企相对都有自己的选择;1.5T又是另外一个主流;越来越多车企采用三缸架构来设计新一代发动机,比如宝马、沃尔沃、路虎、福特等。采用1.5L排量的背后,是每缸0.5L的模块化架构研发思路,有助于降低新款发动机的整体开发成本,提高开发效率。

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同时,为了让用户拥有更好的轻快驾驶感受,一些行业内领先技术,例如电动放气阀涡轮增压,低惯量涡轮增压技术等,也相继出现在了小排量涡轮增压发动机上,相比传统气动增压器,在各种工况下都可以更智能地控制放气阀,不仅更加精确和快速地建立增压压力,而且可以降低小负荷泵气损失,从而提升低速扭矩,得到快的增压响应,改善油耗。

同时,低惯量涡轮增压技术最大程度上改善了传统涡轮增压发动机动力输出反应滞后的痼疾;通过低惯量涡轮解决了迟滞问题,使其在1700-1800rpm时即达到峰值扭矩,满足低转速大扭矩驱动,带来更快的瞬态响应。

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一些汽车制造商,也在不断优化用户原先有所抱怨的智能启停系统,例如在上汽通用全新的别克英朗上,智能启停管理系统会持续监测发动机水温、刹车踏板位置、电池传感器及数个传感器参数,使车辆运行在最佳状态。选用大功率启动机,保持极佳的振动噪音控制。通用汽车独特的CoM (Change of Mind)系统让启停响应减少1000ms的等待时间,提高驾驶乐趣。车速<10km/h的怠速自动停机,省油高达3-5%;35万次启动保证,系统终身免维护。

除此之外,福特、PSA和宝马在欧洲市场销售的1.0T-1.5T三缸涡轮增压发动机产品,其实市场反馈来看,消费者并没有太多关于发动机本身的抱怨,相比之下,更低的油耗、更强劲的动力,以及低廉的售后维护保养费用,也成为搭载这些发动机车型在海外成熟市场颇受欢迎的原因。

在2017 年世界发动机年度大奖榜单上,2.0T以下发动机都是三缸机,而且在13款上榜机型中占据了三席。目前,越来越多的技术型主机厂采用三缸架构,如BMW、丰田、沃尔沃、福特等,1.0T、1.2T、1.3T、1.5T排量都有; 几乎所有的OEM都在开发三缸1.0T发动机,1.0T大有逐渐代替目前1.5L、1.6L自然吸气发动机,成为新的黄金排量趋势。

▎如何让消费者更好接受小排量涡轮增压发动机?

无论多先进的技术,如果不能让消费者找到购买需求或消费痛点,就很难被主流市场所接受,中国市场目前小排量涡轮增压三缸发动机在市场推广中所面临的问题,也是消费者对新技术不了解、对缸数的误解、以及对驾驶使用和后期维护保养方面的顾虑。

这种情况,和多年前涡轮增压发动机进入中国市场非常类似,消费者也不喜欢这种排量偏小、涡轮增压的1.4T-1.6T车型,普遍装备在B级轿车和紧凑型/中型SUV身上,甚至初期的1.8T和2.0T发动机进入豪华品牌轿车和SUV产品序列时,也面临着同样的问题。除了排量小影响消费者所谓“面子”问题之外,涡轮增压的可靠性和后期维护保养费用等,都是消费者当年对涡轮增压持偏见的重要原因。

但是随着时间的推移,目前1.5T左右的排量已经成为绝对的市场主流,2.0T也成为绝大多数在售中大型轿车和SUV的主要动力选择,曾经的大排量、V6、V8等,已经成为极少数汽车爱好者念念不忘的历史,税费对改变消费者排量观念,起到了非常重要的作用,这种作用类似于K-CAR在日本市场强大的影响力。

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如今,1.5L-1.6L自吸发动机,已经成为国内家用轿车市场绝对的主流排量,1.4T-1.5T发动机也已经成为多数轿车和SUV产品的主流动力。持续多年的1.6L以下排量购置税优惠政策也起到了重要的推动作用,当然各大汽车制造商在中国市场都主推类似排量和技术的产品,也让消费者可以更加放心的购买。现阶段小排量涡轮增压三缸机所面临的市场情况,和当年非常相似。

其实,在三缸发动机的研发和技术路径上,各大汽车制造商也基本采用了类似的思路,同类型的产品也会在2019年和2020年大规模进入市场,以满足2020年CAFé标准的要求。目前国内已经有超过40款车型搭载三缸涡轮增压发动机,2019年这个数量可能会翻倍。

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