大而無用小而美 引擎發展趨勢

全球引擎吹起Downsizing風潮，八缸變六缸、六缸變四缸、四缸還有三缸可降，且降低排氣量後不僅沒有喪失原有動力，油耗表現還能大幅度進步，到底如何做到的？以及未來發展的趨勢為何？將在此單元中與大家一起來探討。

由於引擎運作是透過點燃混合氣的方式來產生動力，因此只要給愈多的空氣加上足夠的燃油，引擎馬力自然就會提高，於是在過去不注重環保的情況下，引擎排氣量才會愈做愈大。

排氣量耗油元兇
降低代表更環保
只要有在關心全球車壇發展的讀者，應該早已注意到近年各大車廠推出的新世代引擎，都逐漸朝向小排氣量的方向進行，雖然旗艦車款的排氣量還是3.0L～4.0L以上，但相較於過去的引擎配置，整個產品線的引擎排氣量都有降低的趨勢，對大排氣量引擎情有獨鍾的美系車廠，也開始加入小排氣量引擎的開發陣容，之所以如此主因在於全球油價高漲與環保意識抬頭下，如何讓車輛更省油與環保，已成為全球各車廠的新世代動力研發重點。

過去常見的5.5L以上的超大排氣量V8、V12引擎，未來將會隨著引擎科技的進步，與環保意識抬頭而愈來愈少見。

大家或許會問：為何降低排氣量就能節省燃油呢？關於這個問題就需從內燃機的運作原理說起。引擎要正常運作需提供比例適當的空氣與燃油，才能產生爆炸推力，而排氣量指的是引擎在一次運轉時所需吸入的空氣量，排氣量愈高的引擎，吸入的空氣愈多相對所需提供的燃油量就愈多，因此單怠速運轉，排氣量大的引擎就比排氣量小的引擎來得耗油，更不用說大腳油門時的耗油量，因此想要引擎更省油，降低排氣量是最快也是最直接的做法，這也自然而然的成為各車廠追求降低油耗目標時，不約而同的發展主軸。

為何過去沒發展
性能降低是主因
既然縮減排氣量就能獲得降低油耗的效果，為何過去各車廠並沒有大力發展此技術，除了油價低廉的因素外，是否還有其他考量？最主要的考量就是擔心引擎出力會隨著排氣量縮減而降低，尤其是自然進氣引擎更是難以避免，因為在過去引擎想要擁有強勁的出力，只能以提高排氣量去換取，即使是渦輪引擎也是需藉由提高供油量，才獲得更大的引擎出力，因此過度降低排氣量有可能會導致引擎馬力變小，而無法應付消費者對動力的需求。

採移植自摩托車624 c.c.雙缸引擎設計的Tata Nano廉價小車，與採用999 c.c. 3缸引擎的Smart Fortwo，都是小排氣量引擎的先驅者。

當然，就全球車壇來看，小排氣量引擎並非是最近才突然問世的產物，例如日本境內推行許久，排氣量660c.c.以下的微型車款K car，或者是產品初始就定義為低排量都會迷你車，採用999 c.c. 3缸引擎的Smart Fortwo，以及998 c.c. 3缸引擎的Toyota Aygo、Peugeot 107與Citroen C1孿生兄弟，甚至是2009年震撼全球車壇，採移植自摩托車624 c.c.雙缸引擎設計的Tata Nano廉價小車等產品，都算是車壇低排氣量引擎的前鋒，但這些引擎只能算是「省油版」的設計取向，與現今想要「馬兒跑、又要馬兒少吃草」的節能+性能雙兼顧的需求，能以小搏大，由小引擎取代舊款較大排量引擎的設計出發點，仍有一定程度上的差異。

而上述提到的這些問題，在引擎科技日益成熟、電腦運算速度愈來愈快的情況下，使得引擎輕量化技術、缸內直噴、渦輪增壓技術、可變氣門正時科技、電子液壓可變進氣系統、Start/Stop怠速熄火系統，甚至可變汽缸管理技術等，過去只能在旗艦車款上看到的汽車科技，逐漸普及到小排氣量引擎後，小排氣量引擎已能在節能、排放與性能之間取得兼備的均衡表現。

將小排氣量引擎發揮到極致的，應該算只能在日本當地販售的K-Car，以這部Honda N-One為例，搭載的引擎為代號S07A的0.7L三缸引擎，其中渦輪版可輸出63hp/6000rpm、10.6kgm/2600rpm的最大動力，應付只有900kg的車重剛好足夠。

三缸引擎成救贖
運轉平衡要注意
而在縮減排氣量的趨勢下，各車廠無不注意每汽缸對應400～500c.c.排氣量的最佳效率原則，太低或太高都會導致汽缸效率下降，因此縮減排氣量到最後，使得三缸引擎成為目前最均衡的做法，而整體排氣量則落在1000c.c.上下，三缸引擎的能見度，過去車壇中不太常見，最大原因是單數汽缸引擎會有平衡上的問題；以四缸引擎為例，曲軸轉動帶動連桿推動活塞，活塞會是一、四缸起，二、三缸降，當一、四缸活塞在上死點，二、三缸活塞則在下死點，這樣剛好可以使汽缸運轉時的震動彼此抵銷，達到引擎的運轉平衡，當然最理想的狀態勢V型汽缸。

但是問題來了，基數三缸引擎，如果按造四缸引擎作動原理，一、三缸起，二缸獨立，這樣會造成很嚴重的震動，因此三缸引擎的活塞運作方式，通常是一、二、三缸依序達到上死點與下死點，就像跳波浪舞一樣。不過如此一來，低轉速時引擎的震動可能還不明顯，但到高轉速後一樣會有曲軸平衡問題，早期會使用反向平衡軸來抑制震動，但成效不彰，之後大部分車種都改用飛輪、皮帶盤與曲軸配重，達到運轉時的平順。

過去渦輪增壓技術是用來壓榨引擎動力表現，不過隨著市場氛圍與車廠重心轉向，使得該技術已成為小排氣量引擎兼顧油耗與性能的重要幫手。

結語
小排氣量引擎在渦輪增壓、缸內直噴、可變汽門系統的輔助下，輸出的動力表現已與1.6L的自然進氣引擎不相上下，更不用說後續晶片改裝後的效果，更逼近2.0L NA引擎的水準，且還能同時擁有平均油耗18km/L的高經濟性，整體表現是十年前所不敢想像，連筆者都想買一部來當做通勤車。

而隨著渦輪引擎科技的不斷發展，除了在引擎耐用度及渦輪增壓效率上的日漸精進之外，能讓渦輪引擎一躍成為新世代節能動力發展新星的主要原因，乃是在於缸內直噴技術的逐漸成熟。

透過可變汽門正時系統的幫助，可使引擎效率提升5%左右，並且營造高原式的扭力輸出，且有些車廠例如Toyota還藉此系統的幫助，使引擎同時擁有Otto與Atkinson循環的優勢。

過去只在高級旗艦車款上才搭載的怠速熄火裝置，未來應該也會慢慢普及到平價車款上，讓都會用車的油耗更加節省。

三缸引擎在未來的能見度只會愈來愈高，且在新科技的幫助下，整體出力不見得會比較1.8L引擎來得差，將成為各車廠展現實力的重要指標。