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深度丨时势造英雄,全面解读“三缸机报告”

来源 : 车云
发表 :  2019-09-11 00:00

经历连续26年高速增长,2018年中国乘用车市场迎来了拐点。面对传统燃油车销量的全面下滑,以及纯电动和PHEV车型销量分别拥有79.5%和134.6%的涨幅,可见汽车市场已进入新的发展阶段,那么中国汽车市场需要什么动力系统?

眼下,汽车市场正处于向电气化高速转型的阶段,MHEV、PHEV车型的兴盛,似乎预示着发动机即将走向衰败。虽然短期来看还不至于那么悲观,但内燃机将何去何从呢?聚焦《2019小排量发动机市场趋势与使用满意度白皮书》,所谓时势造英雄,成为趋势的“三缸机”即是历史的选择,也是衔接纯电时代的重要一环。

1、减排,发动机小型化时代的到来

作为一个全球性课题,节能减排萦绕在各行各业的前行之路上,汽车行业必然是“排头兵”,其中政策引导的因素不容小觑。

放眼海外,日本早在2007年便开始征收碳税,并提出至2020年的轻型汽车燃料经济性标准,预计届时,该国乘用车平均燃料经济性水平将达20.3 km/L,较2009年的16.3km/L下降约20.3%。

欧盟于2009年通过强制性法规取代了自愿性CO2减排协议,并在欧盟范围内推行汽车燃料消耗量和CO2限值要求和标示制度,要求到2015年和2020 年乘用车CO2排放分别降低至130g/km和95g/km,且其22个成员国均基于CO2排放法规,建立了CO2税。

美国于2010年4月和2012年8月分别发布了针对2012-2016(第一阶段)和2017-2025 (第二阶段)的轻型汽车燃料经济性及温室气体排放规定,要求2025年美国轻型汽车的平均燃料经济性降至54.5mpg(5.2L/100km)。

反观国内,伴随中国汽车行业快速发展同时,能源紧张和环境污染问题也日益突出,为此我国决定提前实施“全球最严”排放标准“国六”,其中,国六a计划于2020年7月1日全国普及,国六b的最晚期限为2023年7月1日。值得一提的是,北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、广东等地,已在2019年7月1日率先执行国六b标准。

也就是说,到2020年,中国、欧洲、日本普遍需达到5L/100km的控制线,2025年需要达到3~4L/100km的控制线。法规高压节能减排大趋势之下,各大车企也进入了升级动力系统的新时代。

目前欧洲市场微型、小型及紧凑型车型占比超55%,小排量化趋势突显,乘用车平均排量已降到 1.6 以下,而小排量化同时,减缸则是2013年以来的发展方向。作为三缸机车型的成熟市场,欧洲三缸机发展呈现市场渗透率高、车型覆盖方位广、用户认知理性成熟等特点。经过多年的耕耘,目前三缸机在欧洲市场的渗透率已经超过15%,并涵盖不同价位、不同用途、不同动力形式的车型。

其中,宝马集团在2009年推出的318i车型上已搭载1.5T三缸发动机,PSA集团旗下的PureTech三缸发动机,在2015-2018年连续四年在国际年度发动机奖中被评为1-1.4L类别的年度最佳发动机。

作为三缸机研发的先头部队,早在1996年,当时隶属通用汽车的欧宝,开发了小排量发动机Family 0系列,同年上市的欧宝Corsa便搭载了其中的1.0L三缸发动机。该系列第二代产品于2002年投放市场,借助TwinPort技术与重新设计的曲轴,Z10XEP较上一代的Z10XE不仅功率扭矩更大,其燃油经济性表现也更加出色,并应用于沃克斯豪尔Tigra等车型中,在获得可观的市场反馈之余,该系列发动机还在2005年摘得了International Engine of Year Award 1.0-1.4L 组别的桂冠。2010年第三代产品A10XEP亮相,在性能升级的同时,采用该引擎的车型也横跨了欧宝、别克、雪佛兰、霍顿、沃克斯豪尔等通用旗下的诸多品牌。

不容忽视之处在于,伴随历代三缸发动机的推出,复合进气歧管、平衡轴等有助于优化引擎NVH等性能的相关技术,也在有条不紊的研发并投入使用,据相关资料显示,当时通用1.0升涡轮增压发动机,较同时期福特嘉年华的1.0升涡轮增压发动机噪音低25%(3分贝)。需要说明的是,就动力性而言,福特1.0T发动机可搭载于蒙迪欧等中型轿车上。

除了欧洲市场,得益于“K-car”的长足发展,搭载三缸发动机的车型,在日本汽车市场的销量占比也进入了高速增长时代,从图中可见,除了日产MOVE和丰田Puriusu外,其余均为K-car车型,且占据销量前十总和的70%以上。2018年,K-car细分市场总销量超过130万辆,根据日本汽车经销商协会的统计,2019年上半年,销量排名前十的车型仍然主要以K-car 为主,其中本田的N-BOX优势尽显。

相比之下,美国市场则呈现出由四缸发动机取代六缸、八缸产品的趋势,2000~2017 年,美国市场汽车平均排量降幅达15%。伴随国内政策法规的出台,宝马、通用、本田、PSA、沃尔沃等海外车企也将三缸机技术与相关车型引入了国内并实现国产。其中,通用汽车在欧宝的技术经验和市场口碑基础上,与泛亚汽车技术中心共同完成三轮技术迭代,推出的新一代三缸发动机产品在节能减排与发动机性能表现上获得长足进步,不仅供给自家的别克和雪佛兰品牌,上汽集团的产品中也可见到它们的身影。同时,在吉利等自主品牌中,搭载三缸发动机的车型也如雨后春笋般出现。

可以说,“减排”和发动机小排量化,已成为全球汽车市场与各大车企共同的发展方向,在中国汽车排放和油耗政策从严的背景下,我们可以预见,三缸机在欧洲和日本的趋势也将导入国内,同时市场对三缸机产品的接受度也将持续提升。未来几年,以三缸机为代表的节能小排量车型将保持高速增长,成为中国市场的主流选择。

2、内燃机的再突破与生长乐土

伴随奔驰等豪华品牌逐渐抛弃12缸发动机,发动机小型化、减缸成为了技术革新点,为了替代1.6L-2.5L排量的自然吸气以及较早问市的涡轮增压发动机,高效、减排的同时也要保证充足的动力输出和出众的出行体验,便成为了新时期三缸机的发展重心。

得益于近年来涡轮增压技术日益成熟且市场接受度的上升,该技术已逐渐成为三缸机的标配,不过考虑到小排量可能造成的“涡轮迟滞”问题,电控泄压阀、低惯量涡轮等技术在三缸机中的出镜率逐渐提升,且技术升级也改善了小排量增压发动机的低扭输出。

不仅如此,由宝马集团率先提出,目前已可在多个车企的三缸机设计中体现的单缸最优理念,则是通过更大的单缸排量,将燃烧效率、摩擦控制、轻量化甚至振动和噪音表现做到最优,而0.5L的单缸排量,也成为了该品牌新系列发动机模块化的基石。

虽然各大厂商的技术路线不尽相同,但双喷射与35MPa高压直喷系统已日益成为主流,加之铝合金缸体、进排气可变气门正时、缸盖集成排气歧管、树脂进气歧管等新技术的应用,更是燃烧效率、动力输出与轻量化的同步提升。值得一提的是,“三缸机”在轻量化方面也有自身独到的优势,相比传统四缸引擎,气缸数量减少带来的是配气机构简化、曲轴长度缩减等一系列减重操作,所以三缸机不能简单的理解为“少了一个气缸”的四缸机。

根据“沃德十佳发动机”的统计,从2007到2018年,发动机升功率从74kW/L提升到118kW/L,升扭矩从2007年的141N⋅m/L提升到200 N⋅m/L,客观的说,“动力”已不再是小排量以及三缸发动机的痛点。

以市场上最新的通用汽车第八代Ecotec 1.3T发动机为例,其最大功率和扭矩分别为121kW和240Nm,升功率和升扭矩分别达到了93kW/L和184.6Nm/L,同时1.3T发动机的峰值扭矩输出平台起点下探至1500rpm,动力响应更加出色,且参数方面超过了此前广泛“列装”的1.5T发动机,更值得一提的是,搭载该1.3T发动机的2019款雪佛兰迈锐宝XL535T车型,与采用1.5T发动机的2018款迈锐宝XL 530T车型,官方0-100km/h加速时间均为9.5秒,但“535T”的工信部综合油耗却从“530T”的6.3L/100km降到了5.9L/100km。

也就是说,这款1.3T发动机在保持整车性能、强化自身输出的同时,其对产品燃油经济性的提升同样有显著作用。

此外,由于三缸发动机自身结构“特殊性”,上世纪末投放市场的三缸车型在噪音和NVH等方面表现不佳,这一点也成为了当前新一代三缸发动机技术研发重点突破的方向之一。

还是以通用第八代Ecotec发动机为例,该系列中的1.0T和1.3T两款三缸机,除了集单缸最优、燃烧室最佳缸径冲程比、带电动泄压阀的小惯量涡轮和可变机油泵等前沿、主流技术优化效率外,针对整车NVH控制还进行了8项静音技术提升和12项静音技术应用。

其中包含地灵敏度车身、无声平衡轴系统、钟摆式双质量飞轮、静音正时链条、发电机解耦减震器、双层式油底壳、低频阻尼液压减震装置、进排气噪声调校等技术,且据相关数据显示,经过优化后通用的三缸发动机,NVH综合表现完全可以媲美四缸发动机,甚至优于部分同级别动力的四缸发动机。

自主品牌也在这方面努力技术创新,吉利与旗下领克品牌广泛应用的1.5T发动机,为了克服三缸机的NVH问题,引入了高刚度缸体/缸盖、超静音正时皮带、非正圆VVT、四钟摆式双质量飞轮、减震平衡轴、静音减震曲轴皮带轮、静音高压油泵和QAD+静音发电机等十余项关键技术,并通过液压悬置系统与发动机的适配,进一步强化了对振动的吸收与缓冲效果。

正是在各方面均得到技术背书的前提下,各大车企开始向市场投放搭载三缸机的车型,且覆盖了合资、自主甚至豪华品牌,比如:

雪佛兰和别克品牌的昂科拉GX、GL6、英朗、凯越、科鲁泽等车型已实现全系三缸,中型轿车迈锐宝XL 535T版本也搭载了1.3T发动机,且从车型数量与销量来看,源自通用家族的三缸机市场份额已相当可观;

华晨宝马1系三厢、X1、2系旅行等车型的1.5T版本;

东风标致雪铁龙在华投产的308S、2008、C3-XR、云逸等诸多车型的1.2T版;

广汽本田凌派、东风本田思域等车型搭载的1.0T发动机;

吉利目前推出的博瑞GE、嘉际、缤瑞等车型中,也可见到三缸发动机的身影;可

即便如此,落脚到用户层面,三缸机的推广依旧会面临阻碍,要知道,即便在强大的技术背书之下,消费者对三缸发动机的动力、使用成本、NVH,特别是长期使用的耐久性表现等方面存在疑虑。

结合《2019小排量发动机市场趋势与使用满意度白皮书》不难发现,没有体验过当下三缸机的潜在用户与真实车主之间,在认知方面有着明显差异,甚至从一定程度上说,当下的部分消费者,对处在新时代的三缸机有“误解”。

如上图所示,潜在客群对三缸机的劣势认知中,有41.37%的受访者认为,三缸机会面临动力不足的劣势,但实际车主调研发现,对动力性能表示比较满意或非常满意的用户,占比高达97.3%;

对于三缸机与四缸机在“振动”方面的差异认知,33.78%的潜在客群认为三缸机的振动比四缸机更大,且有31.4%的人对此没有清晰的认知,不过数据显示,实际车主对三缸机振动抑制的满意度高达98.5%;

燃油经济性方面,潜客群体认为“更费油”的占比12.9%,但95.5%的受访真实车主对三缸机节油性表示满意,且调查过程中未收到不满意评价。

值得一提的是,参与调查的车主中,有 98.5%的用户对三缸机长距离行驶稳定性表现表示“比较满意”或“非常满意”,1.5%的用户评价属于中性,且并未收到用户的负面评价。

在车云菌看来,众多车企在优化三缸机相关性能的过程中,采用的诸多技术手段,无疑是当前三缸机能够广泛获得消费者认同的必要条件,另一方面,个别厂家也在为购买三缸车型的新老用户延长质保,其中最为抢眼的当属上汽通用,相比主流的三年或10万公里期限,上汽通用给出的八年或16万公里原厂质保,可以说涵盖了车辆全部使用周期,且覆盖新老车主,打消用户对三缸机顾虑的同时,也强化了自身产品的竞争力。

重点在于,结合“白皮书”来看,在对别克英朗实际车主的使用满意度调研中发现,该车型整体用户满意度颇为出众,尤其是其搭载的三缸发动机在长期使用中,超过99%的车主对其可靠性和稳定性表示满意。以其为缩影,是不是能打消对三缸发动机的顾虑呢?

3、市场潜力与预期

目前,汽车市场正经历转型的变革期。虽然放眼未来,环保化、电动化是汽车动力系统前行的核心趋势,但电动化是一个漫长而循序渐进的过程,新能源车需要相当长的时间才能完全替代内燃机。

相对于纯电动,内燃机具备经济、稳定等综合优势,仍将是未来汽车的主流动力选择之一。在环保化进程加速的情况下,三缸机由于具备轻量高效、与新技术协同等综合优势,正在快速崛起成为中国汽车动力的优先选项,政策、技术、市场、产业、消费者等多重力量正在加速该进程。

正因如此,三缸机也成为了汽车走向电动化的桥梁,而当下已有部分先行者。比如吉利嘉际、博瑞GE、星越车型等的PHEV版本,便是基于1.5T三缸发动机,打造的插电式混合动力车型,同时引入48V轻混动力系统的MHEV也同期推向市场。

此外,大众在即将引入国内的EA211 Evo 1.0T三缸发动机中,选用电子涡轮增压器来消除涡轮迟滞现象,同时EA211 Evo 1.0T也将推动大众淘汰当前1.4L-1.6L自然吸气发动机的步伐。计划于今年第四季度交付的理想ONE,则将1.2T三缸机作为“增程器”,打造出了市场上少见的增程式插电混动车。也就是说,三缸机对于向纯电过渡的时代而言,有着举足轻重的意义和无限可能。

眼下,通用、福特、大众、宝马、吉利、本田等车企,已开始或即将开始在中国市场布局三缸发动机,甚至连丰田也计划投产1.5L三缸发动机,用以替代现阶段的四缸引擎。

反观“白皮书”中的调查数据,根据罗兰贝格预测,小排量内燃机仍将是中国市场的主流选择。而ERTRAC对全球市场的预测认为,2030年搭载传统发动机仍将是主流选择,预计占比80%,该预测与罗兰贝格对中国市场的预测基本相同。

需要说明的是,目前中国三缸机市场渗透率仅为4%,距离欧盟及日本等三缸机成熟市场仍有差距。在政策、技术、资本等多重力量推动下,中国三缸机市场有巨大的提升空间。预计 2025 年,中国微型车与小型车市场渗透率将超过 65%(欧-平均缸数 3.35,ICCT2017),中国紧凑型车市场渗透率将超过 45%(欧-平均缸数 3.55,ICCT2017)。

根据 IHS Automotive 预测,未来五年国内所有主流车企将推出三缸机车型,2024年销量将达到835万台,市场渗透率将超过32%,无论从多家机构的“预估”,还是即将以产品身份落地的车型来看,三缸机的未来前景依旧可观。

车云小结:

自2018年以来,中国汽车市场进入微增长时代,加之国六排放标准落地实施,环保要求、政策导向、汽车发展等多方面因素,成为了造就三缸机潮流的“时势”,而车企在技术层面的投放,则是满足“低油耗”要求、打消用户痛点的推手。在可预见的未来,三缸机在我国汽车市场的渗透率,将在现阶段仅有的4%基础上,进行跨越式地提升并成为市场主流。

可以说,三缸机即是时势造就的英雄,更是汽车链接未来的重要节点。

责任编辑 : 王亚飞

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