三缸發(fā)動機難言之“抖”

蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李蔣

近年來，石油短缺和環(huán)保呼聲日益高漲，環(huán)保理念無時無刻不在滲透到人們生活的各個細(xì)節(jié)。同樣也不可避免地滲透到人們的出行代步工具——汽車。人們大約20世紀(jì)80年代開始就提出新能源汽車的概念，在2004年雷克薩斯推出了第一代混合動力車型RX400h、受售后服務(wù)，充電樁、道路應(yīng)急、保險理賠等配套設(shè)施所限，國內(nèi)在近三年才迎來了電動汽車的大幅增長。那么，是不是燃油汽車就此終結(jié)了呢？當(dāng)然不是，為了在節(jié)能減排、綠化環(huán)保的主流思想中存活，近年來各大車廠陸續(xù)推出了新一代的小排量三缸增壓發(fā)動機，今天就來談一談那些頗具爭議的三缸發(fā)動機。

三缸發(fā)動機最早是應(yīng)用在A0級小型車上的，由于成本問題，A0級小車搭載三缸在某種程度上可以說是必然的做法。對應(yīng)的消費群體既然能接受A0級車型的整體品質(zhì)，那么對于三缸機的抖動應(yīng)該也是可以接受的。

目前各大車廠推出的三缸發(fā)動機的排量主要集中在1.0T～1.5T區(qū)間，其中頗具代表性的有大眾1.0T、雪鐵龍1.2T、通用的1.3T、寶馬的1.5T等。從發(fā)動機的輸出功率和峰值扭矩上來看，這些小排量三缸增壓發(fā)動機幾乎獲得了1.6L～2.4L排量的四缸發(fā)動機才能達到的動力輸出水準(zhǔn)，同時三缸發(fā)動機的燃油消耗量和廢氣排放表現(xiàn)也更為優(yōu)秀，輕輕松松達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

因此，在三缸發(fā)動機橫空出世的一剎那，終于給對純電動汽車心存顧慮的車友打了一劑強心針。在短暫的興奮激動之余，不少車友在遨游了網(wǎng)絡(luò)世界之后，又有了新的疑慮。因為網(wǎng)絡(luò)上鋪天蓋地的關(guān)于三缸發(fā)動機抖動的描述，瞬間將車友搶購的欲望降格為觀望。

四缸發(fā)動機活塞運行位置示意圖

寶馬B38-1.5T三缸發(fā)動機

三缸發(fā)動機活塞運行位置示意圖

品牌型號 大眾1.0 T 雪鐵龍1.2 T別克1.3 T寶馬1.5 T輸出功率（k W） 8 5 1 0 0 1 2 6 1 0 0峰值扭矩（N·m） 2 0 0 2 3 0 2 3 0 2 2 0

1.三缸發(fā)動機為什么抖？

那么三缸發(fā)動機究竟抖不抖呢？小編告訴你，抖是肯定的，因為三缸發(fā)動機的氣缸布局不是一個高度對稱的結(jié)構(gòu)。四缸發(fā)動機為什么不抖呢？因為四缸發(fā)動機每個氣缸之間的相位差是180°，四個氣缸中1缸和4缸向上運動時，2缸和3缸向下運動，這種情況下發(fā)動機不會左右晃，再加上相應(yīng)的減震附件，整個四缸發(fā)動機幾乎就是沒有抖動的。

三缸發(fā)動機每個氣缸之間的相位差是240°，三缸發(fā)動機工作時總有一個氣缸在單獨做功，沒有一對同上同下的活塞，三個氣缸中1缸和3缸會不規(guī)則地上下運動，產(chǎn)生的慣性力矩得不到抵消，抖動就這樣產(chǎn)生了。所有奇數(shù)缸發(fā)動機都存在這個問題，五缸發(fā)動機也一樣，只不過五缸的沒三缸那么明顯，這就是三缸發(fā)動機抖動的根源。

2.三缸發(fā)動機什么時候抖？

既然三缸發(fā)動機的抖動是客觀存在的，那么究竟它什么時候會抖呢？是像網(wǎng)友臆想的那樣無處不在的抖么？這里要告訴大家，三缸發(fā)動機的抖動并非存在于汽車的行進過程中，只是怠速的時候排氣管的聲音不太規(guī)則甚至還有點吵，大多數(shù)的抖動主要發(fā)生在汽車起步和蠕行的時候；還有就是突然增加負(fù)載也是最容易感受到抖動的時候，例如行進中將空調(diào)、音響打開（令負(fù)荷更大）、關(guān)閉。

3.三缸發(fā)動機的抖怎么來消除？

寶馬B38型1.5T三缸發(fā)動機在三缸領(lǐng)域表現(xiàn)卓著，他們在NVH特性研究上著實花了大氣力。為解決振動問題，寶馬的工程師將一根平衡軸安裝在曲軸箱里，由曲軸帶動，其旋轉(zhuǎn)方向與曲軸相反，轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)速相同，最大限度地消除發(fā)動機的振動。對于噪音問題，寶馬的工程師又在發(fā)動機的每一個面都增加了高品質(zhì)的隔音罩，甚至連油底殼都沒有放過，著實有效地改善了三缸發(fā)動機的缺陷。

在通用研發(fā)的1.3TEcotec渦輪增壓發(fā)動機上，工程師采用了一系列設(shè)計來抑制發(fā)動機的抖動和噪音。首先，在傳統(tǒng)雙質(zhì)量飛輪上增加一個“吸震器”，通過鐘擺式的離心往復(fù)擺動，抵消來自發(fā)動機側(cè)主動飛輪的扭轉(zhuǎn)振動；其次，優(yōu)化平衡軸齒輪與曲軸齒輪嚙合部分的彈性解耦單元，消除齒輪嚙合的沖擊；最后，配備靜音正時鏈條，傳動時入齒更柔和，沖擊更小。毫不夸張地說，通用這臺1.3T三缸渦輪增壓發(fā)動機在怠速狀態(tài)下的振動幾乎和四缸發(fā)動機完全一樣。

通用1.3T Ecotech 發(fā)動機

4.三缸發(fā)動機還有沒有未來？

這里就不一一贅述各大廠商具體的技術(shù)手法，更無法逐一進行對比，畢竟“抖”是一個綜合性的使用感受，幾乎無法客觀量化評價。總之，對于三缸發(fā)動機的抖動問題，各大廠商也都竭力通過機械手段進行減振處理，但其實，無論是最早的摩擦式減振器、偏心質(zhì)量飛輪還是目前多數(shù)廠商普遍采用的平衡軸，都無法真正從根源上消除三缸發(fā)動機的抖動問題，只能是在外圍兜圈子，盡量通過NVH抑制手段來控制傳導(dǎo)到駕駛艙的抖動和噪音。一般來講，剛買到的新車肯定不會抖得那么明顯，但隨著行駛里程的增長，抖動可能會不可避免地越來越明顯。

同時，三缸發(fā)動機的弊端并不能僅靠增壓系統(tǒng)來彌補，雖然動力從參數(shù)上看變得更為強大，但老一代（如奧拓1.0）三缸發(fā)動機存在的機械特性和缺點在如今的現(xiàn)代三缸增壓發(fā)動機上依舊隱約存在。可以預(yù)見，未來某一天，當(dāng)電動渦輪技術(shù)真正普及，小排量四缸電動增壓發(fā)動機極有可能重新取代三缸增壓發(fā)動機，因為那會帶來更好的體驗，或許那才是小排量增壓發(fā)動機的終極方案。

就目前來看，三缸發(fā)動機確實可以做到省油且動力不弱，不少人過于擔(dān)心三缸發(fā)動機的抖動，即便如今的技術(shù)已經(jīng)把三缸發(fā)動機在各方面都做得近乎完美了。無論我們認(rèn)可與否，三缸發(fā)動機注定會在一個時期內(nèi)大量搶占屬于它的市場份額。隨著越來越多的三缸發(fā)動機機投入市場，估計人們對三缸發(fā)動機固有的印象也會逐漸轉(zhuǎn)變，但這也得需要一段時間。