三缸发动机是未来吗？

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在2018年国际年度发动机大奖评选中，1.8升以下的分排量三个小组的最佳发动机全部被三缸机屠版，而即便是年度最佳发动机排名中，进入top9大名单中3缸机占了3款。国内乘用车市场上不论是合资品牌还是自主品牌，搭载甚至全系搭载三缸机的车型也越来越多，也涌现出了一批明星三缸机产品，三缸机俨然已成为了未来汽油机发展的大趋势。三缸机到底有什么优势引得各主机厂纷纷投怀送抱？对于消费者来说，三缸机相对于四缸机有哪些区别，能不能买？今天笔者就带各位深入探讨三缸机横扫背后的故事。

一、1.8L以下年度最佳发动机为什么被三缸机屠榜？

在国内乘用车使用动力系统最广泛的1.8L排量以下的发动机中，国际年度发动机奖一共分为1.0L（含）以下，1.0-1.4L，1.4-1.8L三个小组。

2018国际发动机评选

a. 1.0L及以下全部为3缸机

这一点其实很好理解。随着发动机排量的缩小，发动机的缸径也在不断的缩小。可是作为一个先进的燃烧系统设计，气门/凸轮轴机构/燃烧室和气道造型/火花塞结构等一个都不能少，这就是在螺蛳壳里做道场。此外，先进燃烧所要依托的气流组织也需要相当尺寸的气流运动空间，否则容易导致实际量产波动条件下用户车辆出现燃烧不良、燃烧积碳、汽油湿壁导致活塞和活塞环过度磨损后进而引发严重的机油消耗等一系列不良影响，在此基础上实现较高的热效率也会变得较为困难。

一般认为0.8-1.3L排量范围以3缸设计为主以保证单缸排量和燃烧组织。4缸机一般下探到1.2L就难以为继了，因为1.2L以下的四缸均摊的单缸容积不足0.3L，比一般认为的单杠容积合理范围的下限0.33升还要小，势必将会在发动机的其他性能和表现方面有所牺牲。

大众1.0T发动机在2016年开始在欧洲陆续在Up！，polo等车型上搭载，目前并没有引进中国市场。这款发动机使用了目前在新一代三缸机中多款最新的代表性技术，例如：轻量化的曲柄连杆机构、集成式排气管、分离式冷却、电子执行器涡轮等。

排名第6的通用汽车999cc三缸机，是欧洲版的1.0T三缸发动机。而在中国市场使用的，是更先进的带全新双喷技术的Ecotec 1.0T/1.3T三缸发动机家族。由于通用汽车在欧洲市场的策略（出售OPEL给PSA并退出欧洲市场），更先进版并没有在欧洲市场上市，所以在本次的榜单PK中，这个发动机系列并没有列入考虑的范畴。

b. 1.0-1.4L，PSA 1.2T继续守护自己的胜利。

PSA 1.2T自从2015年从大众1.4T发动机中夺走了最佳发动机后，已经蝉联此小组最佳发动机连续4届了。（插一句科普，PSA是法国标致雪铁龙集团的缩写，对应的国内合资企业就是神龙汽车公司。）PSA这款发动机引进中国也有些时间了，进入中国时候为了配合中国区的燃油品质对于这款欧洲开发发动机的燃烧匹配，PSA 1.2T的发动机压缩比以及标定都根据中国实情进行了修改和优化。PSA 1.2T发动机的中国版我曾经试驾过很多次，给人的直观感受就是整车动态平顺性表现令人印象深刻，而且动力充沛。我相信在欧洲跑起来的感受会更棒。

c. 1.4 - 1.8L，BMW 1.5T 三缸机，争议和荣耀并存

BMW 1.5T这款发动机从2015年开始蝉联该组别最佳发动机，其搭载的是宝马i8混合动力车型。而有趣的是，混动版的得分远超过其纯燃油版，所以整车匹配方面对于用户实际体验到这款发动机的精髓颇有帮助。

BMW 1.5T发动机是将宝马的0.5L最优单缸+模块化设计制造策略贯彻到三缸机的典型代表。这里关于最优单缸，准确的说法是：BMW工程开发认为的最优单缸。

这个故事如果拓展开来说将会是和这篇文章篇幅差不多的解读，那么简单来说，所谓最优单缸0.5L的说法大致是从2008年开始出现，其基本理念是正确的，那就是更大的单缸排量意味着更好的燃烧组织、更好的摩擦功控制、更好的轻量化应用（同等总排量条件下），更小的排量则有利于振动和噪音的表现。经过各种平衡之后，BMW的工程师在当时的技术条件下认为，0.5L应当是一个单缸排量的最优解。这个故事大概就这样传了有十年，包括一直到现在。

但是事实上最优单缸更准确的来说是一个范围，即便真的存在最优单缸，过去十年来，技术领域对发动机燃烧模式、气流组织、新的技术特征带来的全新理解、新材料和新涂层技术对关键摩擦副的颠覆性的改变早已颠覆了十年前的基础。时至今日如果有人问我为什么最优单缸是0.5L，我会微笑的回答：这是BMW在最佳的单缸容积范围内在第一位小数取了一个好看的整数。

与其说最优单缸0.5L是最优在发动效率的平衡，倒不如说0.5L单缸是令宝马的技术团队更容易专注于把一件事情做好的现实的决策。与其说0.5L是发动机性能上的最优单缸，倒不如说是模块化下的最优单缸。

在当下对发动机性能与排放不断压榨的今天，内燃机技术的开发早已经是多学科顶尖技术交叉的结果。特别是内燃机的先进燃烧技术的研究是各大主机厂动力总成部门攻关的重点。而发动机燃烧开发的最小单元就是单缸，根据自己的技术特征和经验数据分析，选择一个单缸加以燃烧开发完善后，以组合的方式推广到3、4、6、8缸形成系列发动机家族，从而实现又好又快发展。这才是BMW 最优单缸+模块化开发的核心理念。

在这一理念的支持下，宝马实现了3/4/6缸发动机60%以上的零部件共享以及汽油机家族与柴油机家族40%零部件共享，而且还可以在一定程度上实现3/4/6缸发动机生产线共线生产的可能性。

BMW 1.5T这款发动机国内消费者不会陌生，因为从去年引入中国搭载X1后引发的争议和成绩同样惊人。

本人驾驶过宝马X1 1.5T版，中低速和高速的驾驶体验都很好，动力充沛，唯一美中不足的是涡轮迟滞感受较为明显，这与其没有使用低惯量小涡轮以及电控控制有一定的关系，和三缸机本身关联不大。另一个方面就是怠速的时候有轻微的刹车处抖动，再一个比较有趣的是它的排气声浪，X1的排气声音是突突突突的，非常有趣，我不知道是不是我的这试驾车子的独特特性。

此前坊间对于BMW 1.5T发动机诟病其三缸原因导致抖动大，使用了一个所谓的“水杯试验”的方法，就是在其发动机罩盖上放置一杯水，启动后看水杯的液面的泼洒抖动的情况。由此得出了三缸机怠速抖动大硬伤的结论。

然而，当GL6和别克英朗上市的时候，很多媒体同样在发动机罩盖上作了怠速水杯试验，还在车架与车内做了硬币试验（后来又做了一个红酒实验+盲测），怠速抖动情况和四缸机并无二致，甚至比一些品牌对照的四缸机还要好。我相信如果同样的试验放在PSA 1.2T和思域 1.0T上，也会得到一个差异不大的结果。

反过来说，很多四缸机甚至包括六缸机，如果按照此前媒体的宝马水杯试验去做罩盖的抖动，同样会有很多甚至比宝马1.5T还差的结果。因为这关系到整车悬架（mount）的设计。有些整车悬架刚性设计的比较软（可能是某些方向性的），与此同时，启动扭矩比较大，那么在车内的初始启动抖动大。但是这并不代表车内存在抖动。

同样的，仅宝马X1去年的销量就占了宝马总销量的23.6%，而1.5T版占了X1的70%的销量。占总销量8.8%的1系三厢，1.5T的销售占比为93.2%。在可选配置面前，事实上只要去现场真的试驾过几个配置的，大部分还是会更现实的选择1.5T的三缸版。

宝马X1 1.5T版上市之初，很多媒体称这是中国特供版。然而事实是宝马X1在欧洲1.5T版本照样做为主力之一卖的不亦乐乎。2017年欧洲一共销售了约12万辆宝马X1，其中大部分是代号为宝马 X1 sDrive 18i的1.5T三缸机版本，该车型在欧洲照样广受好评。

二、为什么主机厂开始青睐三缸机？

成本，成本，还是成本！

发动机作为汽车的动力之源，需要给整车提供动力，在匹配整车动力需求的前提下还需要满足油耗、排放等法规的要求。在满足上述所有需求的同时，如果谁能把发动机做的尺寸更小，重量更轻，成本更低，那么谁的产品就更具有竞争优势。

三缸机相较于四缸机最显著的特征就是少了一个气缸，所有相应的气门、活塞、连杆、喷油器等零件也可以减少一套，其他的凸轮轴、曲轴、气缸盖、气缸体等零件虽然不能直接减少数量，但也可以做得更短（更小）。这些都会带来成品的削减，使得产品竞争力增强。

除了成本，三缸机的长度更短，在机舱里更容易布置，能够给其他零部件留出更多的布置空间，这也是一大优势。

举个例子，一款终端价格在10万元的A级轿车，如果搭载4缸增压直喷发动机，发动机成本可能就需要到15000元。如果改为搭载3缸增压直喷发动机，发动机的成本可以控制在9000元以内。这么一比较，直接的降成本就达到了6000元之巨！日常主机厂单个零件的降成本工作都是以分（0.01元）为单位在扣，可以想象6000的成本降幅有多么恐怖！所以，在汽车市场已经进入红海厮杀的今天，各家主机厂都无法忽视三缸机能带来的巨大优势，并且迅速将其搭载在A级及以下的整车上。

三、三缸机有抖动问题？

网上很多媒体提到三缸机有NVH方面的缺陷，也就是俗称的发动机抖动。那么三缸机是不是存在平顺性方面的问题，容易抖动呢？我们来细细展开分析一下。

如果谈燃烧冲击，无论是几缸机，都存在扭矩冲击的情况。所谓三缸机和四缸机的区别，无非就是发动机转两圈挨3锤子还是4锤子的事情。对于同排量来说，由于同样的功率扭矩，三缸机单缸分配到的能量比四缸机大，因此1锤子的能量比4缸机的要大一些，但是本质上冲击的特性是都存在的。因此对于硬连接的手动变速箱来说，根据冲击程度和系统转速波动的控制要求，选择合适转动惯量的飞轮来平衡燃烧冲击。这一做法对于4缸机乃至于6缸机都是适用的。而在目前的三缸机匹配中，一般还会更进一步的选择双质量飞轮来进一步消除冲击载荷，更加疯狂的主机厂还会再进一步的在双质量飞轮上增加减震器。而对于自动变速箱来说，大多数变工况采用的是液力模式传递，燃烧冲击可以通过良好的设计来平衡。

真正导致三缸机与4缸机在平顺性方面存在差异的，是惯性不平衡力和力矩。简单的来说：3缸机自带的，是1阶（约占78%）和2阶（约占22%）的往复惯性力矩，而4缸机自带的，是2阶往复惯性力，6缸机才能实现惯性不平衡力/力矩的平衡，而8缸机（V-90度）尽管存在1阶不平衡力矩，但是可以通过曲轴的平衡块设计加以消除。

如今3缸机的技术路线，正如几十年前6缸机向4缸机的转变初期受到的质疑是一样的，而3缸机当前所采用的改进NVH做法，和4缸机彼时的做法也并无二致：

1. 大规模的推进轻量化，特别是曲柄连杆机构的轻量化。新一代研发的三缸机中，超高性能材料的占比是前所未有的。轻量化带来的直接结果，就是相比市场上同级别老一代四缸机的零部件，某些品牌的新一代三缸机的高性能材料的机械性能普遍提升了27%-35%甚至更高，与往复惯性相关的质量下降了30%以上，如果对比一些特定的欧洲机型，这个比例甚至可能达到45%以上。

2. 由此带来的直接影响就是惯性质量的大规模降低，即便是1阶不平衡力矩也降低到了整车减震可以控制的范围内，而只占22%能量总量的二阶不平衡力矩就更小了。所以对于1.2排量以下的三缸机，采用轻量化技术配合整车隔震/减震技术优化；对于1.2排量以上的三缸机，在轻量化技术的基础上，增加1根平衡轴消除1阶不平衡力矩，整车进一步对残存的2阶不平衡力矩进行隔震/减震优化。

3. 而与此同时，零部件的耐磨性提升了200%-1000%（大量的摩擦副金属表面被超高性能涂层，例如无氢DLC所覆盖），关键零部件的30万公里耐久磨损量甚至有下降了95%以上的案例。这种技术带来的直接效果就是，用户在整个生命周期中感受到的整机的主要零部件特性一直都是稳定的，特别是与燃油耗、机油耗相关的指数，这一系列的成就都是在2013年之后材料科学突破所带来的最新成果。

四、 三缸机，整车匹配才是关键

不得不承认，目前在市场上，依然还存在一部分三缸机整车确实存在在特定工况下的部分抖动抱怨，特别是2015年之前上市定型的一些品牌。这里面一方面有前浪拍在沙滩上，没有充分展现最新技术特征的部分原因，另一方面在于某些主机厂在整车匹配方面的工作做的不怎么样。变速箱匹配，整车悬架匹配，整车模态匹配等方面都会对整车抖动带来影响。这无论对于三缸机和四缸机都是等同的。

如果主机厂直接将3缸机在不做整车匹配，不做整车悬架调整的情况下搭载在整车上，结果就是用户感受到的都是抖动。而想要认真开发三缸机的企业，必须彻底的在该整车平台上只配三缸机或者至少独立开发三缸机的整车匹配硬件，彻底摒弃所谓“留一个四缸版共用零件从而留一条后路”的想法，不断逼迫整车匹配完全地为3缸机而服务，才能获得成功。

五、 不畏浮云遮望眼，人间正道是沧桑

我们总愿意说：“用户终究是对的”。现在在开放的网络环境和媒体环境下，其实各种意见的自由表达，又何尝不是民意民主的表现所在。汽车技术的最终目的是服务于用户、服务于社会、服务于人类长远利益。

但是正如我们说民主主义和民粹主义的区别一样，如果民主表达的背后，没有充分的信息背景，没有开诚布公的辩论，不尊重讨论本身的科学性和程序，那么就会变为盲目性决策的民粹政治。

勒庞在《乌合之众》中这样说道：“从长远看，不断重复的说法会进入我们无意识的自我的深层区域，而我们的行为动机正是在这里形成的。到了一定的时候，我们会忘记谁是那个不断被重复的主张的作者，我们最终会对它深信不移。”

目前市场舆论中对于三缸机的恐慌情绪正在蔓延，事实上这种言论正在延缓全新一代的高性能、高技术特征、高耐久性和低油耗的三缸机取代现有的技术老旧的小排量四缸机的速度。因此，即便小排量增压三缸机的技术趋势已经被反复证明可行、可靠，但是到了公众技术宣传领域，依然有杂音。

用户需要的是充沛的动力和良好的响应，并不是3缸还是4缸。从上世纪六十年代至今动力系统的发展趋势可见，随着动力系统的性能提升，发动机可以在很小的排量就实现满足大部分家用车的功率扭矩需求，在有限的机舱空间内布置安放，实现成本和效益的完美平衡。仅仅因为一个4缸，去维持使用上一代技术的动力总成，这是用户的选择自由。但是请确保，在作出这个决定的时候，作为用户，您得到了完整的信息。

回答文章标题的那个问题：三缸机就是未来！