《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！

2022-02-05 11:00:00

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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。