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小「三」其實很給力!
三缸引擎的逆襲
Mini Cooper 1.5
Audi A1 25 TFSI
Peugeot 208 1.2 VTi
Ford Fiesta 1.0 EcoBoost
Skoda Citigo


作者.攝影/超越車訊
別誤會!這裡的小「三」指的可是目前引擎Downsizing下最夯的產物—三缸引擎,試車組找來搭載三缸引擎的五部小車來進行趣味測試,同時對個別引擎的箇中工夫一併做個詳細說明,相信能改變您對三缸引擎的迷思!

 

寫在文前
三缸引擎的發展在國外早已行之有年,像是著名的年度國際引擎大賞,從2012年開始至今的冠軍寶座都是由三缸引擎拿下,除可看出縮減排氣量以增進節能表現的訴求之外,已臻成熟的缸內直噴、渦輪增壓、可變正時汽門等技術也為不可或缺的重要因素,使三缸引擎得以擺脫運作時先天上的劣勢,動力上也藉由渦輪增壓而達到與較高排氣量引擎的同等輸出標準,在體積小、輕量化、高節能及出色動力等種種優勢下,讓越來越多車廠投入三缸引擎這塊領域。
趁著Audi將1.0升三缸直噴渦輪增壓引擎導入A1車系,試車組另找來目前市面上販售中並搭配三缸引擎的四部掀背小車,其中有自然進氣的208、Citigo,還有搭配渦輪增壓的A1、Mini Cooper及Fiesta,並藉由簡單、有趣的水杯振幅及爬坡測試,來對這五具三缸引擎有更深入的認識!

三缸引擎解析 & 測試車輛介紹
拜BMW之賜,三缸引擎的話題性總算跨出小車的圈圈,來到一輛要價千萬、外型酷炫的BMW i8跑車,當然i8的三缸引擎還得搭上電動馬達,性能才夠格稱作跑車,但至少這是第一步,試想如果一輛跑車都能裝三缸引擎,還有什麼車不能裝呢?沒錯,三缸引擎未來很有可能會不分級距,成為你我息息相關的車輛規格。在瞭解三缸引擎的好之前,要先知道它缺點在哪。三缸的原罪並不在於「奇數」個汽缸,我們先來瞭解最基本的單缸引擎,完成一次運轉所需的四個步驟「進、壓、燃、排」:
進氣:活塞下降,曲軸轉半圈
壓縮:活塞上升,曲軸轉半圈
燃爆:活塞下降,曲軸轉半圈
排氣:活塞上升,曲軸轉半圈

 

 

是否發現「曲軸轉半圈」這個動作講了四次?因為它很重要,表示單缸引擎產生動力一次,曲軸會轉兩圈,也就是720度。而曲軸獲得動力的關鍵,在於「燃爆」這個步驟,如果有兩缸,表示曲軸每轉360度就有一次燃爆推力,以此類推,四缸180度、六缸120度、八缸90度,所以缸數愈多,曲軸受力愈密集、轉速愈穩定。進而推論,三缸引擎需要240度才受力一次,曲軸穩定性明顯不及四缸引擎。
再來就是要瞭解到,當引擎發動後,有那麼多的零件在運轉,產生搖晃是必然的,其中運轉力道最強的莫屬於汽缸內的活塞。這也是為什麼會有汽缸排成V型的引擎,就是為了抵銷活塞彼此之間的振動。
那直列式引擎呢?就是加裝一支反向平衡軸來抵銷振動,在這方面,其實直列四缸、三缸的差異性就不大,但這也是1.0升EcoBoost引擎獲獎的關鍵之一,Ford工程師找到不使用平衡軸也能抵銷振動的方法。至於三缸引擎無法普及的最後一個原因,其實就是少了一缸的輸出功率後,讓三缸引擎的動力實用性大減。
但是有了上述先天缺點,到底什麼原因讓工程師不肯放棄三缸引擎?近幾年車壇流行縮減排氣量的節能風潮,但汽缸分配到的排氣量有其限制,太多或太少都無法達到最划算的燃燒效率,所以市面上常看到2000c.c.是四缸、3000c.c.是六缸。當排氣量要下修到低於1.5升時,作為三缸最為合適,所以理由也很單純,就是為了發揮極致的省油效率,剩下的,就是該如何克服天生缺陷了。
因此三缸引擎主要針對兩大部分進行改善:1.曲軸穩定性、2.動力不佳;關於第一點,採用偏置曲軸是現今各車廠的共識,再利用飛輪及皮帶輪的轉動慣性,去抵銷汽缸本體的振動。至於第二點,為了提升最實用的低速扭力,汽缸多採長衝程的設計,意味著引擎轉速不用拉高,利用活塞的長距離運動就能增加推進力道。
當然,現今受惠於缸內直噴技術的普及,能降低渦輪增壓伴隨而來的爆震,新世代三缸引擎幾乎都搭配渦輪增壓,而且因為排氣量小,渦輪必須小顆,葉片採輕量化設計,來減少渦輪遲滯效應。如今,1.0升三缸渦輪引擎都能具備不亞於1.6升四缸自然進氣引擎的性能了。

 

Test.1 震幅&噪音
三缸引擎原先的用意在於經濟蕭條時減少成本,但三缸引擎缸體無法完全對稱,造成引擎運轉震動大、噪音高等缺點。隨著科技進步,三缸引擎不再因節省成本而打造,但是否能改善之前的缺點,就讓超越試車組來一試其運轉品質與細膩度,是否能一改消費者對三缸引擎的刻板印象。

A1 25 TFSI
小改款A1在入門車型上使用了全新開發的1.0升三缸渦輪引擎,實際將水杯固定在A1引擎上,啟動瞬間抖動較大,進入怠速後震幅略緩,但仍可明顯看到水波跳動,將引擎拉轉至2000rpm及4000rpm,本料想震幅會加劇,但結果卻恰恰相反,水波幾乎沒有反應,僅看得出一些細微的震動,表現頗具水準。

208


208的三缸引擎怠速抖動明顯,將水杯固定後受到震盪而濺出大量水花,震幅僅小於Citigo,但引擎拉轉至2000rpm時,水波晃動立刻減緩,但仍有一絲些微的晃動,呈現同心圓擴散的紋路;直至引擎拉轉到4000rpm後,震動才完全停止。將水杯放置於車內,則和同場車型無異,車室震動及噪音都控制得相當好。

Cooper


新世代Mini Cooper換上與BMW 218i同一具的1.5升三缸渦輪增壓引擎,怠速時Mini的震波比試車組預期的大,且抖動幅度像是有週期式的大小交錯,除了溢出些許水花外,表現仍在可接受範圍之內;引擎拉轉後,水波也如A1般靜止,很難看出任何的波動,可以推論在行駛時的震動將更加細緻並難以感受。

 

 

 


Fiesta


Fiesta搭載的1.0升EcoBoost三缸引擎曾獲得2012~2014世界引擎大賞第一名的榮譽,在震幅的表現上同樣出類拔萃,怠速抖動抑制得非常好,震動幅度小、週期平順,沒有忽大忽小的異常抖動;值得注意的是拉轉至2000rpm後,水波出現了極高速的水紋波動,是屬於震動幅度極小但速度飛快的高頻震動。由於保護機制,Fiesta在空檔補油的情況下僅能拉轉至3500rpm,表現也如其他車款,幾乎沒有任何的震幅產生。


Citigo


打開Citigo的引擎蓋,即可以發現它較其他車款的三缸引擎更為傾斜,實際固定好水杯,Citigo的怠速震幅非常大,出現水波翻騰,不禁讓試車組驚訝;轉速拉至2000rpm後,水波晃動程度雖有變小,但仍止不住地持續晃動,震幅為全場之最,值得注意的是Citigo的三缸引擎抖動雖較大,但車內噪音卻是最低的,也可以見得此款MPI引擎在噪音抑制上下了功夫。


Test.2 0~100km/h加速&50公尺爬坡測試
小排氣量三缸引擎對於油耗的助益不言而喻,但是縮減排氣量後,動力表現則成為大家最關注的焦點,因此試車組這些三缸車款安排了0~100km/h加速測試,以及車上承載四人進行50公尺山道爬坡測試,看看這些車款的加速與載重能力,是否能符合消費者日常使用的需求。

A1 25 TFSI
A1 25 TFSI的1.0升三缸引擎擁有95hp/16.3kgm最大輸出,S tronic七速自手排變速箱雖然無法以拉轉方式起步,但由於引擎最大扭力於1500rpm即可爆發,全油門起步後隨即能有充裕扭力推動車身前進,活潑的引擎反應以及飽滿聲浪,也讓人忘記這是一具排氣量僅有999c.c.的三缸引擎,最後測得的0~100km/h成績為11.97秒。
在載重爬坡項目中,A1 25 TFSI的表現以其動力而言同樣出色,起步後便立即湧現扭力克服負重,沒有一點氣虛的感覺,在穩健平順的加速下,以6.65秒完成測試,末速也有頗具水準的50.07km/h。

0~100km/h:11.97sec@196.65m
50公尺載重爬坡:6.65sec@50.07km/h

208

208的1.2升三缸自然進氣引擎擁有82hp/12.03kgm最大輸出,扭力湧現緩而平順,搭配換檔速度稍慢的五速ETG自手排變速箱,在無法拉轉速起步的狀態下,測試加速時車身會停頓一會兒後車輛才開始溫吞地發進,加速過程中兩次換檔時間也均在偏慢的0.7~0.8秒之間,最後僅以16.55秒完成0~100km/h加速。
載上四個人後爬坡時,208在起步時頓了一下,並以極慢的速度緩緩加速,轉速拉高之後,則能以較為平順的步伐穩健加速,最後以7.39秒的時間完成測試,不過通過末速僅有43.24km/h。

0~100km/h:16.55sec@287.52m
50公尺載重爬坡:7.39sec@43.24km/h

Cooper
Mini Cooper擁有三缸車款中排氣量最高的1.5升渦輪引擎,136hp/22.4kgm的動力數據佔盡優勢,測試0~100kmh加速時,以2500rpm起步後輪胎也會發出激烈打滑,雖然一般行駛仍能感受到渦輪遲滯,但在始終保持高轉速的加速測試過程中,扭力輸出的飽滿程度也令人大呼過癮,換上二檔時瞬間釋放的扭力甚至還能讓輪胎打滑尖叫,最後以8.25秒完成0~100lkm/h加速,讓世人知道三缸渦輪引擎也能帶有「性能」!
在扭力優勢下,Mini並未將四個人的重量看在眼裡,負重爬坡起步時以拉轉速的方式起步,輪胎依舊打滑並使車身同樣有迅速猛烈起步,僅花費5.46秒便完成測試,末速也達到亮眼的57.47km/h。

0~100km/h:8.25sec@132.17m
50公尺載重爬坡:5.46sec@57.47km/h

Fiesta
雖然同樣搭載1.0升三缸渦輪引擎,但Fiesta的125hp最大馬力較A1 25 TFSI亮眼不少,17.3kgm扭力則能於1400rpm釋放,在PowerShift六速自手排變速箱無法拉轉起步的狀態下,全油門起步後,中低轉速域的推力頗為充沛,僅有接近紅線區時能略感疲軟,最後以9.58秒完成0~100km/h測試,表現頗為亮眼。
負重爬坡時,可感受到Fiesta原有的起步衝勁稍微受到影響,車身以較為平順的方式前進,但轉速越過3000rpm後,車速則開始迅速增加,最後以6.18秒完成測試,通過末速也突破50km/h大關。
0~100km/h:9.58sec@150.01m
50公尺載重爬坡:6.18sec@51.06km/h


Citigo
由於並無渦輪增壓輔助,Citigo的最大動力輸出僅有75hp/9.0kgm,搭配換檔反應偏慢的五速單離合器變速箱,加速反應與208相當類似,測試加速時起步也同樣頓了一會兒才溫吞起步,一檔換二檔、二檔換三檔皆耗費將近1秒時間才開始繼續加速,最後僅得到15.66秒的0~100km/h成績。
在負重爬坡測試項目中,Citigo起步扭力不足的現象更為明顯,起步後車身僅能緩緩滑動,要待轉速到達2500rpm後才逐漸開始加速,隨著轉速上升,Citigo倒是還能應付背負的重量,最後以7.47秒、超出試車組事前預料的成績完成測試,可見得其中速域扭力仍足以應付此等路況,不過由於起步較慢,通過終點末速僅有45.46km/h。
0~100km/h:15.66sec@266.63m
50公尺載重爬坡:7.47sec@45.46km/h

總結報告
經過一天的試駕及兩項測試,試車組對這五具三缸引擎都有刮目相看的驚喜感,首先由自然進氣的Citigo及208說起,明顯以節能導向的兩部車,均是搭配五速自動手排變速系統,因此若非使用手排模式並透過收油的方式進行換檔,行駛間嚴重的換檔頓挫感會令人感到不適,不過好處是對於油耗表現有實質上幫助,兩部車原廠所公佈的平均油耗都有20km/L以上的優異表現。振幅及加速測試中,雖然兩部車引擎本體震動都偏大,但坐在車內其實感覺不到,加速測試則因單離合器自手排變速箱的限制,測試成績不甚優異,不過實際上載滿四名男性乘客上山除了速度較慢外,不至於有力有未逮的情況發生。
另外搭配渦輪增壓引擎的A1、MINI Cooper及Fiesta也各有千秋,A1 25 TFSI動力數據上雖不如MINI與Fiesta,但22.7km/L的平均油耗數據可是同場中表現最佳,DSG變速箱具備的細膩換檔質感同為一大優點。MINI則擁有1.5升的最大排氣量,136hp/22.4kgm的最大動力甚至讓它0~100km/h加速測試有8.25秒的優異表現,平均油耗亦有19.9km/L的良好成績,一解三缸引擎性能不足的疑慮。曩括三屆最佳國際引擎大賞的Fiesta 1.0L EcoBoost引擎,在水杯振幅的測試中,引擎運轉的平順度著實讓人驚訝,加速測試中也讓Fiesta順利進入10秒台,五部三缸小車的各項實力展現都讓人不容小覷!
綜觀五部三缸小車的各項表現,無論是原先讓人懷疑的引擎運轉品質、車內噪音或加速性能,其實都已達一定水準,加上具有國內市場的低稅金優勢,相信會逐漸成為市場中一股新興勢力!

三缸引擎具備的低稅金、低油耗優勢,加上足具水準的性能演出,已逐漸成為市場上的新寵。

 

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