四缸機的案例
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 gtpower的【中文教程】單缸機和四缸機的搭建和設置
基本上比較清晰的對主要的單缸機和四缸機建模流程進行了說明
是tutorial一章和5章的翻譯，希望對大家有幫助
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展開 四缸機電腦板故障判斷
四缸機電腦板故障判斷。該機型主要特點是：發動機采用橫置式四缸發動機。為了增加點火能量，在發動機每缸燃燒室的兩測裝有兩個火花塞。點火采用兩組點火線圈分別給兩組火花塞點火。點火信號采用磁感式，和點火模塊一起裝在分電機中。點火信號不通過電腦而是直接給點火模塊，點火模塊再驅動兩個點火線圈，通過分電機蓋分配各缸點火。噴油嘴分為兩組，112#、113#為一組，107#、101#為另一組。基本噴油信號主要由電腦20#腳供給，20#腳接在點火線圈的負極。空氣流量計采用翼板式。該車電腦板的型號為2261A、02EOZ、A11-000、887K。下面對電腦板故障分析判斷。
該電腦板插腳較少，分析判斷也較容易。對于不點火、不噴油的故障，根據上述的結構可知，不點火和電腦板無關。首先應把分電機蓋打開，露出點火模塊
用數字電壓表直流電壓擋黑筆搭鐵。打開點火開關，紅筆分別測B、I、E端，應該有電瓶電壓，若沒有，可檢查點火開關、保險、主繼電器，使之恢復正常。然后用一試燈一端接B腳，另一端分別搭I和E端。數字萬用表在交流電壓擋，兩表筆接在點火模塊-、+端，然后慢慢旋轉分電機，交流電壓表應有電壓顯示，I和E端試燈應閃亮，如有電壓顯示而試燈不閃亮，說明點火模塊損壞。沒有交流電壓顯示則表示磁感應線圈不正常，應對其阻值，通斷進行測量。不噴油的檢查順序如下，首先測搭鐵線5#、6#、
102#、103#、104#線正常。然后測電源線108#、115#線。打開點火開關有電瓶電壓，最好做負載測試，正常后進行下一步測試。用保險線一端搭鐵，另一端分別間斷碰112#、113#、101#、107#腳，能聽到噴油嘴動作聲音。正常后用電壓表電壓擋負表筆搭鐵，正表筆測電腦20#腳，慢慢旋轉分電機，這時注意將兩個點火線圈的中心高壓線從分電機蓋上拔下作適當處理，以免發生誤點火。
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）。
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【4月21日】奧動換電站爆炸；威馬充電后起火；上海賽車場改方艙；馬斯克百億競購推特；國軒吉利合作；寶馬i7首發；豐田四億造四缸機
07
拿出近四億美元造四缸機！豐田加速發展混動車型，網友：太豪橫了
網上車市 近日據海外媒體透露，豐田北美分公司表示將向美國四座工廠投資3.83億美元，用來生產新的四缸發動機，這些發動機將應用在搭載內燃機和混合動力的車型上，另外豐田還宣布將加大對新發動機的研發力度。此外豐田還表示，公司將投資2.22億美元，在阿拉巴馬州亨茨維爾（Huntsville）發動機工廠內增加一條四缸發動機的生產線，目前該工廠的發動機年產能為90萬臺，增加生產線后工廠的面積將擴大到11.4萬平方英尺（約1.06萬平方米）。密蘇里州特洛伊工廠和田納西州杰克遜的工廠分別將獲得1.09億美元和3600萬美元的投資。當前豐田在美國銷售的四缸發動機車型大多分為三種排量，分別為1.8升、2.0升和2.5升，除豐田GR86以外，該車使用的是來自斯巴魯的2.4升發動機。同時，豐田還在研制一系列全新的發動機，例如與雷克薩斯共同開發的氫動力發動機，將推動品牌向新能源時代升級轉型。
08
烏克蘭戰爭加劇供應鏈問題 歐洲3月新車銷售連續九個月下降
金融界 歐洲汽車制造商協會（ACEA）周三公布的數據顯示，歐洲3月新車注冊量同比下降18.8％，連續九個月下滑，因烏克蘭戰爭而加劇的供應鏈問題持續打擊該地區的汽車行業。
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 三缸機：內燃機的最后絕唱？| 三缸機生死局
即便彼時對渦輪機還有些許爭議，但時至今日，沒有廠家會懷疑渦輪增壓技術對發動機小型化變革帶來的重大貢獻。
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。”
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%。”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 基于simsolid平臺的主減速器殼體 模態與強度計算
因為減速器與發動機直接相連，當發動機處于6000rpm/min高轉速（四缸機），直接檔工況時，發動機的主要振動頻率為200Hz（發動機二階）、400Hz（發動機四階），因此減速箱殼體的固有頻率和發動機激勵頻率沒有交疊，殼體的固有特性滿足NVH要求。
4.2 強度
由圖4.4強度計算結果可知，最大應力集中位置在支架側，米塞斯應力幅值282.4Mpa。支架采用QT450-10(屈服強度310Mpa)材料，所以最大應力幅值小于其屈服強度，支架性能滿足設計要求。
圖4.4 米塞斯應力
圖4.5、圖4.6為減速箱殼體的應力分布云圖。圖示可以看到箱體應力幅值較大的位置主要集中在箱體側面。選擇應力最高的局部區域繪制應力曲線，如圖4.6所示，最大的應力幅值為160Mpa，超出了殼體材料EN_AB_46000的屈服強度（140Mpa）。因此，殼體側面的危險區域還需進一步優化。
圖4.5 減速箱殼體應力分布云圖
圖4.6 箱體危險區域應力云圖
五 結論與建議
1.利用SmiSolid平臺進行無網格仿真，對于減速箱殼體此類特征較多的復雜模型，免去了繁雜的網格化過程；實現了自動搜索接觸、自動定義接觸類型、自動識別螺栓等自動化建模。極大的提高了建模的效率，將數天的工作縮短到幾個小時。SimSolid方便快捷的無網格建模策略必將使其擁有廣泛的應用前景。
2.通過對減速器箱體進行約束模態分析，得到箱體的一階模態頻率為798.4Hz，避開發動機的主要激勵頻率，滿足零部件設計的NVH要求。
展開 干貨│汽車發動機減振技術分析
針對三缸機, 曲軸旋轉一圈, 每120度產生一次點火, 點火會導致扭矩波動。對于四缸機, 曲軸旋轉一圈, 每90度產生一次點火;對于六缸機, 曲軸旋轉一圈, 每60度產生一次點火, 發動機相對運動就更能平穩些。因此, 對發動機振動力學的機理進行動力分析對減振也相當重要。
1.汽車發動機動力分析
為了方便計算, 我們作兩個假設和兩個簡化:曲軸作勻速運動, 角速度為常數ω;把連桿簡化成小孔中心處的m2和大孔中心處的m1, 如圖1所示。活塞A作往復直線運動, 曲柄OB繞曲軸中心O點作旋轉運動, 連桿AB作平面復合運動, 曲柄轉角為α, 連桿擺角為β, 曲柄半徑為r:
變形可得:
對活塞位移求二階導數, 可以得到活塞運動的加速度:
圖1 發動機曲柄連桿機構示意圖
通過建模分析, 可以發現加速度有兩個諧振量是引起往復慣性力的根源, 這也是發動機整機振動的根源。
假設連桿比為0.5, 圖2分別是曲軸轉速為700r/min, 900r/min, 1100r/min時, 活塞的加速度。從圖2可以看出, 發動機不加平衡機構的時候, 活塞運動加速度幅值隨著曲軸轉速的增加而增加。通過上述分析, 我們計算了活塞的加速度, 分析了發動機振動的根源。活塞的運動、氣體爆發力、旋轉慣性力在水平方向的分量是產生發動機水平振動的根源。往復慣性力、旋轉慣性力在豎直方向上產生的分量是豎直方向的振動。上述力在空間力系上進行簡化還會產生慣性力矩。我們只有通過綜合的減振手段, 才可以減少發動機振動, 提高乘坐舒適性。
二、發動機減振技術
減少發動機的振動有兩種辦法, 一種是通過改善燃燒方式, 優化發動機設計, 來提高發動機的振動平順性。另一種是通過增加一些懸置和飛輪等技術手段減小振動的傳遞。
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為什么新奇駿這么招黑
除了哪吒鬧劇和蔚來車主飯圈化之外，搭載三缸發動機的奇駿也成為了近期消費者關注的焦點，無論這款VC-TURBO超變擎300的發動機多么先進，也無論多少親身體驗過全新一代奇駿的媒體人作何評價，在抖音、B站、微博等諸多平臺，只要與全新一代奇駿相關的內容，便會出現各種“三缸言論”，單從這些評論來看，汽車市場仿佛掀起了一股“拒絕三缸”的狂潮，而三缸也成了全新一代奇駿的原罪。
一邊是諸多業內人士的肯定，另一邊則是眾多網友的“口嗨”，對全新一代奇駿的爭議越來越大。
奇駿三缸的爭議為什么這么大？
就如文章開篇引用尼爾?波茲曼的名句所言，汽車圈也需要娛樂化，而在此之前，承擔娛樂功能的更多的是眾泰、納智捷等品牌，以假亂真的SR9和納智捷的耗油傳奇，時不時就會在各種段子里面出現。但隨著眾泰的破產以及東風裕隆的退出，汽車圈的“娛樂精神”便大打折扣。除了開往洗腳城的凱迪拉克等爛梗，急需新梗來充斥人們的閑暇生活。
三缸便成了一個很好的“娛樂點”，自上世紀90年代，一汽夏利讓國人早早地就接觸到了三缸機，并且礙于成本和技術原因給消費者造成“抖動”“廉價”的印象。歷史總是驚人的相似，雖說絕大多數消費者沒有體會過夏利時代的三缸，但這并不妨礙他們以“抖動”“廉價”的“夏利視角”衡量新時代的三缸機，即使當下的三缸發動機已經取得了極大的發展。
極力推進三缸機的通用、福特便是這樣折戟而歸的，甚至通用又將旗下主力車型換回了四缸機，來應對洶涌如潮的輿論。這或許是汽車市場上為數不多被品牌發展被網友左右的案例，也進一步增加了人們對三缸機的“嗨點”。
展開 長安動力學院使用Simpack進行汽油機閥系停缸機構仿真
作為節能新技術之一，閥系停缸機構是一套利用復雜搖臂控制部分工況氣門常閉的裝置，通過氣門常閉實現部分汽缸的停缸功能。該機構存在兩種狀態，即工作狀態和停缸狀態。本文使用Simpack軟件完成某四缸機閥系停缸機構兩種狀態的動力學仿真，確定該機構的動力學可靠性滿足要求，并對搖臂鎖銷間隙帶來的氣門升程影響進行了比較。
關鍵詞: 節能新技術, 閥系停缸機構, 動力學仿真
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引言
閥系停缸機構能夠讓車輛在需求扭矩較低時使汽油機工作在最佳油耗區，在減少缸內燃燒熱量損失的同時也能夠降低閥系摩擦損失。根據車型、停缸數量和工況匹配的不同，一般可以節油2%~5%。由于關鍵零件搖臂的結構較復雜，其體積相對傳統搖臂增加明顯，并且為了實現停缸需要額外的油路控制搖臂鎖銷的動作，所以閥系停缸機構的運用對缸蓋的布置提出了嚴格的要求，這在缸蓋設計上是一個挑戰。此外，出于成本的考慮一般選擇部分缸停缸，所以實際產品上會同時出現傳統搖臂和停缸搖臂的使用。本文只針對停缸搖臂進行分析。
停缸搖臂的結構見圖1，其存在兩種運動狀態：
① 工作狀態，鎖銷鎖止，滾子部分與搖臂體固接，當凸輪驅動滾子運動時，搖臂整體繞液壓挺桿球頭作旋轉運動，滾子部分與搖臂體共同作用壓迫氣門運動。
② 停缸狀態，鎖銷脫開，滾子部分與搖臂體由固接變為扭簧連接，當凸輪驅動滾子運動時，滾子部分繞氣門側的鉸接點作旋轉運動，此時氣門保持靜止。
圖1. 停缸搖臂結構
在動力學分析中，通過關注零部件的位移和受力來判斷機構是否存在可靠性風險。對于閥系機構，一般可能存在的可靠性風險有：零部件飛脫、氣門反跳、彈簧并圈等。
展開 內燃機技術真的見頂了嗎？
主要的原因就是因為本田縮小了液力變矩器的體積，另外在變速箱的齒輪尺寸上也盡量地縮小，拿掉了最占據空間的平行軸，取而代之的是四組行星齒輪組，這成為了本田10AT體積小而輕巧的主要功臣。
本田10AT無論是加速能力、平順性、經濟性都遠遠高于現在的6AT。而在100km/h以上高速巡航狀態下，發動機的轉速僅僅為1500轉，如果是平路駕駛，發動機的油耗不會比怠速高多少。在面對高速急加速時，這臺10AT可以一次性降低4個檔位，從10檔到6檔；低速地板油，可以從7檔將至3檔，從而變速比實現的快速切換，這種非連續的降檔帶來的推背感比起雙離合絲毫不遑多讓。
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，全新福克斯上市，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，而且是非常重要的福克斯車系，可見福特對自家三缸機技術的無比自信。
展開 GT-SUITE實用案例—新型冷卻系統
樣機模型，包括排量3.14L，直列四缸柴油機的FRM模型，傳動系統，潤滑油路，冷卻水路、空調系統、控制邏輯、整車模型，以及包含發動機機體部分的COOL3D模型。首先在此基礎上，根據BMW 530D車的參數修改變速箱傳動比及輪胎直徑。
除了修改一些常規的參數外，散熱器部分使用COOL3D修改為SLIM cool系統，我們已同IDAJ公司一起完成了對比方案的計算。這次我們獨立進行了燃油消耗的驗證計算，這也是我們關心的重點。
在本算例中，我們保持機艙溫度等于或低于常規配置情況下的機艙溫度，在SCO3循環工況下，燃油經濟性提高了6.8%。在改善燃油消耗的效果方面，本例使用的樣機模型有一定的偏高，但是對電動風扇入口和壓縮機出口的壓力降低效果等方面，除了怠速的情況以外均與試驗接近。
造成計算的燃油消耗與測試結果的差異的主要原因，在于輔助裝置的負載的差異。對于汽車制造商，則可以很方便的根據實際情況進行修正。
總之，GT-SUITE可用于考察研究SLIM cool的效果，減少試驗次數。并且，使用GT-SUITE可以進一步的用于研究性能的提升，還便于與汽車制造商進行交流。
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