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全新BMWX1上市已經有一段時間了，大家對其熱議程度可不算小的。對於全新的UKL前驅平台——用實用性換掉操控性大家好像還能接受，但是今天我們不聊車子本身，而是聊聊大家關心的問題——採用B38 1.5T三缸引擎的一輛BMW車，各位看官好像意見蠻大的。對此十分好奇，到底「三弟」你得罪了誰？
看到大家如此反感三缸機，和我印象中的內燃機設計這門課的內容好像有點出入啊！既然我也很想弄清楚，那就打開課本再溫故一下，看能不能知新？
超跑快訊/第一汽車報導
三缸有罪？那BMW還用？
一聽到是三缸引擎的車型，瞬間感覺整台車已經LOW了一個檔次。這種根深蒂固的印象來是源於十多年前的老夏利、奧拓在你腦海里殘留的「壞記憶」，因此三缸機的抖動、雜訊、馬力小的三宗罪就有源可尋了。
三缸引擎真有那麼多毛病？那為啥各大廠家都在爭這塊香餑餑呢？像大眾的1.2TSI、PSA的1.2THP、福特的1.0TECOBOOST、日產的1.5T DIG-T R等等都是三缸引擎，甚至連BMW這樣的豪華品牌都在大面積鋪設三缸的產品線，真不怕三缸把豪華品牌的逼格「抖」沒了？
其實原因很簡單，就是越來越嚴苛的排放標準。之前還傳出，一些歐洲國家想要在2030年取消內燃機，先不談論能不能實現，但也足以看出現今環保和能源的重要性。去年大眾因「排放門」事件在歐美受到了制裁，今年三菱又鬧出排放作假醜聞，可以看出汽車在尾氣排放上的技術瓶頸，因此主機廠只能在排量更小，質量更輕的三缸機上尋求突破。
從歷史發展規律來看也是如此，70年代世界能源危機，四缸機開始展露頭角，並逐步取代了很多六缸機。從每年的沃德十佳引擎的獲獎情況來看，也能看出大家對小排量引擎的重視。
專業解讀三缸機
小慣量增壓器、直噴、氣門正時等技術的引進可解決三缸機馬力小的問題。至於抖動問題是不可能完全解決的，但是優化平衡還是可以有的。對於引擎的振動原因主要有2點：一是引擎工作過程的周期性變化（曲軸旋轉720度為一個循環）：進氣、壓縮、做功、排氣；二是機體運動的周期性變化：活塞上下往複運動和曲軸旋轉運動。具體內容如下：
引擎振動的根源是做功產生的扭矩波動，翻譯成人話：引擎做功行程即燃料在氣缸內燃燒，更準確應該是爆炸，既然是爆炸肯定會產生衝擊。理論上氣缸數越多衝擊的波動就越小，這個好理解就好像人的心跳一般：正常狀態下心率50的比心率70的振動幅度要大一點，因為單次供血量更多一點。
其次才是由於機體周期性運動產生的慣性力和其力矩引起的動平衡問題，包括力平衡和力矩平衡。蹺蹺板、槓桿都屬於同一平面內的平衡，動平衡是指多個平面的槓桿平衡問題。
理論分析：引擎可以簡化為曲柄連桿機構，連桿的往複直線運動和曲柄的旋轉運動產生的往複,旋轉慣性力，這些力又能產生相應的力矩，才是工作振動產生的主要原因。旋轉慣性力與力矩可通過配重來消除，往複慣性力矩則可以採用平衡軸來平衡。
其實三缸機與四缸機的區別不是很大，但是由於人對於8-12HZ的振動最為敏感，因為容易與人體的軀幹產生共鳴。恰恰三缸一階慣性力矩不等於0，其產生的振動在此頻率內，這就是為啥三缸機抖動問題最容易被人們反感了，不過這是可以平衡的，目前主流有幾種方案來平衡，下文我們以實例來解讀。
▲ 直列6缸引擎可以看成2組三缸
▲ 6缸引擎曲軸分布圖
不過六缸機在振動平衡是真的有先天優勢的，因為其看以看成2個三缸引擎，每個氣缸的配氣相位正好相差120度，往複慣性力和力矩在理論上剛好相互抵消平衡了，光從聲音渾厚程度就能驗證到這點，但是三缸和四缸真的沒有那麼誇張的差別了。
「振」已成往事？
在不久前的德國斯圖加特舉行的第十八屆國際最佳引擎大獎上，福特1.0T ECOBOOST、雪鐵龍1.2THP、BMWB38 1.5T等三缸引擎都在榜單上，尤其福特的1.0自打發布以來，一直能在各大引擎大獎上有其一席之地。難道是三缸引擎的振動已成歷史了？究竟如何，我們詳細分解。
1、福特1.0TECOBOOST
▲ 福特1.0引擎的NVH
福特1.0T ECOBOOST具備渦輪增壓、缸內直噴和可變氣門正時技術等主流配置，讓其可以擁有最大功率92kW、峰值扭矩170Nm的動力表現，堪比普通1.6L的自然吸氣引擎，特別是在振動優化上面有所突破，棄用傳統的平衡軸方式，因為傳統平衡軸不利於其結構緊湊性，成本也有增加。
▲ 福特1.0引擎非對稱飛輪
▲ 福特1.0引擎非對稱皮帶輪
採用的是偏心飛輪和非對稱皮帶輪，通過飛輪、曲軸皮帶輪上的此兩個力矩組合來平衡曲軸旋轉時候產生的慣性力矩。可以簡單地理解為負負得正，兩處看似不合理的結構放在一起卻變得十分合理，十分巧妙。從實際體驗來看振動基本沒什麼問題了，但是在引擎聲音的渾厚程度上有所欠缺，顯得比較單薄。
2、BMW1.5T
▲ BMWB38引擎總成
BMW的這台1.5T三缸B38引擎一直是BMW最頂尖科技的集成者，像世界首創的水冷純鋁製廢氣增壓器、四代Valvetronic電子氣門技術正時，氣門升程連續快速可調，甚至能採用缸內水噴射技術。可這些，都不是今天的主角，今天我們聊的是BMW的平衡功力。BMW的引擎在業內出來名，尤其是直列6缸機，要知道BMW6缸引擎上放一枚硬幣是可以不倒的，而B38可以看成是6缸N54引擎的減缸版。
▲ B38引擎單平衡軸平衡
▲ B38引擎MT車型另加皮帶輪和雙質量的飛輪綜合平衡
對於B38，採用的不僅是單平橫軸，還採用了偏心的皮帶輪和雙質量的飛輪（手動擋車型）。利用皮帶輪和飛輪外加平衡軸三者綜合來平衡曲軸的一階慣性力矩。效果？你坐到車內，有種誤以為汽車還未啟動的錯覺；站在車外，其「聲色」也和一般的四缸機器沒什麼區別。但1.5L的「飯量」，比以往的四缸自吸要低不少，那就好理解BMW為什麼要用三缸了。至於BMW指導雪鐵龍研發的1.2THP就不詳細介紹了，平衡技術類似。
▲ 單平衡軸
其實對於三缸引擎的平衡技術還有像雙平衡軸平衡法，過量平衡法等，對於技術的革新需要點時間來發展，畢竟少一個缸還是可是省了不少資源的。隨著環境的惡化和能源的緊張迫使我們必須做出改變，我們不能用自己過時的印象去阻止科技的進步。對於三缸機得罪了誰的問題，各位大神有什麼想說的，歡迎留言區一起討論。
本文為「吳佩頻道」原創，作者：張海明。
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