都说存在即合理，所以三缸发动机诞生的真正原因是？

　　不管市场上对于三缸发动机的评论是怎样，一个不容争辩的事实就是：越来越多的车企开始量产并使用三缸涡轮增压直喷发动机。

　　常言道，存在即合理。三缸发动机能够诞生并顺利融入市场自然有其独特的原因，我们不妨就来探讨一番：关于三缸发动机诞生的真正原因。

　　有必要先回顾一下涡轮增压直喷发动机的历史，虽然之前日本的微型车也有自然吸气的三缸发动机，但是最早的涡轮增压直喷三缸机是福特在2012年推出的Ecoboost 1.0T，该发动机连续多年获得世界十佳发动机的殊荣，评价很高。

　　可以说福特开创了涡轮增压直喷三缸的先河。后面紧接着跟进的最有影响力的有两个公司，一个是宝马一个是大众。

　　宝马最先开发了代号为B38的1.5L排量三缸增压直喷发动机，将增压直喷三缸机的排量提升到1.5L级别，这是之前不敢想象的事情。

　　尤其是作为豪华品牌更加让人不可思议。宝马的B38发动机是和B58(直列6缸)以及B48(4缸)共平台的产品。

　　大众在EA211 四缸1.4T的基础上开发了1.0T三缸机，也是EA211共平台的产品。

　　大众的这一做法是业界第一次在现有成功的4缸机平台上扩展开发3缸增压直喷发动机。

　　后面的事情我们都知道了，沃尔沃、捷豹、福特陆续都跟进了1.5L增压直喷三缸机的技术方案。

　　后面PSA的1.2L三缸，通用的1.0L 1.3L三缸机都陆续推向市场，可以说三缸机是在巨大的争议中遍地开花。

大众EA211系列四缸和三缸共平台的方案

　　总结来说，三缸涡轮增压直喷发动机机流行的原因，大致就是这样几点（按照重要程度排列）。

动力系统开发平台化的需要

　　在电气化的大背景下，各大汽车公司都意识到在这种情况下不适宜投资开发太多的发动机平台，而应该尽量压缩发动机平台，通过和电气化结合满足未来不同整车的动力需求。

　　而随着排放和油耗法规越来越严格，发动机燃烧系统开发和标定的工作量越来越大，而用户的需求又无法允许增加过多的开发周期。

　　在这种情况下，发动机工程师考虑，如果可以采用一个相对标准的燃烧系统模块，比如单缸0.5L作为基础单元，这样开发一套燃烧系统，稍加变化就可以产生不同的排量，比如宝马的3.0L 6缸机B58，2.0L 4缸机B48，1.5L 3缸机B38。

　　这样可以大大的缩短发动机燃烧系统方案开发和匹配标定的时间，而且可以缩减发动机平台，大幅度减少开发的周期和投入。

宝马的模块化发动机设计方案

　　另外，这种模块化设计还有一个明显的好处，模块化设计发动机的主要结构尺寸，缸径，冲程，缸心距，进排气门尺寸，缸体和缸盖高度，前后端面设计，进排气主要连接尺寸等关键尺寸可以统一。

　　这使得在一个生产线就能很容易的共线生产各个排量的发动机。以前不同排量非模块化设计的发动机也可以共线生产，但是对设计和工艺的要求都很高，需要生产线具备非常柔性的设计，投资非常大。

　　现在采用模块化设计，一切就很简单了。同时，多品种共线生产对于当今快速变化的市场需求的适应性很强，需求变化的情况下生产线总体效率会有非常大的提高。

　　其实像宝马和沃尔沃的模块化发动机平台甚至考虑和汽油机和柴油都是模块化的，虽然燃烧系统完全不同，但是发动机的主体结构和布局保持一致，这样可以非常方便的共线生产。

沃尔沃模块化发动机的方案（柴油汽油，三缸四缸模块化）

内燃机电气化的需求

　　三缸发动机有一个巨大的优势就是短，因为它比同等排量的4缸机要少一个汽缸。

　　这个优势给混合动力电机的布置留出了宝贵的前舱空间，尤其对于应用最为广泛的横置前驱发动机来讲，混合动力最大的挑战往往是在前舱布置电机很困难，三缸机正好解决了这个问题。

　　传统的P2混合动力布局上三缸机可以为电机留出充足的空间，下图是一个典型的三缸机P2混合动力布局的情况。

　　对于增程式混合动力方案，三缸机在布置上也有明显优势，下图是车和家的理想制造ONE的增程式发动机布置，可以看出前舱非常紧凑，1.2T三缸发动机很短，为电机的布置留出了空间。

　　另外，三缸机的缺点是振动比较大，振动的原理大家讨论的比较多了，其实用户感受最明显的是在怠速、启动以及停机过程中的抖动。

　　这些工况下发动机的转速都比较低，由于三缸机发火间隔大，振动的感觉会更加明显。三缸机的发火间隔是240°，比常规四缸180°的发火间隔要大很多。

　　而混合动力就可以好解决3缸机的这些问题。比如：用48V混动的话，首先取消了怠速就没有怠速抖动了。

　　同时，在启动的时候可以很快把转速拉到500rpm以上，然后直接输出扭矩车就开动了，不会感觉到启动过程的抖动。

　　停机过程48V电机可以采用电机来控制发动机转速平稳回落，也不会感觉到抖动。可以说三缸机和混合动力结合以后它本身固有的问题就都可以解决了。

　　可以说三缸机和混动是很好的互补关系，因此在各大汽车公司都在向电气化转型的过程中，三缸机就是一个非常有竞争力的技术方案了。

　　比如，国内最近买的最好的某品牌的轿车就标配1.5T三缸涡轮增压直喷发动机加48V混动，在配置上两者不可拆分，这样三缸机的抖动问题就完美的解决了。

降低油耗

　　发动机中摩擦阻力最大的是活塞和曲轴系统，占整个摩擦阻力的35%左右，3缸机比4缸机减少了一个缸，虽然同等排量下其他缸的尺寸会略大，但总体来讲摩擦阻力会有比较大的降低。

　　这对于降低油耗非常有利，为了满足越来越严格的油耗法规，在燃烧系统优化的同时选择三缸机来降低摩擦阻力成为很多汽车公司考虑的方案。

马勒关于内燃机不同部件摩擦阻力的占比

降低成本

　　为啥把降低成本排到最后，是因为成本降低其实没有大家想象的那么多。一般大家考虑少了一个缸就会减少四分之一的发动机成本，其实不是这样的。主要有两个原因。

　　第一，减少一个汽缸只是减少了运动部件，比如活塞、连杆、气门、喷油器等，但是缸体、曲轴、凸轮轴这些大件都只是缩短了尺寸，重量稍微减少了一些，成本降低远远达不到四分之一那么多。

　　第二，为了解决三缸机的振动问题一般还需要增加平衡轴以及平衡轴的驱动系统（齿轮或者链轮），另外曲轴前端一般还要增加较为复杂的减震皮带轮来降低曲轴扭转振动，这些相对于四缸机都是增加的成本，我测算过成本能降低10%左右，最多不会超过15%。

沃尔沃1.5T三缸机上平衡轴的设计

宝马B38三缸发动机平衡轴的设计

　　从上面的内容我们不难看出，三缸发动机能够在市场上流行开来，很大程度上是厂商出于对自身的考量而设计研发的。

　　不过，厂商也完全明白三缸发动机的缺陷，因此当下不少搭载三缸机的车型在设计研发过程中也产生了另一工序，那就是专门针对三缸机的隔音减震。

　　其实不论怎样，还是那句话，存在即合理，而且很多搭载了三缸机的产品也非常出色，不是么？

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