三缸機車型的機遇與挑戰(zhàn)

金璐　曹一哲　李宏偉

摘 要：為應(yīng)對日益嚴格的油耗法規(guī)，發(fā)動機的小型化、少缸化已成為企業(yè)節(jié)能技術(shù)的重要手段。截止2019年，國產(chǎn)三缸機車型市場規(guī)模達到113.50萬輛，占汽油車型總銷量的5.90%;三缸發(fā)動機通過增加雙質(zhì)量飛輪、正時系統(tǒng)和雙模扭轉(zhuǎn)減振器等零部件，以及搭配混動系統(tǒng)、可變壓縮比和停缸等技術(shù)，其NVH綜合表現(xiàn)、可靠性和燃油經(jīng)濟性等方面均有大幅提升。但消費者對三缸發(fā)動機的固有印象不佳，導(dǎo)致三缸機車型上市后表現(xiàn)不一。其中，主打高性價比的凌派、以價換市的寶馬X1，有效拉動了市場需求;而全系換搭三缸發(fā)動機的英朗、?？怂箘t難抵消費者轉(zhuǎn)向其他品牌，導(dǎo)致整體銷量一路走低。步入2020年后，面對著五階段油耗法規(guī)越加嚴苛、WLTC工況切換、消費者偏好及部分企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)回四缸發(fā)動機，三缸機車型或?qū)⒚媾R更大的機遇與挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：三缸發(fā)動機 三缸機車型 混動系統(tǒng) 可變壓縮比 停缸

Opportunities and Challenges of 3-cylinder Engine Models

Jin Lu，Cao Yizhe，Li Hongwei

Abstract：In order to meet the increasingly stringent fuel consumption regulations， miniaturization of engines and reduction of cylinders seem to have been an significant method for enterprises to save energy. As of 2019， there were 1.135 million vehicles powered by 3-cylinder engines hitting the market， accounting for 5.90% of the total sales of gasoline-powered models. Equipped with components such as dual-mass flywheel， CVVT and dual-mode torsion damper， as well as the technologies like hybrid system， variable compression ratios， cylinder deactivation， etc.， the 3cylinder engines have been greatly enhanced in NVH performance， reliability， fuel economy， etc. However， lots of consumers have poor impression upon the 3-cylinder engines， which has caused inconsistent performance since the 3-cylinder engine models were put into the market. Among them， the Honda Crider， which features best cost-effectiveness， and BMW X1 which uses cheap price for good market size， have effectively driven the market demands， while the Excelle and Focus， with their entire fleet equipped with 3-cylinder engines， have failed to stop consumers from chasing other brands， resulting in sales going downhill. In 2020， under the circumstances of the more stringent fuel consumption regulations under Stage 5， switching to WLTC， consumer preferences and strategic re-adoption of 4-cylinder engines by some enterprises， the 3-cylinder models will be confronted with greater opportunities and challenges.

Key words：3-cylinder engine， 3-cylinder engine models， hybrid system， variable compression ratio， cylinder deactivation

1 引言

我國經(jīng)濟快速發(fā)展對能源的需求急速增加，原油進口量由2006年的1.45億噸增長至2018年的4.62億噸，年復(fù)合增長率超過10%，2018年原油對外依存度已升至70.8%，創(chuàng)歷史新高。原油是重要的戰(zhàn)略物資，其進口量的不斷攀升對我國的能源安全構(gòu)成重大隱患。

得益于汽車工業(yè)的快速發(fā)展和居民可支配收入的持續(xù)增加，截止2018年，我國汽車保有量達到2.4億輛[1]。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司·中汽數(shù)據(jù)有限公司測算[2]，2018年中國車用汽、柴油消費量達2.40億噸，占社會汽、柴油表觀消費總量的85.0%，汽車保有量的持續(xù)增長直接推高了我國的原油消費量及對外依存度。

傳統(tǒng)能源汽車節(jié)能技術(shù)的大規(guī)模推廣，成為降低汽、柴油消費量的途徑之一，其中發(fā)動機小型化、少缸化是目前節(jié)能技術(shù)的重要手段。國產(chǎn)三缸發(fā)動機可以追溯到20世紀90年代的天津夏利和長安鈴木奧拓，其中奧拓全球累計銷量突破千萬。但同時，早期的三缸發(fā)動機也給消費者留下了廉價、抖動、噪音大等不良印象。

近年來，本田1.0T、通用1.3T和吉利1.5T等新一代三缸增壓發(fā)動機，通過增加雙質(zhì)量飛輪、正時系統(tǒng)、雙模扭轉(zhuǎn)減振器，調(diào)整車身結(jié)構(gòu)、懸置系統(tǒng)、防火墻及隔音墊等[3]，促使其NVH綜合表現(xiàn)可媲美四缸發(fā)動機，有效提升了三缸機車型的可靠性和舒適性[4]。

國產(chǎn)三缸機車型[ 本文三缸機車型指三缸增壓汽油車型]銷量持續(xù)走高，市場占有率大幅提升。2019年，國產(chǎn)三缸機車型銷量已達到113.50萬輛，占汽油車型總銷量的5.90%，如圖1所示。市場在售三缸機車型接近60款，其中，上汽通用旗下英朗銷量達到25.03萬輛，市場份額高達22.06%;隨著吉利1.0T和1.5T三缸增壓發(fā)動機普及率提高，銷量已突破26萬輛;廣汽本田以全新?lián)Q代凌派單一車型擠入銷量前三，可以窺見其市場的認可度。

2 三缸發(fā)動機

與四缸發(fā)動機相比，由于零件減少，三缸發(fā)動機運轉(zhuǎn)時機械摩擦損失降低，相應(yīng)的散熱損失更低，促使發(fā)動機的熱效率提升、車型的燃油經(jīng)濟性升高;三缸發(fā)動機的小型化有利于空間排布，為發(fā)動機前置的A0/A級、混動系統(tǒng)等車型提供了更合理的軸荷分配;受益于更小的排氣干擾，三缸發(fā)動機搭配低慣量渦輪技術(shù)，使其具有更好的低轉(zhuǎn)扭矩和更小的渦輪遲滯。目前市場主流三缸增壓發(fā)動機如表1所示。

在混合噴射、可變氣門正時（VVT）、進排氣雙可變正時系統(tǒng)（DVVT）、雙渦管渦輪增壓等技術(shù)加持下，三缸增壓發(fā)動機擁有更快的動力響應(yīng)和更強的動力性能。如圖3所示，三缸增壓發(fā)動機可潛在替換1.0L-2.5L排量段四缸自吸發(fā)動機。

企業(yè)對三缸增壓發(fā)動機發(fā)展前景態(tài)度不一，通用、本田、福特、吉利等企業(yè)積極推進，寶馬、上汽乘用車等發(fā)展緩慢，廣汽乘用車、沃爾沃、捷豹路虎等處于起步階段，而奔馳、長城等企業(yè)尚未無規(guī)劃動向。

3 三缸機車型市場表現(xiàn)

凌派全新?lián)Q代車型于2018年9月上市，全系搭載1.0T三缸增壓發(fā)動機，上市后月均銷量達1.27萬輛，增幅58.82%（同1.8L四缸車型相比）。相比于相似配置的1.8L四缸車型，三缸版售價下降11.13%，入門車型的終端售價更下探至7.5萬元以下;在整車動力性無明顯下滑的情況下，燃油經(jīng)濟性提升22.22%;外觀更加年輕動感，車身長度接近B級車型（車身長度增加92mm），內(nèi)部空間及舒適度提升明顯。凌派已成為繼雅閣之后，廣汽本田的第二大支柱型產(chǎn)品。

寶馬X1自2016年5月起增搭1.5T三缸增壓發(fā)動機，該款B38系列發(fā)動機很好的承接了B系列發(fā)動機的家族優(yōu)良特征，如Valvetronic電子氣門、高精度缸內(nèi)直噴、渦輪增壓等核心技術(shù)。相比于相似配置的2.0T四缸車型，寶馬X1三缸版售價降幅超10%，月均銷量接近4400輛，占總銷量的58.58%。寶馬X1三缸版通過以價換市、空間優(yōu)勢、品牌效應(yīng)等，有效拉動了市場需求。

2018款英朗已全系換搭1.0T和1.3T三缸增壓發(fā)動機，以取代1.5L和1.4T四缸發(fā)動機。英朗三缸版在終端售價、燃油經(jīng)濟性和整車動力性等方面均有較大改善，但由于同級別競品車型眾多（如朗逸、寶來等），且動力總成選擇單一，消費者轉(zhuǎn)向其他品牌，導(dǎo)致月均銷量下滑了30%。英朗雖然穩(wěn)居三缸機車型銷量冠軍，但整體銷量下滑趨勢十分明顯。

2018年11月，第四代?？怂谷律鲜?，搭載1.0T、1.5T和1.5L三款三缸發(fā)動機。與相似配置的第三代1.5T四缸車型相比，1.5T三缸版的售價降幅8.68%，油耗降幅12.70%，且動力性能更加強勁;但由于10-15萬元的A級轎車市場競爭越加激烈，導(dǎo)致車型吸引力減弱，部分消費者轉(zhuǎn)向高爾夫、朗逸、卡羅拉等競品車型。

4 三缸發(fā)動機未來發(fā)展方向

4.1 搭配混動系統(tǒng)

由于三缸增壓發(fā)動機體積小、重量輕，便于混動系統(tǒng)的布局。受益于混動系統(tǒng)的介入，電動渦輪得以應(yīng)用，在消除渦輪遲滯的同時，提升三缸機車型低速時整車的平順性，并在起步時提供助力。目前，國內(nèi)市場在售搭載三缸增壓發(fā)動機的48V輕混車型有10款、非插電式混合動力車型（HEV）僅1款、插電式混合動力車型（含增程式，PHEV）達15款，三缸增壓發(fā)動機配合混動系統(tǒng)應(yīng)用已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

北京奔馳、吉利汽車、一汽-大眾和奇瑞捷豹路虎四家企業(yè)推出的48V輕混車型市場占有率達99%以上;其中吉利汽車、通用汽車和奇瑞捷豹路虎（已上公告）推出了三缸增壓發(fā)動機+48V輕混車型。通過測算發(fā)現(xiàn)，僅僅搭載三缸發(fā)動機或第一代48V輕混系統(tǒng)的車型均無法滿足《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》中2021-2023年低油耗車型要求，但同時搭載1.0T/1.2T/1.3L三缸發(fā)動機和第一代48V輕混系統(tǒng)的車型，預(yù)計可滿足2021-2023年低油耗車型標準[5]。292-325批公告，三缸機車型、48V輕混車型測算結(jié)果見圖4，繽瑞（1.0T三缸增壓發(fā)動機+48V輕混系統(tǒng)）是目前唯一一款可滿足2021-2023年低油耗車型要求的車型。

國內(nèi)HEV市場由日系企業(yè)掌控，其市場占有率高達97%。自主企業(yè)中，僅吉利旗下領(lǐng)克01混動版于2019年11月上市，搭載1.5T三缸增壓發(fā)動機和P2.5混動系統(tǒng)，車型油耗為4.8L/100km，相比于三缸汽油版（未上市）油耗下降18.64%。

PHEV市場在售車型多達60款，其中15款車型搭載了三缸增壓發(fā)動機（含理想ONE增程式）。吉利汽車、華晨寶馬、上汽乘用車為PHEV三缸機車型市場主力供應(yīng)方，旗下暢銷車型的典型參數(shù)見表4。2019年，榮威ei6三缸版銷量達到1.15萬輛，以出租租賃市場為主，多銷往杭州、上海和等城市;博瑞和寶馬X1則以個人市場為主，主要銷往深圳、廣州、上海等一線城市。

4.2 技術(shù)迭代

為追求更優(yōu)的燃油經(jīng)濟性和NVH特性，三缸發(fā)動機正經(jīng)歷全新的技術(shù)迭代。日產(chǎn)正在加快開發(fā)MR15DDT型號的1.5T三缸增壓發(fā)動機，其共享天籟2.0T VC-Turbo可變壓縮比的模塊化設(shè)計，預(yù)計將率先搭載于逍客、奇駿的入門級車型。同時，日產(chǎn)表示，該1.5T VC-Turbo可變壓縮比發(fā)動機與旗下串聯(lián)混合動力e-Power的兼容性較好，可進一步降低油耗及噪音震動。福特在歐洲上市的第7代嘉年華ST搭載了1.5L三缸汽油發(fā)動機，采用了與舍弗勒共同開發(fā)的停缸系統(tǒng)，即在輕負荷及高速巡航時將汽缸減少到兩缸，油耗改善4-6%。

5 結(jié)語

截止2019年，國產(chǎn)三缸機車型市場規(guī)模達到113.50萬輛，占汽油車型總銷量的5.90%，三缸機車型已躋身主流市場，成為企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段之一。以本田1.0T、通用1.3T和吉利1.5T等新一代三缸增壓發(fā)動機為代表，通過增加雙質(zhì)量飛輪、正時系統(tǒng)和雙模扭轉(zhuǎn)減振器等，促使其NVH綜合表現(xiàn)、可靠性和舒適性媲美于四缸發(fā)動機。同時，三缸發(fā)動機搭配混動系統(tǒng)、可變壓縮比和停缸等技術(shù)趨勢初現(xiàn)。

但消費者對三缸發(fā)動機的固有印象不佳，導(dǎo)致三缸機車型上市后表現(xiàn)不一。其中，主打高性價比的凌派、以價換市的寶馬X1，有效拉動了市場需求;而全系換搭三缸發(fā)動機的英朗、福克斯則難抵消費者轉(zhuǎn)向其他品牌，導(dǎo)致整體銷量一路走低。汽車市場呈現(xiàn) “蹺蹺板”形態(tài)，油耗法規(guī)加嚴與消費者偏好正成為蹺蹺板兩端。

步入2020年后，我們也看到了一些企業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，如1.5L四缸版英朗（重新搭載）、1.5L四缸版科魯澤（新增）和1.4T四缸版繽越（新增）等。面對著五階段油耗法規(guī)越加嚴苛、WLTC工況切換、消費者偏好及部分企業(yè)重啟四缸發(fā)動機，三缸機車型或?qū)⒚媾R更大的機遇與挑戰(zhàn)。

參考文獻：

[1]中華人民共和國公安部，2018年全國小汽車保有量首次突破2億輛.

http：//www.mps.gov.cn/n2254098/n4904352/c6354939/content.html.

[2]中國汽車技術(shù)研究中心有限公司.2019·節(jié)能與新能源汽車發(fā)展報告[M].人民郵電出版社：北京，2019：7-13.

[3]沈源，楊陳，鄧曉龍等.增壓直噴三缸汽油機的NVH開發(fā)與優(yōu)化[A].北京：汽車安全與節(jié)能學(xué)報，2018：359-369.

[4]何邦全，姚春德，劉增勇等.三缸發(fā)動機的平衡與結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].小型內(nèi)燃機，2000，29（4）：5-7.

[5]曹一哲，陳川，鄒玉紅.2021-2023年低油耗乘用車技術(shù)路徑判定[J].汽車實用技術(shù)，2019，20：213-216.