三缸機的案例
三缸機：內燃機的最后絕唱？| 三缸機生死局
在當今節能減排的時代劇變下，這種邏輯表現變得更為明顯，譬如電能取代油氣，電機取代內燃機，三缸機取代四缸機等等。
尤其是三缸機取代四缸機，愈發成為各大車企短期內應對節能減排的第一手段。據不完全統計，目前國內在售的三缸車品牌已超過20個，未來五年內將超過60個，幾乎覆蓋所有主流品牌。
更為值得一提的是，各大車企此次并非淺嘗輒止，不僅僅是在一兩個車型上初做試水，而是持續增加三缸車型的投放速度與力度，發出對三缸機強烈篤信的信號，比如寶馬1系與別克英朗等全系都搭載了三缸機。
決心所至，可見一斑。
三缸機，曾經因成本較低，被不少車企用于低端車型上，因為當時的技術尚不成熟，以致給消費者留下低端、乏力與抖動大的不良印象。之后，伴隨著廉價車市場的萎縮，三缸機也逐漸瀕臨被世人遺忘的邊緣窘地。
而如今卻有眾多車企奮而發力三缸機，一度低到塵埃里的三缸機竟然實現了咸魚大翻身，成為了市場的寵兒，這一戲劇性的轉變，到底原因何在？
為了解密背后的真相，了解三缸機從魚腩到香餑餑蛻變的背后故事，本刊記者向從事三缸機開發工作的劉工程師做了相關采訪，力圖通過劉工的開發者視角，來還原主機廠熱衷三缸機的原因所在。
已非昨日之“魚腩”
魚腩，魚的肚皮肉，意即脆弱、實力差。昔日三缸機給人的印象與魚腩有過之而無不及。然而，在多項技術革新后，三缸機大有從魚腩變為香餑餑之勢。
展開 發動機不平衡-三缸機VS四缸機
不同的發動機型號不平衡特點并不一致，我們以直列三缸機和四缸機為例進行了探討。只能說各有優劣，在平衡方面，四缸機也并沒有必然的絕對優勢。
最后，本文已多次提及發動機的不平衡要和點火引起的扭振區別開，兩者不是一回事。三缸機從天然的不平衡角度看并沒有明顯比四缸機差，但是三缸機對比四缸機最主要的問題在于點火間隔角度大（240度VS180度），同轉速下三缸機的點火頻率要比四缸機小，由此帶來的扭振是最需要關注的問題。
來源：NVH攻城獅 作者：牛輝
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
福特現身說法，三缸機防抖其實是黑科技
可以看到福特在三缸發動機所投入的精力，不僅提升了發動機的燃油經濟性與動力性能；且采用了空間曲軸、平衡軸及雙質量飛輪來在根源上減少發動機的抖動情況，更不用說還有在車身結構上進行的防抖改進。不然，搭載福特1.0T三缸發動機的嘉年華、?？怂沟溶嚕膊粫趪H大賽上被評委所青睞。
車企思遠，布局未來
三缸機無法達到四缸、六缸的平順性，是不爭的事實。但在經過實際駕駛后，就可以發現，現在基本搭載三缸發動機的車型早已今非昔比。哪怕部分車型打開發動機艙蓋后還會有振動感，但是車內感受到的抖動基本都在合理范圍之內。
未來汽車行業的趨勢毋庸置疑是純電動化、氫燃料電池，但是這方面同樣被技術限制了，于是小排量、增壓技術、混動系統，就是現在的趨勢。而且三缸發動機不僅有熱效率高的優點，其小巧的體型也可以更好的在發動機艙騰出空間，與電動機組成混動系統。而且動力方面三缸發動機低轉速扭矩高，可與電動機形成動力輸出的完美互補，也可大大改善車輛的平順性。那么誰能說，三缸發動機不是車企在為未來做鋪墊呢？
汽車是一個綜合產物，其設計制造流程涉及面非常廣，發動機雖然是汽車最重要的部件之一，但是也不能將發動機刨去車輛本身來看。不然就像是一盤不加任何調料的菜一樣，完全沒有味道。所以說，如果三缸發動機車型的產品力夠強，那么為何又要糾結三缸發動機這一點。
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 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。
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？
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 如何解決三缸發動機振動問題?
對于三缸機而言，振動發生的原因主要是工作過程的周期性和機件運動的周期性，運轉所產生的旋轉慣性力和往復慣性力都是周期性變化的。這些力在機內如果不能相互抵消，傳給支承的力也會不斷的變化。然后由于輸出轉矩的波動，也會造成支反力的變化。
總之，發動機之所以會發生振動，是由于
1、 發動機轉矩是周期性變化的
2、 旋轉慣性力，往復慣性力是周期性變化的
那么以三缸機為例，振動問題是如何解決的呢，且聽慢慢道來：
1、 旋轉慣性力
旋轉慣性力是繞曲軸中心作旋轉運動的運動質量產生的離心力，慣性力又能產生相應的力矩；這些就是振動的來源。
旋轉慣性力與力矩可以通過配重來消除。
對于四沖程三缸機，其點火間隔為720°/3=240°，所以其旋轉慣性力是平衡的，但是其力矩不是平衡的，需要用平衡塊加以平衡。
如圖為平衡塊以及曲軸圖：
曲軸圖：
幾種平衡方法：
【感謝內燃機原理的圖??！】
首先有完全平衡法（a方案），在每個曲柄上都加一個平衡塊，此時共有六塊平衡塊。顯然，6塊平衡塊時主軸承負荷最輕。
其次有整體平衡法（b方案），在曲軸的第一塊曲柄和第六塊曲柄上各加一塊平衡塊，此時需要2塊平衡塊。這種方案所需平衡塊質量最輕，但主軸承負荷最重。而且使用2塊平衡塊的方案需要加厚曲軸兩端的曲柄，使曲軸和機體，氣缸蓋的長度加大；或者加大平衡塊的旋轉半徑，此時會導致連桿長度加長。
最后，有兩者折中的，用四塊平衡塊（C方案）。
具體用哪種方案，不同發動機各有不同。
就這樣旋轉慣性力解決了
2、 往復慣性力的平衡
活塞組件和連桿在氣缸內往復運動會產生慣性力。往復慣性力由一階和二階往復慣性力組成。對于三缸機而言，跟旋轉慣性力一樣，其一階和二階往復慣性力也是平衡的，但是一階和二階慣性力矩都不平衡。
展開 內燃機技術真的見頂了嗎？
福特三缸機
要說2018年被討論最多的傳統汽車技術，自然非三缸機莫屬。盡管三缸機被消費者吐槽還有輕微抖動，以及并不省油，但絕大多數主流汽車廠商都表現得異常堅決，他們知道：做三缸機雖然不討好消費者，但在政策的強力倒逼下，作為車企必須照跟。至于布局三缸機最積極的廠商，當然是福特。
2013年，福特用一臺125馬力的1.0T三缸渦輪發動機震驚世界，證明了美國人并不是只會玩大排量，也彰顯出了福特在三缸機研發上的突破與深厚積淀。隨后，這款發動機不僅連續斬獲多項國際發動機大獎，還帶起了全球車企造三缸機的風潮。2018年，全新?？怂股鲜?，新車最大技術亮點除了將8AT率先應用到A級車上，就是全系搭載三缸機，徹底省去了四缸機/三缸機選擇糾結癥。
當然，全系采用三缸機，而且是非常重要的?？怂管囅?，可見福特對自家三缸機技術的無比自信。為了有效改善三缸機性能、燃油經濟性同時降低排放與抖動的抑制，福特在發動機上采用了平衡軸、雙獨立可變正時、雙噴射系統、曲軸中心偏置及配重優化等20余項技術。為了進一步降低油耗水平，全新的1.5T及1.0T三缸發動機還加入了閉缸技術。
凱迪拉克2.0T閉缸發動機
與三缸機類似，發動機閉缸也并非是一個新技術，都是節能減排環境下傳統內燃機升級的產物。
展開 內燃機振動及各類發動機的振動特點
很多人說三缸機的抖動要大于四缸機，四缸機的抖動要遠大于六缸機，不知道這是為什么直缸的要大于V缸的，V缸的要大于H缸的。
三缸機的振動
其實這樣的說法是對這一現象籠統的認知。首先從三缸機和四缸機在這一點上確實會有區別。無論是三缸機和四缸機，每個缸在同一時刻不會做同一種沖程。所以便有了點火順序，三缸機因為只有三個缸，所以是以132的順序點火，也有按照123的順序。而四缸機則是1342或是1243。什么意思呢？因為活塞式往復的，不是在吸氣和燃爆活塞都是要往下的，排氣和壓縮活塞都是要往上運動的，所以四缸機在同一時刻14都是向上（或向下）運動，23同樣。但是3缸機卻不是！因為只有三個缸所以在曲軸循環中受力，所以在進入下一受力循環中有一個時間間隔是沒有受力的。四沖程的往復過程中便開始出現力的不平衡，振動因此而生（說白了就是離心慣性力不平衡）！！
四缸機的振動
如果你看懂了三缸機的振動原理，四缸機的就好懂一些了，四缸機的抖動主要源自于往復慣性力和離心慣性力！簡單的講，一個缸做完整套動作曲軸往復兩周也就是720°，但是每一個缸在所有工作缸運動中只有一個缸的活塞是受力做功的，因此在往復慣性力中總會有一個是受力多的，這就產生了一個不平衡。其次呢，四缸機由于很平均的把四個缸在往復沖程都分的了一個做功的角色但是也導致了曲軸的平衡重每一個夾角都成180°。我們都知道，在力學角度上，180°，360°都是力平衡的致命傷（因為方向都在一條直線上）。
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 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%?！痹谟善囶^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?！靶∨帕吭鰤簩⒊蔀橹髁鳌保莵碜詷I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?！傲_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?！比珖擞密囀袌鲂畔⒙撓瘯貢L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 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。
展開 新能源汽車結構特征及對NVH的挑戰
發動機在體積上變化，逐漸小型化，三缸機在混合動力車上也是較為常見的，而且發動機的排量一般在1L以下,這樣就會導致缸內的壓力增高。在混合動力車上雙離合自動變速器（DCT）的廣泛使用，因此變速器的設計也更加復雜,電機數量較多且較為復雜，能量回收系統與能量切換系統也有較大的改變。
圖1示出混合動力汽車內部所能發生振動的零件組成。
圖1混動車振動部位圖
1.2 混合動力汽車對NVH的挑戰及應對措施
首先是發動機面臨的NVH挑戰，由于存在三缸機，會導致汽車振動激勵增加,激勵頻率會因此降低;缸內壓力增加，進而導致燃燒噪聲增加。
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