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升功率跨度100马力 揭秘丰田三缸发动机

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说起三缸发动机,势必有人对其运转品质略感不悦,进而联想起噪音、振动、粗糙这些关键词。另一方面,三缸发动机在燃油经济性和维保成本等方面具备一定优势,这让它在中低端市场占有一席之地。有…

说起三缸发动机,势必有人对其运转品质略感不悦,进而联想起噪音、振动、粗糙这些关键词。另一方面,三缸发动机在燃油经济性和维保成本等方面具备一定优势,这让它在中低端市场占有一席之地。有趣的是,相较于欧洲、日本或东南亚,中国市场向来不太认可三缸机,三缸车的热销案例屈指可数。然而最近情况发生了变化,丰田计划将三缸发动机引入国内,装配在旗下主力车型上。

丰田三缸发动机解析

在很长一段时间内,丰田对引进三缸机保持谨慎,这从一个侧面反映出国人对三缸机的态度。但在海外市场,丰田早已在主流产品线上配备三缸发动机,其中既有家用取向的1.0L和1.5L自然吸气机型,也有性能取向的1.6T涡轮增压版本。不久前,广汽丰田正式宣布雷凌(参数|询价)将推出1.5L三缸车型,定位在1.2T四缸和1.8L双擎版之下,这是丰田品牌首次在华配备三缸动力。

丰田三缸发动机解析

这台1.5L Dynamic Force发动机的代号为M15C,已于今年三季度在广汽丰田投产。此前曝光的环评报告显示,广汽丰田为此重新分配了产能,M15C初期产能规划为10.8万台/年,AR发动机则将停产为新机型让路。长期来看,广汽丰田将进一步改造产能,M15C产能目标被锚定在30万台/年。相关信息表明,一汽丰田也将实施类似的发动机产能改造方案,提升1.5L发动机的投产比例。

丰田三缸发动机解析

暂且抛开技术因素不谈,引入1.5L三缸发动机可谓一步妙棋。诚然,前些年有合资大厂折戟三缸,但本田1.0T国产后取得了不错的市场表现。这表明,品牌影响力对于三缸发动机推广有着不容忽视的作用,只要性能和价格合理,强势品牌仍有机会破除三缸魔咒。利用1.5L与1.2T并存的窗口期,南北丰田有充足的时间来试探市场反应,为下一阶段做好准备。随着1.5L三缸机的加入,雷凌、卡罗拉(参数|询价)售价门槛进一步降低,避免与搭载2.0L四缸发动机的凌尚(参数|询价)、傲澜产生内耗。

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广汽丰田表示,M15C是一台阿特金森循环发动机,采用VVT-iW智能广角可变气门正时技术,最高热效率达40%。官方暂未说明M15C与海外版M15A的区别,但综合各方面消息,我们认为1.5L国产化过程中未进行大幅技术调整,因此下文将结合M15A进行技术解析。传动方面,海外市场的M15A可匹配6挡手动或Direct Shift-CVT变速箱,国产后预计仅提供CVT版本。

丰田三缸发动机解析

M15A分为M15A-FKS和M15A-FXE两个版本,分别应用于燃油版和混动版车型。作为Dynamic Force发动机家族的一员,M15A与M20A享有相同的缸径、冲程和压缩比,并且都应用了缸内直喷、双VVT技术,以及屋脊式燃烧室、大气门夹角和高滚流比设计。某种程度上,M15A可以看作M20A减少一个气缸的版本,模块化程度较高。在技术规格相似的前提下,省去一个气缸能够有效降低制造成本,还有助于降低配气和摩擦损耗,对能效表现有着正向贡献。

M15A发动机采用铝合金缸体,气缸内衬则为铸铁材料,缸体与内衬连接处采用锯齿形设计。通过组合材料的运用,这台发动机在轻量化、高强度、可靠性之间取得了较好的平衡。曲轴轴心线与气缸中心线之间刻意错开了10mm,偏置设计可减小活塞对气缸壁施加的横向分力,从而降低缸内摩擦,提升燃油经济性和发动机耐久性。

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在日规YARiS上,M15A-FKS发动机的最大功率为88kW(120马力)/6600rpm,最大扭矩则为145Nm/4800-5200rpm。参照广汽丰田官方数据,雷凌1.5L所搭载的M15C发动机最大功率为89kW(121马力),稍高于海外版本。不过M15A/M15C的单位输出(升功率)只有约80马力/L,远低于M20A/M20C的89马力/L。分析认为,由于三缸发动机的NVH性能较弱,丰田有针对性地降低了1.5L Dynamic Force的动力输出,以保证发动机平顺性。官方称,雷凌顺势升级了车身滤振隔音用料,用以强化NVH表现。

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为了提升动力,加个涡轮不香吗?丰田似乎并不这样认为。现阶段,暂无迹象表明丰田将基于M15A/M15C打造1.5T发动机,因为这将明显降低能效,与节能减排的时代要求相悖。为了提升动力性能,丰田拥有一套更平衡的解决方案——THS混合动力系统。在海外市场,丰田YARiS(参数|询价)提供1.5L混合动力版本,其M15A-FXE发动机压缩比增加至14.0:1,与M20A/M20C混动发动机保持一致。为了适应混动系统特点,提升综合能效,M15A-FXE发动机的峰值输出有所调低。

丰田三缸发动机解析

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这套1.5L混动系统的综合最大功率为85kW(116马力),与1.5L燃油版相仿。反观国内,雷凌双擎和卡罗拉双擎搭载的1.8L混动系统综合最大功率为90kW(122马力),仅比全新1.5L混动高了5kW(7马力)。得益于行星齿轮式混联结构,1.5L发动机可尽量锁定在高效区间,WLTP综合油耗仅为4.3L/100km。目前暂不了解1.5L THS能否引入,如果三缸能够获得国内消费者认可,又有什么不可能呢?

 

在M15系列之外,丰田还拥有另外两款三缸发动机。与皮耶希一样,丰田章男骨子里是个固执的“大男孩”,尽管身居高位,但对汽车的热爱从未停止,而GR YARiS正是他的得意之作。与来自宝马平台的Supra不同,GR YARiS极具JDM情怀,多了些野性,少了些文雅。而为GR YARiS提供动力的,便是丰田旗下最年轻的G16E-GTS发动机——排气量1.6L、涡轮增压、直列三缸。

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三缸发动机有何性能可言?一些读者朋友可能会提出质疑,但丰田用行动证明了这台发动机的价值。根据版本和国别规格不同,G16E-GTS最大功率可达200kW(272马力)/6500rpm,最大扭矩则为360Nm/3000-4600rpm。如此一来,G16E-GTS的单位输出达到了168马力/L,在丰田所有发动机中位列榜首,远超第二名ST246 Caldina GT-Four的130马力/L。

丰田表示,G16E-GTS由M15A Dynamic Force扩缸而来,排量增加至1618mL,这是为了满足WRC的排量要求。G16E-GTS采用大缸径、短行程设计,并配备了轻量化运动部件,旨在降低机械惯量,提升发动机最高转速。同时,1.6T发动机还优化了涡轮增压器和进排气系统,在全转速区间内实现了充盈的扭矩输出。对钢炮来说,三缸发动机的NVH弱点并非关键,但其低摩擦特性有利于极限性能和动力响应。联想到全新嘉年华ST也换上了1.5T L3发动机,钢炮三缸化或将成为业界趋势。

丰田三缸发动机解析

与此同时,GR YARiS还配有GR-Four运动型四驱系统,其技术脱胎于Celica GT-Four ST165拉力赛车。RZ高性能版更是采用前后托森LSD限滑差速器,前后桥动力可在100:0至0:100之间自由分配。在四驱系统的帮助下,GR YARiS仅需5.5s便可完成0-100km/h加速,并实现了颇具玩味的操控体验。

对于横置钢炮而言,三缸方案还有一个显而易见的优点。一般情况下,横置平台的机舱空间较为局促,而高阶发动机及其配套部件额外侵占了横向空间,一些钢炮被迫减小最大转向角,出现最小转弯半径大于普通版车型的尴尬。三缸发动机长度明显缩短,带来了更宽裕的机舱横向空间,悬挂及转向部件不会受到过多约束。

丰田三缸发动机解析

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KR系列发动机同样采用直列三缸结构,但其技术含量低于前面两款机型。KR系列由大发工业株式会社负责研发,其量产最早可以追溯到2004年。大发自1960年代开始与丰田合作,后于1998年被丰田控股,并在2016年成为丰田的全资子公司。正因如此,KR发动机应用于丰田集团旗下多个品牌,搭载车型通常为微型车、小型车。

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在海外市场,全新YARiS入门车型搭载代号为1KR-FE的1.0L直列三缸发动机。参考欧规车型数据,1.0L发动机的最大功率为53kW(72马力)/6000rpm,最大扭矩为93Nm/4400rpm,与之匹配的是Super CVT-i无级变速箱。1KR-FE性能确实不够出众,但它拥有小巧的体积和轻便的重量,对于入门级产品不失为得体选择。

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这台1.0L发动机的整体设计沿袭自上一代YARiS,工程师对缸内滚流和废气再循环系统进行了优化,并降低了机械摩擦,多措并举提升能效表现。在最新一次技术升级中,工程师为1KR-FE配备了DVVT系统,进排气侧均带有可变气门正时,此前版本仅进气凸轮轴配备VVT。

丰田三缸发动机解析

丰田1.0L三缸机会否引进?笔者认为不然。目前及未来一段时间,国内汽车市场环境对微型车和小型车不利,几乎所有车企都在收缩入门级燃油轿车产品线,厂商端没有动机增加研发投入。而站在消费者角度,且不说三缸与否,仅1.0L排量和动力性能就很难被国人接受。

编辑点评:长期以来,三缸发动机在国内不受欢迎,“谈三缸色变”甚至已成为汽车圈的一种现象究其根源,早期三缸机所造成的心理阴影难以破除,时至今日仍挥之不去,这与北美市场对柴油机的态度有些相似最近几年,一些相对弱势的品牌试图推广三缸机,却落得个铩羽而归,最终不得已向市场妥协,回归四缸阵营。在上述背景下,丰田引进1.5L三缸发动机可谓大胆之举,但结果如何尚难以定论。1.5L发动机国产初期,南北丰田规划了共计超20万台/年的产能,表明厂家对这台三缸机抱有颇高期待。消费者能否买单?价格是个重要因素,让我们拭目以待吧。

作者: 新车速递

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