技能解读为何三缸难成干流

“商场给咱们的挑选规模逐步缩小，许多时分，我只能尽量挑选一个我最能忍耐的”。

买车是一件极端苦楚的作业，许多时分始于颜值、功能、科技乃至于品牌自身的号召力，却往往总算一个纤细的点，例如滑雪爱好者决议抛弃无法后排座椅放倒的全新一代宝马3系(参数|图片)等等。减配现已够让人心寒了，换了动力体系或许才是真实的劝退“神器”。

出于环保的考虑，前史遗弃了V6转而进入L4年代，跟着近年来全球排放规范越发苛刻，撤销四缸发动机的究竟会是三缸机仍是纯电动又再次引发世人的评论。

“我知道现在的三缸技能现已开展的很好，某些发动机乃至比四缸发动机体现还要好，可我就是过不了自己这一关”，身边一位行将换车，但坚决抵抗三缸发动机的朋友说道。而这样的声响，并非个例，在日前盖世轿车环绕三缸机翻开的调研中，有近6成的参与者表明三缸车并不会成为其购车的首选。

但一同，参与者们也意识到，这个成果终究仍是需求交由商场来做决议。就现在来看，国内的三缸机商场呈现两极分化态势，一边是主机厂为投合全球环保趋势悍然不顾地向商场运送三缸机产品，另一边却是顾客的闻“虎”色变。

抖和吵，是三缸发动机永久躲不开的论题，即就是已逐步被商场所承受的通用、宝马、本田及吉祥等各品牌，乃至这其间不乏连任多届沃德全球年度十佳发动机，商场舆论及部分顾客仍坚持刻板形象不变。

已然提到刻板形象，那么究竟源自哪里？

常常提到三缸发动机，咱们总要把1979年推出的首款奥拓拉出来溜溜，不过今日或许需求换一个——八十年代的夏利（TJ7100）。或许再直接一点，那就是其所搭载的日本大发于1977年开始使用的CB系列发动机（国产后详细代号为TJ376（QE））。

1.0L三缸发动机，单顶置凸轮轴、双气门、紧缩比为9.5:1等等在其时看起来都不算落后的技能，万万没想到堆到一同，却奠定了国人对三缸机“太吵”、“太抖”以及“没劲”的开始形象。

不必多想，“没劲”天然是源自发动机自身排量的下风，究竟TJ376（QE）发动机排量仅有0.993L，时至今日，为了完结更低的排放，三缸机排量仍然坚持着小排量规划，大多维持在1.0L-1.5L之间。

但想要取得跟四缸发动机相差无几的动力体现，一同油耗不能高、排放要合格，那就有必要堆砌一堆的新技能，这也就让三缸机在技能水平上往往比四缸机要抢先，且常常取得各种世界大奖。其间包含：

侧置多点直喷，能够高滚流效应，焚烧作用更好；

可变气门升程，控制低转速下的气门开度，合理控制扭矩；

可变正时体系，更高效控制进排气；

电控涡轮泄压阀，准确控制增压速度，泄压速度；

阿特金森循环，下降油耗；

……

在种种技能的堆砌下，现下的三缸发动机现已具有不输于同排量乃至更高排量的动力体现，但相应的，本钱也就有所上升。

已然针对“没劲”现已有了十分多的技能处理方案，那么问题的要害仍是会集因颤动而带来的噪声、振荡和糙度上，尤其是在怠速和起步的低转速下尤为突兀，影响了车辆的舒适性。而这一问题相同来自三缸机自身结构的“缺点”。

众所周知，轿车遍及使用的四冲程发动机作业循环即进气、紧缩、做功、排气，四个进程构成一个完好的四冲程循环，又称之为奥托循环。而每完结一个作业循环，链接连杆的曲轴期间滚动两圈，即720度。

关于四缸发动机来说，气缸无论是依照1-2-4-3仍是1-3-4-2的次序进行焚烧，曲轴每转过180度便会有一个气缸进行做功，这样就能够一个缸紧接着一个缸，确保了动力输出的连接与顺利。以动力输出的连接性和做功对称性来说，四缸是满意条件的气缸数量最小构型，如若再削减气缸数量，则无法确保每一个完好的冲程中都坚持至少有一个活塞做功，动力输出便会呈现“空隙”，亦不能确保活塞的对称性。

因而，从理论上来讲，三缸机自身结构就在动力连续性和抖振特性方面存在短板。无论是怎么样的做工焚烧次序，曲轴在旋转720时，均只要三个气缸在作业，分配到每个气缸就是240度。也就意味着，曲轴每旋转180度，前一个气缸抵达下止点做工完毕后，还需比及曲轴再旋转60度，下一个气缸才干运转到上止点持续做工，然后呈现了动力的空档期。

活塞组件和连杆在气缸内往复运动，曲轴做旋转运动，由此发生往复惯性力和旋转惯性力，但由于三缸机自身结构特性，其旋转惯性力是平衡的，但力矩、一阶和二阶往复惯性力矩均不平衡，假如这两者不能抵消的话，就会发生周期性的颤动，并传给支承引起车身的颤动。

真的没有处理方法吗？

发现问题、剖析问题以及处理问题，是每一个研制人员的必要技能。三缸机开展数十年，关于颤动的处理方案早已不止一种，但就现在来看，最常见的仍然是经过在曲轴上加平衡块处理旋转惯性力矩不平衡问题，以及经过平衡轴来平衡往复惯性力矩。

（沃尔沃Drive-E 1.5T三缸发动机，图源：沃尔沃轿车）

可往往说起来简单，真实到施行便难上加难。

从理论上来说，三缸机的不平衡力矩完全能够使用四轴平衡掉，也就是除了在曲轴上加平衡块外，别的需求加设两个平衡轴，组成一组双轴平衡装置，以平衡一阶往复惯性力矩。若想要再平衡二阶惯性力矩，则还需求再加一组双轴平衡装置，但很显然三缸机结构并不答应这一“神操作”。因而市面上绝大多数三缸机（宝马、三菱以及通用等）均选用半平衡法，抵消掉部分惯性力矩以及减轻必定程度上的发动机颤动。

那么，想要进一步处理发动机颤动的问题，各大整车企业就有必要另谋出路，例如PSA 1.2THP所运用的大质量惯性曲轴皮带轮，去耦式平衡轴齿轮，在平衡轴从动齿轮上添加去耦橡胶圈等等。

不过，也有坚持不加平衡轴的，其间尤以福特为例。其采纳的对策是改善发动机悬置体系的规划，使用发动机的飞轮和前段皮带轮消除振荡能量，到达平衡。而最直接的方法就是，将发动机飞轮规划成偏疼式，然后防止规划专门的平衡轴，既简化了发动机结构，又下降了内部的能耗。

到现在，市面上仍无法供给一个三缸机颤动问题的完全处理方案，均只能做到无限挨近。跟着三缸发动机的使用时刻的推移，后期的不平衡性将会越来越显着，发动机使用寿命或将会遭到影响。

已然不能做到完全处理，那三缸机还有何意义？

正如前文中所说，这是商场的挑选。但除了方针导向外，三缸机是否真的毫无意义？

当然不！相反，其长处还许多。

首战之地的天然是体积和质量上的优化。单就字面意思来看，较同排量四缸发动机，三缸发动机先天就有优势，去掉了一个缸，排量小了，分量轻了，能够更好的布局发动机舱空间，为车内乘坐空间优化供给便当；一同，轻量化的规划还将赋予发动机前置车型更好的轴荷散布，进步车辆的控制功能。

其次，还能够削减机械冲突。三缸发动机，在省去了一套气门、气门绷簧等配气组织后，活塞、连杆数量以及曲轴、凸轮轴等等也都会有相应的简化，能够在必定程度上下降全体机械冲突，直接进步发动机热功率。

最终也是最要害的——缓解涡轮迟滞。

在当下小排量当道的年代，涡轮增压已成为潮流，但随之而来的就是涡轮迟滞问题。前文中已介绍了四冲程汽油发动机的作业原理，一般来说，四冲程中进气-紧缩-作业-排气各占有了1/4的行程，但为了到达更好的“换气”作用，一般排气阀门和进气阀门会提早翻开，推迟封闭，这样在汽缸换气时就能够使用气流的惯性构成“扫气”效应，一般情况下，不带VVT的发动机排气阀门会提早48度翻开，推迟20度封闭。正是如此，四缸发动机的排气进程就会呈现两个汽缸的堆叠现象，假如排气体系做欠好，就会呈现严峻的排气干与问题（下图灰色部分），影响排气作用然后下降了发动机热功率。

在曩昔，天然吸气发动机一般会选用特别规划的等长排气管来处理这一问题，但进入涡轮年代，为了下降涡轮推迟，规划进程中也会尽或许缩短排气阀门和涡轮之间的间隔，这就与规划杂乱的等长排气管发生冲突，因而四缸涡轮发动机或多或少都会遭到排气干与问题影响，然后削弱了排气气流吹动涡轮旋转的力气。

可这一问题放在三缸机却得到了有用的处理。正如前文所说，三缸发动机每当240度焚烧一次，这也造成了每次做工后都会需求旋转60度才会有第2次爆破和排气。而恰巧，排气门提早翻开和推迟封闭角加起来正好在68度，之间的差值根本能够疏忽不记，也正因如此，三缸机的涡轮迟滞问题也就会比同排量的四缸机细微一些。

（通用全新一代1.3T Ecotec三缸发动机，图源：雪佛兰轿车）

此外，与同排量的四缸机比较，三缸机缸径和冲程往往更大，比方宝马1(参数|图片).5T三缸机的缸径冲程与其2.0T四缸机共同；又如群众EA211 1.2T三缸机的缸径与其1.4T四缸机相同，冲程乃至还较后者更长。而这也就直接导致三缸机在低转速区间简单到达较高的扭矩，再合作更小的涡轮迟滞，往往三缸机能够带来更超卓的低扭功能。

三缸机是否会成为未来干流？

或许仍是很难。

虽然在欧洲商场，三缸机已成为干流挑选，且具有使用掩盖车型广、商场浸透率高级特色，三缸机的市占率已进步至15%；

虽然国内商场中已呈现了部分体现不错的三缸机车型；

虽然国六压境；

……

这其间顾客不买账或只占其间很小一部分，而真实要害的仍在于轿车产业头部企业的技能引导上。

我国轿车商场新动力当道，早已不是新闻，多年来的方针扶持，造就了一个百万量级的商场，乃至逐步影响世界干流车企的新动力进程。一同，双积分方针落地施行，也倒逼车企加快在这一范畴的布局。

盖世轿车研究院以为，在轿车全面电动化到来之前，仍存在很长一段时刻的过渡期，而这段时刻将是技能门户百家齐放的时分，插电式混动、燃料电池、48V微混、油电混动乃至于三缸机都或许会成为干流，但到现在来看，比较起遍及三缸机的积极性，更多干流整车企业仍将重心放在新动力产品的铺垫上。

但也不扫除三缸机的其他打破，如与电机调配，组成插电式混动力。这样既能够使用电机在怠速时及起动时高扭矩驱动车辆防止三缸机作业引起的颤动；较小的体积又能够更好的分配发动机舱空间；较同排量四缸机，三缸机更轻的分量也能够在纯电形式下下降能耗；最要害是，在扭矩到达2000-4000转情况下，三缸机还能充分发挥其高转功率来驱动车辆，以下降车辆功耗。

关于未来，谁又知道呢？或许未来会有新式技能呈现，能够打破动力、技能、本钱、基础建设等多重难题，然后替代现在一切技能门户，统一天下。