《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(02)從EcoBoost 1.0直三引擎「無心插柳 柳成汁」談起!
三缸引擎並非近期才出現的新興動力,20年前已有市售三缸引擎,出現在韓國品牌「大宇」,只是加速性能比125cc摩托車更沒力!測直線加速跑完400米,螢幕竟然沒出現0~100km/h成績!因為末速度根本不到時速100公里!無庸置疑,此車加速能力比當年的smart Fortwo還不行!
▲BMW、Mini所使用的直列三缸引擎結構圖,不難看出活塞經常於「二下一上」的狀態,反過來就是「二上一下」,但不論如何就是沒有平衡可言!因此震動抵銷與抑制非常重要。
直列三缸引擎 三缺一何來平衡性?
如果三缸引擎是優質動力,就不會出現「爹不疼、娘不愛」的問題,因為三缸的活塞多數情況為「二高一低」,或說是「二低一高」都可以,與四缸引擎的「二高二低」相比,三缸引擎缺乏低速運轉平衡性,容易出現惱人的左右搖擺情形,不利運轉精緻性。
至於三缸引擎的240度點火角度,綿密與慣性表現當然不如四缸引擎的180度,論性能,三缸動力當然不好發揮。雖然說三缸引擎在摩托車界乃是嚇嚇叫的動力,足以在賽場上爭光,性能不輸四缸引擎,相信重機玩家對以上三缸引擎之評論絕對不服氣。
但隔行如隔山,多數三缸摩托車都是在玩破萬轉的高轉速壓榨馬力,沒有在管「低轉速平衡性」,而且二輪領域可以設計出V3架構或不等點火間距之特殊型式,讓動力輸出更好控制。只能說摩托車的後輪抓地力與下壓力都有限,車身重量也有極大差距,引擎設計需求和汽車大不相同,比如說摩托車界罕見增壓動力,因為很大、很重、很神經質、很難駕馭。反過來說,汽車四缸引擎亦罕見「十字曲軸」這種二輪界的特殊玩意,即便三缸引擎在二輪界是塊寶,但是在四輪界…以前只是塊草!
福特擁抱三缸引擎初期真的很想哭泣,但今日則是笑嘻嘻!因歐洲新環保規定,讓節能車款有極大的發展潛力,那就是車輛二氧化碳排放量若低於每公里99g,可以享有稅金優惠等相關福利,引爆福特發展1.0升小排氣量三缸引擎之契機,反正只有「小型掀背車」才有機會符合相關環保法令,這些車主對於引擎精緻度通常不會太在意,只要低轉速扭力充裕、碳排放量夠低、順利拿到補助就行!
為何要選三缸而非四缸?因為三缸少了一活塞、一連桿與汽門、彈簧…許多機件,慣性與摩擦阻力一定比同架構的四缸引擎低,更適合發展節能車型,而且三缸引擎的體積與重量都比四缸更具優勢,對節能表現可說是「力上加力」!那為何不使用雙缸?其實有的,Fiat集團就是一例,節能方面相當優異,可惜動力輸出真的不太行,不如福特的1.0升EcoBoost引擎那麼受歡迎。
▲三缸引擎可以多小?圖為Nissan Nismo的1.5升賽車引擎,本體重量44kg,只要是個「男人」沒人敢說不舉!至於運轉重量則是不超過70kg,最大馬力…400匹!
▲三缸引擎非常適合配置在小型掀背或CUV,可以有效增進坐艙空間並降低重量,圖為Ford Puma。
先從1.0升直列三缸談起
節能引擎不是碳排放量夠低就行,加速性能還是要維持一定水平,買家又不是小兒麻痺,怎麼會開不出差異?最起碼也要符合日常生活實用性,引擎最大速扭力沒有15kgm以上對歐洲人來說真的不行!
就這樣福特開始搞三缸動力,不可否認「缸內直噴」與「渦輪增壓」救了三缸引擎一命!因缸內直噴有效增進壓縮比、渦輪增壓大幅強化低轉速扭力,解決了三缸引擎點火角度大且不連續的問題,比起昔日簡陋的自然進氣三缸引擎,扭力輸出與馬力呈現絕對是大幅躍進,節能表現也絕對沒問題,最後只剩下「平衡」是需要克服的瓶頸。
以當前的科技,「平衡」絕對不是無法解決的問題,加上「反向平衡軸」就行!此結構相關應用已經跨了一個世紀,功效絕對沒有疑慮,但「體積、重量、慣性、成本」都是問題,如果要符合99g/km門檻限制,車身結構可能要導入碳纖維或鋁合金!權衡之下還是花錢搞定引擎平衡設計比較實際!
別以為通過99g/km門檻很容易,今日導入48V輕油電不難搞定,但是幾年前這玩意尚未普及,只能專注於低風阻、輕量化、引擎設計。
既然反向平衡軸這個提案被否決,那工程師們只能從既有的結構下手,於是飛輪、惰輪、齒輪、曲軸、凸輪軸…所有會轉動的機件,都成為反向平衡軸的替代品,就這樣工程師們打造出許多特殊調校的平衡機件,用來抵銷三缸引擎的震動,而且成果出奇的好,但成本則是沒有大幅增加,除了先期的研發費用。
別以為修改機件與平衡測試非常容易,當年Dyson花了五年,測試了5,127個試驗原型,才研發出令人滿意的「吸力不衰減」無濾網耗材氣旋塔式吸塵器,今日有金屬3D列印技術降低實驗門檻與時間,但幾年前此科技並不普及,因此福特研發1.0升三缸引擎,最佳寫照就是「一步一腳印」,不斷計算、修正、組裝、測試…
最終這具三缸引擎的平衡性,比起四缸引擎可說是有過之而無不及,如果不多加說明,駕駛者根本不會察覺「這是一具三缸引擎」,即便是手排車頻頻拉轉速也難以感受出差異!而且低轉速運轉相當寧靜,沒有四缸引擎經常出現的排氣共鳴,可說是無心插柳、柳成蔭!並於2012年起連續六年拿下國際最佳引擎,第七年終於獎落福斯。
之後評審單位改變遊戲規則以免遭受非議,不想獨厚Ford引擎,不過福特1.0升三缸引擎整體表現實確實優異,2019年又拿下150匹馬力以下組別最佳引擎,搞得競爭對手氣噗噗:都給你比、都給你比!至於其它得獎者多半都是Audi、雙B,或是出自Ferrari的作品,因此福特能連續獲得此殊榮無疑是跌破專家眼鏡!
有好的開始,奠下福特三缸引擎發展新契機,競爭對手與豪華品牌開始關注三缸動力之發展潛力。當然,1.5升三缸引擎並非直接沿用1.0升之科技,必須注入更多的新設計,下一篇繼續分析。
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(08)三缸架構無可奈何的缺點
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(07)除了節能以外的優點
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(06)這麼省油還需要汽缸休止技術?
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(05)三缸以外的機密、沒直噴缺渦輪都沒關係!
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(04)越級挑戰Volvo、BMW會輸嗎?
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(03)EcoBoost 1.5偷偷使用一樣東西!
【相關報導】 《Ford Kuga Focus》三缸引擎科技回顧(02)從EcoBoost 1.0直三引擎「無心插柳 柳成汁」談起!
相關新聞推薦
RELATED ARTICLES-
上市不到半個月 配額剩下1半|《Kia Ceed Sportswagon》Luxe Edition特仕車 實車直擊
-
全方位服務基地引領極致蠻牛體驗《Lamborghini Taipei》全新服務中心營運啟用
-
台灣賓士《Vision One-Eleven》概念車 將移師於台中、高雄限時展出 《111% Mercedes-Benz》台北外展大獲好評
-
《台灣馬自達》邀你與Mazda新世代縱置後驅休旅車 一同探索台灣的美|CX-90台灣秘境講座 CX-60專屬試乘體驗
-
小改款《Mercedes-Benz G-Class》在台車系編成曝光 預計第三季上市
-
新世代《MINI Cooper》三門掀背 雙車型 153萬元起 全車系升級LV.2
-
商用好幫手|Hyundai全新國產5噸貨車QT500正式上市
-
國瑞送測小改款《Toyota Corolla Cross》?!和泰:確認中
品牌相關文章
RELATED ARTICLES-
福特六和想國產新能源車 《Ford Puma》導入來台多了一絲希望 車長逼近五米的Ford EVOS會導入國產嗎?
-
Ford釋出最貴Mustang GTD細節|內裝與基本款一樣
-
Ford Mustang 60周年紀念版亮相
-
Ford釋出Mustang 60週年紀念版預告
-
能源署油耗|《Ford Focus Wagon Active》編成與油耗曝光 《Bentley》V6引擎新車 能拿下1級能源效率
-
五百匹黑馬現身台灣|《福特六和》預計下半年導入七代Ford Mustang 及Dark Horse Premium頂尖性能車款
-
《Ford Kuga Vignale》追加客貨車 尾廂多鐵桿 便宜6萬元
-
Ford SuperVan 4.2在巴瑟斯特賽道上打敗AMG GT3再創紀錄