冷静！你应该知道的三缸机优缺点
来自知乎的KOL、博世整车标定工程师何先生，有多年整车、发动机研发工作经验。在今天的文章里，从他的专业知识领域，听听他是如何看待三缸发动机优缺点的。
文 | 何先生
这是道很古老的题，在2015年就提出了，那时候正是三缸机开始大规模开始冒出来的时候。
但是，三缸机却很具有话题性，一上市就引起了争议和关注，不是因为他的动力或者油耗有问题，而是因为他的缸数。
这估计是少有的一款发动机竟然因为缸数而被人津津乐道。三缸机感觉一出生就有原罪，批判三缸机就成了一件政治正确的事。
不知道有没有人想过，三缸机怎么突然就出现火起来了？
发动机的缸数一般是偶数，比如四缸，6缸，8缸机，因为偶数缸能够很好的平衡发动机的机械振动，但是还有一些奇数缸发动机的存在，比如三缸机，五缸机。
三缸机在上世纪70年代开始出现在市场上，最小的三缸机是铃木的F5A，排量只有0.5L，并且还搭载在了1979年的铃木奥拓上。
三缸机一般都往小排量做，大部分都在1.2L的排量下，几乎所有的汽车厂商都有推出过三缸机，比如大众高尔夫，三菱Mirage，通用英朗，东风标致308，雪铁龙C4，宝马Mini，日产Micra，福特福克斯等等。
尽管三缸机出现的挺早，但是到2010年代才开始大规模的推广。
主要的背景相信大家也都清楚，在欧洲，在二氧化碳排放税的推动下，厂商开始推广小排量汽油机，或者油耗更低的柴油车。
在中国，根据《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》要求：降低企业平均油耗、提升发动机效率成为了新的技术路线。
因此，在这种政策性因素的推动下，小型化，涡轮增压，缸内直喷成为了当下汽油车的主流发展路径。
因此，你也就看到了近些年高强度增压（downsizing）发动机，三缸机的兴起。但这并不是市场推动的，而是政策影响的，而且是全球性的政策。
三缸机的原罪
这个问题问的是三缸机的优缺点，我先说缺点。
我谈到了三缸机的抖动应该如何解决，确实，三缸机被人吐槽的就是抖动厉害。
发动机活塞在气缸内做往复运动，曲柄做旋转运动，因此就会有旋转惯性力和往复惯性力的产生，而且是周期性的产生，如果这两者不能抵消的话，就会产生周期性的抖动，并传给支承引起车身的抖动。
三缸机抖动的来源
三缸抖动来源就是：不能被抵消的往复惯性力和旋转惯性力。
三缸机的点火间隔为720°/3=240°，他的旋转惯性力是平衡的，但是力矩不是平衡的，旋转惯性力矩可以通过在曲轴上加平衡块解决。
往复惯性力是由于活塞组件和连杆在气缸内往复运动产生的。三缸机的一阶和二阶往复惯性力矩不能平衡，也造成了三缸机的抖，这种往复惯性力矩需要平衡轴来平衡了。
除了平衡轴上下文章，还有在皮带轮，齿轮上下功夫的。比如PSA的1.2T三缸机：
但是，但是，平衡块好加，平衡轴可不好加，受到空间限制，想完全解决三缸机的抖动问题很难，只能做到缓解效果。
所以这个“缓解”也就看水平了，有些三缸机如今能够做到和四缸机无差异，而大部分还不够完美。
比如宝马X1搭载的1.5T三缸机，振动问题就解决的一般般。怠速的时候还好，当起步慢踩油门，转速缓慢上升，也许是达到了车身的固有振动频率，方向盘会随着一起抖，达到生命的大和谐。不过，当转速继续上升，离开低转速区域，抖动就没有那么明显了。
存在必合理，三缸机之所以推出市场，那肯定是因为他又有着天生的优点。
三缸机由于少了个气缸，与此配套的气门，凸轮，活塞连杆机构都少了一套，整体上发动机减重不少。能减重到什么程度呢，看一个PSA的1.2THP发动机的数据：1.2THP发动机比1.6L自然吸气的发动机轻了至少13Kg，减重意味着油耗更低。
其实三缸机油耗低并不主要是因为减重带来的
先来看看一个现象：近年来三缸机在国际发动机大奖上出镜率很高。
今年六月份的国际发动机大奖中：1.5L系列头两名全是三缸机；1.0L-1.4L系列最佳发动机是PSA的1.2T三缸机，这已经是该款发动机连续四年夺冠了；1.0L及以下全是三缸机，比如福特的1.0T EcoBoost。
三缸机的小排量对于自身来说，是劣势。
小排量意味着小的机体，小的燃烧室与活塞，麻雀虽小，但是五脏一个都不能少。小排量对进排气的布置，燃烧的组织提出很大的挑战，比起大排量发动机，更容易发生燃烧恶化。
在这样的小机器上要组织良好的燃烧，发出不能少的动力，同时油耗也不能高，排放要达标，还要解决抖动问题，所以必须要堆砌一堆技术，做的更精致。
这也就是为什么三缸机在技术水平上时常处于领先，还能够经常获国际大奖。
小排量发动机一般都会做的特别紧凑，也特别会注意进排气的组织，在成本范围内能够节油的技术手段都得怼上。
比如308搭载的1.2THP便用到了高度紧凑的全铝合金缸体缸盖；为了减少因排量小给动力带来的劣势，增压器也用到了小惯量VGT，在1000转便能转的飞起，1750转便能输出最大扭矩；
虽然是三缸机，只有1.2的排量，但是THP的功率扭矩表现一点也不比同排量甚至是更大排量的四缸机弱，比如1.4排量的高尔夫功率96kw，扭矩225牛米；2.0的福克斯，功率125kw，最大扭矩202牛米；这些数据跟THP的功率扭矩数据也差不了多少。
还有用到双可变气门来优化进排气，组织良好的燃烧。
用到可变排量机油泵，能够根据发动机需求进行供油，减少没必要的附件功损耗。
相比固定排量的机油泵，摩擦损失功可以降低20%-35%。
甚至还把一般只有柴油机会用上的高压喷射都搬来了，这台机器喷油压力是200bar，这估计是我见过的喷油压力最高的汽油机了，以前的歧管喷射喷油压力为3-5bar，一般缸内喷射也会只有10+bar。
提高喷射压力有很多好处，比如高喷射压力使得燃油高度雾化，液态油雾蒸发时间大大缩短，油气混合气形成更加迅速，避免了冷启动和变工况下需要大量喷油的现象，减少HC排放并降低油耗；
但是如果没有合适的喷射角度以及喷油时刻，过高的喷射压力会导致油束喷在缸壁上，除了造成燃油的浪费，油耗升高。
主要的问题在于缸壁上的油会流入曲轴箱，引起机油稀释。之前的本田CRV机油稀释很大部分原因也是因为这个：不合适的喷油时刻和喷油压力引发机油稀释问题。
因此，喷油压力也不是越高越好，还是对技术水平要求挺高的，一般厂家也不会随便去提高喷油压力。
从福特的1.0T三缸机上，其实也可以看到类似的想法：
1.0T的发动机排量更小，福特的总裁曾说，这台发动机完全拆解能够放进一个旅行箱。
福特的这台EcoBoost同样也用到了双可变气门正时，集成式的排气歧管，可变排量机油泵，双节温器，缸内直喷等等技术；这些技术跟psa差不多，无非也是为了更好的动力性和经济性表现。
无论是PSA的1.2T或者福特的1.0T，都是市场上不错的三缸机。
对于三缸机来说，有优点，也有缺点，但是目前对于三缸机的舆论来说，也挺不利，颇有一棒子打死的意思，作为工程师来说其实是心塞塞的。
怎么说呢，明明在技术上是领先的机器，但是因为抖动以及早年间奥拓，夏利这种车型给人们带来三缸机的固有印象，使得现在三缸机被贬低的厉害。
但是其实，即使是四缸机也有做的稀烂的，三缸机也有做的很好的，在选择的时候还是要理性思考。