三缸的案例
三缸機：內燃機的最后絕唱？| 三缸機生死局
而觀察時下的三缸機，幾乎都有渦輪增壓技術的加持。是的，渦輪增壓技術正欲“故伎重施”，匡扶三缸機而覆滅四缸機，以進一步深化發動機小型化的戰略。
可以看出，小排量三缸渦輪增壓發動機的核心性能參數接近甚至超過了1.5自吸這一黃金排量，這意味著三缸機已經具備了替代四缸機的必要條件。
當然，加入渦輪增壓技術只是增強三缸機動力的一個方案，與三缸機更為相得益彰的是混動技術的加入。劉工表示，“三缸機的一大優勢便是體積更小，而這正為三缸機與混動系統的集成埋下了伏筆。”
在混動技術的加持后，三缸機不再提供唯一驅動力，在機艙增加的一缸空間里可以塞進馬力更大的電驅動系統。可以說，愈發成熟的三缸機，為插混或者增程混動提供了更多的可能性。
不管是渦輪增壓三缸機，還是三缸機混動系統，一個很顯著的變化是，今日之三缸機早已非昨日之三缸機，那個魚腩也早已實現華麗的轉身蛻變成香餑餑。
內燃機最后的情懷寄托
在2018年國際發動機大獎評選中，2.0升及以下的中低排量全是直列三缸機，除了保時捷2.0T渦輪增壓水平對置發動機，直列四缸機全軍覆沒。
看到這個結果，同事小林在震驚之余，發出一記吶喊，“四缸機很快會成為一種情懷供后人瞻仰的。”
通過以上技術路線分析，三缸機已經具備了取代四缸機的必要條件，所以他的判斷并無不妥，替代只是個時間問題。而從三缸機的市場化進程來看，這個時間節點會很快來到。
展開 發動機不平衡-三缸機VS四缸機
四缸機和三缸機
以上是理論分析，這一節我們看它們如何應用到具體的發動機上。近些年不少主機廠的新車型都采用了三缸機，很多人對三缸機的NVH問題深有疑慮。那么三缸機的NVH挑戰到底在哪里？ 下面我們就對傳統的直列四缸機和直列三缸機的不平衡做一下對比分析。
首先我們來看四缸發動機，四缸發動機的點火順序1-3-4-2，平均點火間隔為180度。通過上一節的公式，我們可以得知一階往復慣性力完全抵消，合力為零。而二階往復慣性力則得到了增強。具體見下圖。
對于三缸機來說，點火順序為1-3-2，平均點火間隔為240度。同樣通過公式計算，我們可得知三缸機的一階往復慣性力合力為零，同樣二階往復慣性力合力同樣為零，是不是有點吃驚呢？那這樣是不是就意味著三缸機的平衡性要比四缸機要好呢？并非如此。
上面三缸機的圖從主觀感覺還是有點“不平衡”，其實是存在慣性力矩。我們看四缸機的一階慣性力，缸1和缸4慣性力方向相同，缸2和缸3慣性力方向相同。但三缸機就不同了，缸1和缸3慣性力方向相反，這會帶來什么問題？轉動！用圖或公式不好演示，直接上視頻。
三缸機的一階，二階慣性力合力是零，但會產生Pitch轉動(如果我們再考慮轉動不平衡，還會有Yaw)，這是三缸機天然帶來的不平衡。
針對這些不平衡一般有什么措施呢？平衡軸是一個選項。既然四缸發動機存在二階慣性力，那么我們就增加轉速兩倍于曲軸的平衡軸。而三缸發動機的平衡軸在上面視頻最后有展示，主要來抑制往復不平衡帶來的Pitch轉動。當然平衡軸會帶來額外能量的損耗，所以也有廠家通過飛輪及皮帶輪的設計來抑制不平衡。
展開 【6/6更新】三缸車到底能不能買？
近年來，受節能減排和油耗方面的影響，發動機技術風潮已經由大排量自然吸氣轉向了小排量渦輪增壓，甚至發動機的缸數也越來越少。汽車公司已經引入了許多小排量三缸發動機，試圖降低成本和增加利潤。
三缸發動機并不是新生事物，早在幾十年前就已經被嘗試過（比如老夏利）。那時觸碰三缸發動機，更像是一種嘗試摸索，現如今研發三缸發動機更多的是無可奈何。隨便打造出一款很抖的三缸發動機很容易、成本也不高，但想打造出一款很平順、高品質的三缸發動機卻很難。
▲老夏利三缸發動機
將同排量的四缸機打造成三缸機，可以減少一部分零件的使用，這意味著同排量下的三缸機要比四缸機重量更輕，而未來內燃機的發展趨勢就是小型化、輕量化、渦輪增壓化，三缸機具備這三點優勢，所以也就開始逐漸的普及。
除了重量上的優勢，三缸機運行時所產生的摩擦功損耗也更少一些，活塞在氣缸里上下運轉必然造成摩擦，而摩擦的大小取決于活塞周長與形成的乘積大小。簡單點說，就是把活塞運行的軌跡看作一個圓柱體，圓柱體的高是活塞行程，而圓柱體側面積大小等于摩擦功損耗的大小。
不管是三缸機也好，四缸機也罷，只要是在道路上跑的汽油車，它們都有一個共同點，就是四沖程（吸氣、壓縮、做功、排氣），這四沖程循環又稱為奧托循環，所有四沖程發動機都是這樣循環工作的。
四沖程的三缸機比四缸機少了一個缸，少了一個氣缸的點火和供油，這樣的發動機已經是在物理結構上發生了變化，與四缸機相比有著較大的差異。三缸機不能保證一個完整的沖程，曲軸在旋轉180度，都有一個活塞在全程做功，這樣導致最直接的后果就是動力輸出會出現空檔期。
展開 潘多拉盒子被打開，一個“抖”字毀了三缸發動機
談機油色變，談三缸發動機不敢買。
某消費者進一寶馬4S店，為了那所謂能開上豪華車，準備買一寶馬X1。詢價、砍價、貸款一系列流程問下來累的夠嗆，等快要提車呀，銷售猛地一句話，搭載三缸發動機。
什么三缸發動機，還有三缸發動機，什么鬼？一番了解下，缺少了一個缸的發動機。在它腦海中，汽車發動機怎么也得四缸。網上都說，三缸發動機抖，而且用不住。
事實上，在百年汽車工業史中，三缸發動機曾出現過，但又被斃掉了。
所以，后來我們見到的大多是偶數缸發動機，例如4缸、6缸、8缸、12缸等。而平時所見到的摩托車、拖拉機是單缸的。但是，三缸機誰也不熟悉、不了解。而自汽車進入中國后，哪有什么三缸機。
三缸機也就是近兩年的產物。寶馬搭載三缸機發揚光大，福特、別克等沖在前面。寶馬搭載車型有1系、X1等。后來好多消費者買了，但是確實是抖、震動大、噪音大，關鍵油耗也還高，銷量蹭蹭下滑。
所以，后來寶馬把三缸生產線就賣了。但是三缸機怪風早已刮起來了，國產車也開始跟風，開始大量宣傳。三缸機成本低、油耗低，關鍵動力還很強。
其實這些并不可信，三缸機先天缺陷（有違背力學、設計等定律）注定讓其夭折。
福特、別克這都是搭載三缸機的合資品牌大戶，現在看它們產品銷量，都不忍直視。福特翼博2018年4月銷售1703輛，其中1.0T三缸銷售3輛，而同樣1.5L三缸銷售1695輛。不可思議的是，1.0T馬力是125，1.5L卻是120馬力。
此外，國產車跟風造三缸原因是為了節能減排。國家規定，2020年汽車平均排放量要從現在的6.9升/百公里下降到5升/百公里。如果主機廠不能達到排放標準，將來生產許可證或可用產能都會受到很大的影響。
所以，生產三缸機是沒有辦法的辦法。但現在國產品牌連四缸都造不好，還敢指望出成本低，馬力大又可靠的三缸機？
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福特現身說法，三缸機防抖其實是黑科技
于是乎，諸多車企都將注意力放到了三缸發動機上，這也是搭載三缸發動機的車型在最近仿佛雨后春筍一般出現的原因之一。
三缸不“三缸”
最近幾年，三缸發動機仿佛又被注入了新的活力，不僅搭載在許多汽車品牌的車型上，而且還在國際大賽中頻頻現身。究其原因，很大程度上是因為排放法規的“督促”，以及追求更高的熱效率。
缺少一個缸，不代表三缸發動機廉價，畢竟不是所有人都能用一把皮尺就做出來一款發動機的。哪怕只是一個缸的差距，僅僅只是各種參數（如點火提前角、噴油時刻與噴油量等）的重新標定，就會耗費主機廠大量的時間與精力。后續在抖動、噪音方面問題的改善，也是一項巨大的工程。而且現在甚至可以說，有些三缸發動機的研發成本，都已經超過四缸發動機了。三缸發動機在某些方面確實不如四缸發動機，但是在行業大勢的情況下，三缸發動機的普及已成必然。
微于身、長于技
2012年誕生了一款集眾多技術于一身的福特1.0T三缸發動機，在同年即奪得了當年的國際年度發動機大獎中1.0L以下組別的榜首，并在隨后的數年之中共獲得八項國際年度發動機大獎獎項。有人都曾戲說，“四缸減為三缸的壞風氣”就是福特的這款發動機帶起來的。
對數據比較敏感的人，會發現以福特1.0T為首的三缸發動機，其實在參數上并不比四缸發動機差，甚至猶有過之。而且在油耗方面的優勢，讓人無法忽視。原因就是這款發動機融合了缸內直噴、雙獨立氣門可變正時系統及渦輪增壓，三大提升燃油經濟性及動力性能的關鍵技術，不僅保證了澎湃的動力輸出，而且優化了燃油經濟性高達20%，還能降低15%的二氧化碳排放。
值得一提的是，具有賽車基因的福特，哪怕是家族最小的發動機，也會在動力上迸發出一點驚喜。啟動這款發動機的超增壓模式（Overboosted）后，車輛扭矩瞬間飆升至200N·m，可惜這種模式比較傷車且只能持續30s。
展開 技術升級+市場熱推 三缸發動機氣候漸成
“三缸發動機技術已經成熟，預計2025年三缸機市場份額將增至30%。”在由汽車頭條主辦的“務實的突破——首屆小排量發動機發展高峰論壇”上，資深發動機技術專家，中國內燃機工業協會專家委員會委員賀燕銘如此表示。“小排量增壓將成為主流”，是來自業界的普遍共識。
所謂三缸發動機是指排量集中在1.0L-1.5L之間的只有三個氣缸的發動機，與常用的四缸發動機相比，三缸發動機在降低自重和油耗上優勢明顯。隨著我國正式實施第四階段油耗法規標準，車企們發現，小排量渦輪增壓發動機無論在技術層面還是產品層面，都已經氣候漸成。
首先，是性能上的優勢明顯。資深發動機技術專家、中國內燃機工業協會專家委員會成員賀燕銘在《傳統能源動力在未來發展中的角色和發展趨勢》主題演講中明確指出：“從動力、NVH和未來前景等方面來看，三缸發動機的表現都要優于四缸發動機，消費者接受度是未來三缸發動機市場表現的唯一不確定因素。”
基于對發動機增壓、減缸、降排的趨勢預判，早在十年前就有車企持續強化研發投入，并最終實現三缸小排量渦輪增壓發動機與當下節能減排趨勢高度契合、與未來全面電氣化趨勢無縫銜接。
“在新能源化道路上，三缸小排量渦輪增壓發動機將是未來結合48V、HEV、PHEV長期過渡階段的最佳動力形式。“羅蘭貝格全球合伙人方寅亮如此表示。
在產品層面，“小排量渦輪增壓發動機將成為汽車消費主流。”全國乘用車市場信息聯席會秘書長崔東樹援引數據稱，今年上半年國內汽車市場上，1.6L以下渦輪增壓發動機僅在SUV市場領域占比接近50%，轎車與MPV市場占比僅為20%左右；未來，隨著消費者對三缸發動機的接受程度不斷提升，1.6L以下渦輪增壓發動機車型銷量增長潛力巨大。
諸多三缸機的推出，令小排量發動機氣候漸成。數據顯示，目前，在中國車市上，寶馬、奔馳、福特、長安、上汽等，推出了40余款三缸機車型。
展開 三缸發動機平衡問題、技術措施及解決案例
圖3.3 4缸發動機一階與二階往復慣性力
圖3.4 3缸發動機一階與二階往復慣性力
上面三缸機的圖從主觀感覺還是有點“不平衡”，其實是存在慣性力矩。我們看四缸機的一階慣性力，缸1和缸4慣性力方向相同，缸2和缸3慣性力方向相同。但三缸機就不同了，缸1和缸3慣性力方向相反，這會帶來什么問題？轉動！
3.2三缸發動機受力分析
現以發火順序為1- 3- 2的三缸機曲軸為例分析其運動時所受的力和力矩。如果該機的曲柄半徑為，兩缸間的距離為，轉化到曲柄銷上當量質量為，往復慣性質量為，曲軸旋轉角速度為ω，則由內燃機動力學知，四沖程三缸機的旋轉慣性力的合力、一階往復慣性力和二階往復慣性力的合力均已平衡，但是四沖程三缸機的旋轉慣性力矩、一階往復慣性力矩和二階往復慣性力矩均未平衡。其中 與氣缸中心線平面的夾角恒位于第一曲柄后30°時達到極大值其作用平面恒位于氣缸中心線平面內； 并且在α= - 15°與165°時達到最大值。因此，應根據三缸機的實際用途,對其采取適當的平衡措施以滿足用戶的需要。
展開 汽車大觀｜2021款福睿斯，為何堅持搭載三缸發動機？
在業界看來，換裝三缸發動機是福睿斯銷量下滑的最主要因素。這一猜測，并非沒有依據。福睿斯銷量開始下滑的轉折點是2018年，而也正是這一年福睿斯進行了一次中期小改款，開始搭載三缸發動機。
此外，產品力更強的競品車出現以及換代過慢等自身因素，是福睿斯銷量不斷下滑的又一原因。以車身尺寸為例，相比朗逸、雷凌、英朗等競品車型，福睿斯4587mm的車長并無優勢。
不過，隨著2021款新車的上市，福睿斯的車身尺寸已無短板。
技術自信的體現？
“從目前來看，三缸發動機是減少排放可參考的技術之一，輕量化、減少排量、減少摩擦，都能達到節能減排的目的。過去不能達到排放要求的四缸發動機，使用三缸發動機后排放要求就能達標了，甚至還有余量。”在清華大學教授、清華大學燃燒能源中心副主任帥石金教授看來，小排量發動機代表了未來傳統動力的發展趨勢。
因此，在長安福特為旗下福克斯和福睿斯等熱銷車型換裝三缸發動機之后，業界便有聲音認為，將三缸發動機大面積普及到熱銷產品上，福特是在做一個“技術時代的先驅者”。
事實真是如此嗎？從技術層面來看，答案或許是肯定的。公開資料顯示，福特在小排量三缸發動機領域的布局很早就已開始。其中，最廣為人知的是2011年發布的Ecoboost 1.0T三缸渦輪增壓發動機。
在此之后，福特又推出了1.5T和1.5L三缸發動機，用來替換原來的1.5L四缸自吸發動機。
資料顯示，此次2021款福睿斯所搭載的1.5L三缸發動機，福特又進行了新的設計與優化，已較好地解決了抖動與靜音問題。
雖然在技術層面頗為自信，但長安福特依舊為福睿斯搭載三缸發動機的做法，或許更多的是一種無奈。
今年4月9日，工信部公示了汽車企業2020年雙積分情況。
展開 “華龍一號”全球首堆汽輪機三缸扣缸工作拉開序幕
3月10日12點31分,隨著“華龍一號”全球首堆福清核電5號機組高中壓缸高壓1、2級隔板下半吊裝就位，拉開了汽輪機三缸扣缸工作的序幕。
福清核電5號機組汽輪機由我國自主研發，具有自主知識產權。采用單軸三缸四排氣、中間汽水分離再熱沖動凝汽式設計，由1個高中壓合缸模塊和2個雙流低壓缸模塊組成，是目前世界范圍內在制最大尺寸、重量的核電汽輪機轉子及最大的汽缸。
汽輪機本體安裝是汽輪機安裝中最為重要、也是最為復雜的工作，技術要求嚴、精度要求高。高中壓缸扣缸工作的順利實現，為三缸扣缸全部完成開了一個好頭，更為后續發電機穿轉子及汽機盤車創造了有力條件。
展開 如何解決三缸發動機振動問題?
如圖所示為三缸機的往復慣性力及縱向力矩示意圖。
由b圖可以看出，一階慣性力FI=0，表示三缸機一階往復慣性力是平衡的；FII=0，也表示二階慣性力也是平衡的。
由c圖可以看出，一階慣性力矩最大值MI=2M+I；二階慣性力矩最大值MII=2M+II
這兩階慣性力矩都不平衡。
因此，三缸機需要平衡軸來平衡慣性力矩！
接下來就是說說平衡軸的時間了：
平衡軸的反向轉動（這里指的是相對曲軸轉動方向而言），能緩解發動機的振動，大多數三缸機都會采用平衡軸設計，通常都采用加裝一根平衡軸來平衡一階力矩。
從理論上來說，三缸機的不平衡力矩完全可以用四軸平衡掉，即除了在曲柄上加平衡重外，另加設兩根平衡軸，組成一組雙軸平衡裝置，平衡一階慣性力矩；如果再要平衡二階往復慣性力矩，則還要一組雙軸平衡裝置，但是由于發動機結構等方面的限制，大多采用半平衡法，僅平衡掉部分力矩以減輕發動機的振動。
如圖平衡軸：
【感謝汽車之家的圖】
當然，為了達到平衡性，工程師們也是很拼的，不僅僅是平衡軸上下文章，還有在皮帶輪，齒輪上下了很多功夫。
比如：這位PSA的1.2THP，就運用了大質量慣性曲軸皮帶輪，去耦式平衡軸齒輪，在平衡軸從動齒輪上增加去耦橡膠圈等等。
【感謝汽車之家的圖】
當然還有任性不加平衡軸的：
如果不加平衡軸，采用過量平衡法可以達到提高平衡效果的目的。過量平衡法既簡單，又能提高平衡效果，降低垂直方向振動效應。
過量平衡法是指在平衡重上加上額外的重量，或者在皮帶盤或者飛輪上加一定量的平衡重量。
這種平衡法就需要在飛輪，皮帶輪上下文章了
用這種方法的有福特的Ecoboost系列。EcoBoost 1.0T去掉了平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設計，飛輪設計成偏心式的，重點是偏心式飛輪。
展開 混動、電驅、三缸霸榜沃德十佳，唯獨沒有特斯拉？
以上三款產品都已經進入中國市場，雖然產品力還不錯，但在中國這樣一個電動車百花齊放的市場，這三款產品的市場表現確實有些泯然眾人矣。對了，保時捷Taycan 4S 的電驅系統上榜并不意外，畢竟它是第一個搭載800V電氣系統的產品，雖然沒有長續航，但保時捷的駕控基因遇上電氣化時代，Taycan 4S 就是最好的詮釋。
值得一提的是，在美國乃至全球市場非常火爆的特斯拉并沒有進入到沃德十佳動力榜，難道說是因為對媒體并不感冒的馬斯克也得罪了《Ward's Auto World》？
今年的榜單中，雪佛蘭1.3T直列三缸發動機確實令人意外，作為喜歡大排量、強動力的老美，也在三缸機的道路上折服了，其1.3T發動機采用了集成缸蓋設計，有著相當不錯的響應性和熱效率，還通過優化缸體設計、增加平衡軸等方式取得了不錯的平順性，使得這款發動機推出以來就屢屢獲獎。根據《Ward's Auto World》的評價，它們認為小排量渦輪增壓發動機與這種緊湊型SUV是十分契合的，也是未來內燃機的發展方向。
作為代表車型雪佛蘭Trailblazer，在國內的名字叫創界，但在中國市場，消費者對三缸機似乎不買賬，無論是通用還是福特，之前均在三缸機的布局上出現差池，被中國消費者唾棄，最后不得已換回四缸。包括現在正處在風口浪尖上的奇駿，也因為三缸問題可能會重新復產老款奇駿，避開三缸機的陷阱。
所以無論沃德十佳如何評價一款三缸機多么優秀，至少在國內的消費市場，三缸機還有很長的路要走。
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三缸發動機降振技術研究
根據三缸發動機的機構振動原理建立有限元模型，并進行仿真分析。對發動機的振動優化進行探討，完成發動機的減振優化過程。為發動機降低振動，提高汽車舒適性提供參考。
引言
汽車NVH 的意思是噪音（Noise）、振動（Vibration）和聲振粗糙度（Harshness），由于它們同時產生和對車輛進行干擾，并且在車輛等機器中不可分割，所以NVH 經常被放在一起研究。一般來說，所有與汽車振動和噪聲類似的問題都屬于汽車NVH 特性研究的對象。以汽車NVH為研究對象，汽車是一個由激發源（發動機、變速器等）、振動傳感器（由懸架系統和側接器組成）和噪聲發射器（車身）組成的系統。本文以某汽車三缸發動機為研究對象，運用多體動力學理論分析了發動機缸蓋、缸體和側蓋處的振動和噪聲源特性。利用有限元理論分析了氣缸蓋、缸體和側蓋在振動噪聲源頻段內的模態。最后，利用邊界元法對優化后的車身覆蓋層效果進行了預測。從仿真的角度對三缸發動機機體各部分的模態進行了研究，并提出了改進措施，對汽車發動機減振技術的發展具有重要意義。
1 三缸發動機的機體振動噪聲源的仿真分析
1.1 影響因素分析
發動機的輻射噪聲與結構振動密切相關。忽略噪聲的方向性影響，本文采用1/3 倍頻帶分析，該方法適用于分析機械的噪聲。建立在這個基礎上，利用振動速度法確定了輻射噪聲的主要來源。這些部件合成的發動機總聲功率級，是指用振動速度法得到的各部件聲功率計算合成的整機總聲功率，測量的總聲功率是指發動機在消聲室中測量和計算的總聲功率。
1.2 整機有限元建立
本文研究對象是三缸渦輪增壓式直列發動機，發動機結構與四缸發動機除缸數不同，其余皆相同。其缸徑、沖程、連桿長度、缸間距測量結果分別是75.5mm、81.84mm、131mm、82mm，如圖1。
展開 三缸發動機活塞運動受力分析（轉載）
<p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 27, 31);"><img src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/03e781d7307845c1b317891388404144.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>在往復活塞式發動機中，連桿將旋轉運動轉換為往復運動。連桿始終處于高應力狀態，負載隨著發動機轉速的提高而增加。通常來說，發動機中有一個零件故障就需要更換整個發動機。因此，發動機所有零件的設計都至關重要，以使它們在發動機運行壽命期間不會發生故障。連桿是其中的關鍵部件，需從疲勞角度進行分析。使用 Basquin 高周疲勞準則預測疲勞壽命。</p><p>本例基于comsol“多體動力學模塊”中的“三缸往復式發動機”模型，其中發動機的關鍵部件被模擬為柔性體，其余部件被模擬為剛體。各部件通過不同類型的關節進行連接。該技術顯著減小了模型尺寸，同時保持了裝配中的力平衡。
展開 北汽與HEAD acoustics攜手運用BTPA技術完成三缸機整車NVH性能預研
HEAD acoustics與北汽的合作將有助于提升北汽旗下自主品牌車型NVH性能競爭力，從根本上改變用戶對三缸機NVH性能的詬病，在隨后推出下一代車型上，給予用戶完美的NVH性能體驗。
來源：異想世界NVH工作室”公眾號
為什么新奇駿這么招黑
而對于當下的奇駿而言，要么憑借自身實力逆轉消費者的看法，要么暫時暗淡，留下三缸機的深坑，令人不敢輕易觸碰。但隨著行業的發展，三缸機的這筆債遲早要還，或許直到所有品牌均替換了三缸產品，消費者沒有選擇的時候，有關三缸機的議論才能平息，而從目前來看，距離這樣的日子已經不遠了。
