&p&先回答第二个问题，不是。&/p&&p&三缸机的振动是个老生常谈的问题，普通人谈虎色变，但对工程师来说，它却是个很好的设计，优缺点就不列举了，相关内容可参考@何先生的另一个回答。&/p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic2.zhimg.com/v2-dd69d453c84cb_180x120.jpg& data-image-width=&513& data-image-height=&370& class=&internal&&三缸发动机的优缺点都有什么？&/a&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-cfa460d9c7d164fbdcd3_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&922& data-rawheight=&922& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&922& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-cfa460d9c7d164fbdcd3_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&下面先对三缸机的NVH进行一些总结。&/p&&p&要解决三缸机的振动，首先要说清楚三缸机振动的来源。&/p&&p&原理@何先生已经有所说明，另外可以参考以下回答。&/p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic1.zhimg.com/a4eb9a2acc9ab182b340_180x120.jpg& data-image-width=&965& data-image-height=&668& class=&internal&&为什么 V10 发动机逐渐消失，而 V8 和 V12 没有？&/a&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic3.zhimg.com/v2-32ecee7aef2394fca73fe66_180x120.jpg& data-image-width=&800& data-image-height=&463& class=&internal&&Sleepy Lin：再也不用给六缸发动机「续命」了&/a&&p&简单的说，可以归纳成这样：&/p&&p&1.发动机的做功输出，实际上是活塞的往复运动（直线上的来回），通过连杆转换为曲轴的旋转运动，所以对于发动机内部来说，存在着&b&旋转惯性力，和往复惯性力&/b&。&/p&&p&2.从发火均匀性出发，三缸机的一个循环为720°，点火间隔通常就设定为240°，但是四缸机多了一个气缸，点火更密集，每间隔180°点一次，相同的转速下，会比三缸机更平稳，随手找了个视频方便理解。&/p&&a class=&video-box& href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/3634304& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-b48c25ace6f4862deeefefb4ac69e5a5_b.jpg& data-lens-id=&3634304&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-b48c25ace6f4862deeefefb4ac69e5a5_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/3634304&/span&
&/a&&p&3.曲轴为什么叫曲轴?因为它本身是轴，用于把发动机的动力输出到变速器，至于曲，则是因为除了主轴以外，还需要有连杆颈用于装配活塞连杆，确定不同气缸中活塞的相对位置，用以实现需求的发火间隔。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e4b3dd8babefc_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&852& data-rawheight=&480& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&852& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e4b3dd8babefc_r.jpg&&&/figure&&p&由于曲轴上的连杆大头等部件实际上都是旋转质量，在高速运动过程中为了达到动平衡，就需要设计平衡块与之平衡，并影响曲轴主轴承的负荷，曲轴和曲轴箱的弯曲负荷，总之，&b&旋转惯性力的问题可以使用平衡块解决。&/b&&/p&&p&4.活塞和连杆的往复惯性力和力矩，分为一阶和二阶，其中三缸机的一阶、二阶&b&惯性力&/b&是平衡的，但一阶、二阶&b&惯性力矩&/b&均无法自行平衡，而四缸机仅仅是二阶惯性力不平衡，此处不再解释。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-4bab4e7d7f2b7bda95fbb_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&515& data-rawheight=&301& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&515& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-4bab4e7d7f2b7bda95fbb_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&也就是说，三缸机与四缸机相比振动容易过大，&b&主要的问题在于往复惯性力矩&/b&。如下图所示，在同样的情况下，没有对平衡块进行优化设计时，发动机全负荷工作，这个效果在各个转速下可以导致噪声上升3-6dB。而前面所提到的，三缸机点火频率低带来的扭矩波动，也将进一步加剧整个输出链的振动。 &/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-eaf30fb6eb7ed0e6e9e4b8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&619& data-rawheight=&279& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&619& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-eaf30fb6eb7ed0e6e9e4b8_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&那么，三缸机的NVH目标应该如何设定呢？&/p&&p&既然大家习惯的是四缸机，只要三缸机能达到同级别四缸机的水平，也就足够优异了，而如果真的无法达到，适当的退让也不是不能接受，能差不多接近四缸机也可以，毕竟先天条件有差别。&/p&&p&要解决三缸机的NVH问题，可以从&b&声源、传递和被动衰减&/b&三个层面出发。&/p&&p&声源的话……&/p&&p&首先因为往复力矩不平衡这个是三缸机天生的问题，既然无法直接在设计上直接避免，所以只好另生一物与之抵消。如何抵消？既然曲轴这么转有问题，有另一根轴反着转，岂不是刚好抵消？&/p&&p&是的，这个东西，就是平衡轴。&/p&&p&但事实上，平衡轴的设计说简单简单，这就是确定的几何运动和力学问题，说复杂也复杂，&b&工程上的问题永远都有取舍，你明明知道完全解决这个问题的途径，可是你偏偏只解决了一半，原因只有一个------为了在其他方面得到更多。&/b&&/p&&p&增加平衡轴意味着整个系统的复杂程度上了一个台阶，运动关系、力学关系都是，哪怕是缸体或者机舱都要为此留足空间，而原本其他零件的空间如今被平衡轴霸占，就需要有另外的考虑，问题都是环环相扣的，最后还涉及到成本的上升。&/p&&p&一根平衡轴还无法完全解决三缸机的问题，一组平衡轴可能会在其他地方遇到问题，那么，只解决掉70%或者80%的振动，其他的部分另行考虑可好？&/p&&p&其他的部分是什么呢？&/p&&p&好了……我啰嗦了1200字终于回到了这个主题，但你们已经明白这个思路是怎么样的了。&/p&&p&其他还有什么办法？&/p&&p&从源头上灭掉这个振动，可以在曲轴的设计上下功夫，比如平衡重多预留一些余量，多包含的质量可以变形认为也是一根平衡轴。相反的，活塞连杆是不是可以做减重呢？&/p&&p&在曲轴活塞以外，还可以使用减震皮带轮。这种带轮一般分为内外两个金属层，以及中间的橡胶层。应用上很好理解，曲轴的动力传输到内圈，内圈通过橡胶层减震后再把动力传输给外层，从而过滤掉一部分振动，当外层继续将动力传递到水泵、压缩机等附件上时，就会好得多。 &/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-9ca7f756d6d21a67028ce_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&623& data-rawheight=&433& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&623& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-9ca7f756d6d21a67028ce_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&再就还有双质量飞轮。从发动机到变速器的输出，从刚性变成了柔性，其实和减震皮带轮有点类似，飞轮也分成两块，但中间依靠的是弹簧。一般弹簧分成软、硬两级。一级飞轮旋转时，旋转力开始压缩弹簧，压缩到一定程度时，弹簧把力传递给二级飞轮，不同的扭矩波动，弹簧就以不同的压缩量来应对，特别是在工况切换的瞬态过程，抖动的发生可以被柔性的弹簧吃掉。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-feb021b049a04692be38f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&930& data-rawheight=&687& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&930& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-feb021b049a04692be38f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&其他零部件的优化还有很多，NVH的性能和零部件需求总是一步步往下分解的，比如轴瓦、主轴承盖等等零部件的改善，可以相应的减小各个部位的噪声，但这个总体来说是共性的，不仅仅是三缸机在使用的降噪技术，在四缸机上也很常见，可是减震皮带轮、双质量飞轮和平衡轴，对三缸机来说意义更大一些。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-3e1ef756faa2b59_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&598& data-rawheight=&312& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&598& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-3e1ef756faa2b59_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&至于声音的传递路径，在整车上，发动机是主要声源，通过悬置将振动传递给车身，悬置就起到一个扩音器（发生共振），或者是消音器（隔振）的作用。要设计一个好的悬置，需要能够在各个阶次的模态上避开发动机的共振区间。&/p&&p&可以这么说，能够引起你共鸣的不可能只有一首歌，可能是几十首，但这几十首有大众的有小众的，我们常说的共振，实际上是你最容易听到的那首歌而已。&/p&&p&一个物体的共振频率其实有很多，遇到每个特定的频率时，它会被激励出不同的运动形态，也是如此。在设计悬置时，我们考虑的是，尽可能避开影响最大的那几个频率。理论上四缸机也有相同的情况，但这里有两个问题，一个是功率实际上与扭矩转速成正比，三缸机天生缺一缸，为了达到相同的功率，额定转速可能要比四缸机略高一些，比如四缸机额定转速是5500rpm的话，三缸机可能就要到6500rpm，第二个是前面提到的相同转速下，点火频率不同的问题，三缸机在这里的设计上有其特殊性，另外一位知友也已经提到了。&/p&&p&当然，关于模态，悬置只是比较典型的一个零件，包括其他种种结构件，比如形形色色的支架、车身，都可以作为传递路径存在，那么都有这个优化过程。&/p&&p&再还有标定上的优化，一个是发动机本体的标定，比如适当推迟点火提前角，降低缸内爆发压力，从而减小燃烧噪声，但是这个策略的后果是性能的变化和油耗的升高，需要在三者之间得到折中。还有就是整车上的匹配标定。比如下图是一台三缸机+CVT的整车匹配标定map，APS是指油门传感器，优化后booming可以有7-8db的降低。和前面一样，四缸机也一样有这些过程，但三缸机有其特殊性。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-5ecb98aabebf3c_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&646& data-rawheight=&589& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&646& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-5ecb98aabebf3c_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&最后是一些被动性的，让声音衰减的方法。也就是，实在无法从源头上消灭的，就掩耳盗铃吧！这就很好理解了，发动机的装饰罩盖啊，车门上的密封条啊啥的……大家都懂的了。&/p&&p&什么？常见的三缸机有啥？都用了啥？还要我举几个例子？&/p&&p&好好……&/p&&p&比较常听的一般是福特ecoboost1.0TGDI，宝马1.5T，还有标致PSA 1.2THP，就以PSA1.2T为例，除了平衡轴外，也用到了前面提到的双质量飞轮、减震皮带轮，其他的还有浸油式皮带（正时皮带经过机油润滑冷却后可静音）+集成排气歧管（可降低排气系噪音）+非圆正时齿轮（可降低正时系统振动），等等。&/p&&p&三缸机用于改善NVH的技术海了去了，当然就是和前面提到的一样，其实这些技术在四缸机上一样也用，只是三缸机有其特殊性，要求更高就是了，不要看三缸机少了一个缸省成本，基于当前的市场需求，三缸机的优势注定其在未来三五年内，只会多不会少，而要在NVH上达到和四缸机一样的效果，需要投入更多的技术来解决，并不是所谓的廉价方案。&/p&&p&总结一下，不要看不起三缸机，狠起来它要打很多人的脸的。&/p&&p&&/p&&p&&/p&&p&&/p&
先回答第二个问题，不是。三缸机的振动是个老生常谈的问题，普通人谈虎色变，但对工程师来说，它却是个很好的设计，优缺点就不列举了，相关内容可参考@何先生的另一个回答。 下面先对三缸机的NVH进行一些总结。要解决三缸机的…
&p&开始今天的内容前先说点题外话，发动机标定科普系列写到现在大体上把基础内容写完了，剩下的内容大多需要一定的专业知识才能了解个大概，很难起到科普作用，所以该系列准备暂时停更一段时间。将来准备以收集坊间谣言并加以批驳的形式来写，以后会开一篇专栏收集谣言，有兴趣的可以到那篇专栏下面留言。&/p&&p&然后言归正传，我在Moter Fan这本十一区的汽车杂志上看到一个科普性质连载专栏，叫做汽车讲堂（車の教室）。这个专栏的内容十分优秀，但由于语言问题国内的汽车爱好者很少有能够看懂的，所以我就准备把这个专栏的内容进行中文化并补充一些个人解说，希望能提升一下我国汽车爱好者的姿势水平，让大家不至于被一些喜欢胡说八道但又蜜汁自信的自媒体忽悠。&/p&&p&下面是正文&/p&&p&==============================&/p&&p&对一些大家似懂非懂的汽车基础常识，我们请来了一些汽车公司（OEM）的现役工程师来开设这个从汽车的基础开始学起的讲座。讲师们都是来自各个OEM不同专业领域的真正的设计者。首先我们从简单的内容开始。发动机的基础篇。 -----卷首语
&/p&&p&主持人 ：读者老爷们大家好。这里是从基础开始学习汽车知识的汽车讲堂。虽然说名义上叫讲座，但其间会有许多业界大佬之间的问答和闲聊环节，大家不需要太过严肃只要放轻松地享受这个讲座就行了。&/p&&p&我先来介绍一下讲师阵容。A桑是在国内OEM A公司工作的车辆开发责任人，chief engineer。B桑是国内OEM B公司车辆开发部的悬架设计者，C桑是国内OEM C公司发动机设计部门中某个由数名工程师组成的team，这里为了方便起见我们姑且把他们称为C桑。&/p&&p&……【省略一堆没用的废话】……&/p&&p&C ：发动机的基本篇我们想从【功率】和【扭矩】开始谈起。&/p&&p&主持人 ：林正义老师曾经发表过【汽车不是靠扭矩，而是靠功率跑起来的】这样有些不符合一般人认知的发言呢。&/p&&p&C ：福野桑（主持人）你曾经在其他文章里经常用到【这台发动机扭矩充沛】【扭矩贫乏】这种表述方式，但实际上牵引车辆的驱动力是通过齿轮进行过减速增扭的（译者按：轮上扭矩不等于发动机曲轴输出扭矩）。详情请参见图1～图3。根据减速比的设定不同，（轮上）扭矩会发生变化。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-a3a73cba145d69e87801_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&886& data-rawheight=&192& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&886& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-a3a73cba145d69e87801_r.jpg&&&/figure&&p&（横轴是发动机转速，纵轴是发动机扭矩。右边角落的双曲线是功率曲线。左图是三条初始发动机外特性曲线，这三台发动机的最大功率相等，但①和②的最大扭矩比③低。但我们只需要在①上加一个变速器给它减速7%，它就能够具有和③同样的最大扭矩了。同样的道理，我们只需要给②减速10%它在整个转速区间的扭矩就都能超过③。所以发动机扭矩不能直接拿来评价车辆（加速）性能。）&/p&&p&主持人 ：扭矩的单位是Nm或者kg·m这样带着距离单位的。很容易会被大家误认为这是功的单位（力?距离），但并不是这样的吧？&/p&&p&C ：对于转动物体的扭矩来讲，m是指转动半径。使用相同的力时，半径越大，根据杠杆原理扭矩也就越大。Nm的m是指杠杆的杆子长度。力?半径=扭矩。扭矩不是功而仅仅是【力的一种表现形式】。再举个例子，我们推一根静止不动的杆子时，只存在扭矩这个概念，但一旦杆子动了，换成车子来讲也就是只要车子动了，因为力?距离=功，这时候就不单单只存在力，而是力作用于车并对车做了功。进一步讲，根据牛顿第二定律，【力=质量?加速度】，也就是【力÷质量=加速度】，车重一定的前提下力越大加速度越快。&/p&&p&主持人 ：这种情况下的【力】是指通过齿轮减速增扭后的值吧？&/p&&p&C ：是的。对于车子来说称之为【驱动力】更合适。质量一定时驱动力越大加速性能越好，相同时间能移动的距离也就越长。其实也就是说我们讨论加速性能时直接跳过了【功】的阶段，直接进入【功率】的阶段了。功率是表征做功效率的单位。刚才我讲的这些就是林先生所说的【汽车不是靠扭矩，而是靠功率跑起来的】的原理了。&/p&&p&B ：经常有【功率是扭矩乘以转速的计算值】这种写法，这里所说的转速是rpm = Revolution Per Minute（每分钟转速），也就是单位时间的转速，准确来讲功率 = 扭矩?旋转速度。&/p&&p&C ：是的，的确是旋转速度。概念上来讲力乘以速度也就是功率。&/p&&p&A ：顺便我想问一下最新的发动机测功机的结构是怎样的。以前的发动机和测功机是通过传动轴相连，测量发动机动力的时候（测功机会对发动机）施加制动力以保证转速维持一定，然后再把这个制动力换算成扭矩。&/p&&p&C ：（现在的测功机）基本原理也差不多。现在的测功机的输入输出轴的一部分变细了，我们用传感器测量这一部分产生的相对扭转角度后换算成（发动机）扭矩。&/p&&p&A 和PS（Power Steering 电助力转向）的扭杆传感器（torsion bar sensor）一样呢。&/p&&p&B 也就是说测功机直接测量的是扭矩而不是功率。&/p&&p&主持人 发动机公告值上写的是全开·全负荷的最大（扭矩）测量值，拿我们就不管达到这个值需要的时间了吗？&/p&&p&C 和时间无关。极端点说无论达到这个最大值要花几分钟，最大值就是最大值。虽然实际上自吸发动机几乎只有一瞬间会输出最大值，涡轮增压发动机也有涡轮迟滞。&/p&&p&主持人 懂了。&/p&&p&C 使汽车加速的驱动力会根据齿轮比而变化，虽然有些偏离主题，但我想聊一聊齿轮比的话题。车重，扭矩，功率相同时，齿比越低虽然加速度越快，但通过通一个减速比能够到达的最高时速也会变低（译者按：因为相应的减速后的发动机最大转速也变低了）。同样加速到50km/h，高齿比的齿轮使用发动机的低转速区域，低齿比的齿轮使用高转速区域。所以（讨论车辆加速问题）不仅仅是转速，车速也很重要。但无论如何只看扭矩除以车重得出的扭矩-车重比是无法讨论加速性能好还是不好的。&/p&&p&主持人 懂了。&br&=====================================&/p&&p&由于这个专栏实在太长，今天就先翻到这里了。如果有什么看不懂地方可以留言我到时候加一些注释到正文里。&/p&
开始今天的内容前先说点题外话，发动机标定科普系列写到现在大体上把基础内容写完了，剩下的内容大多需要一定的专业知识才能了解个大概，很难起到科普作用，所以该系列准备暂时停更一段时间。将来准备以收集坊间谣言并加以批驳的形式来写，以后会开一篇专栏…
&p&接上回&/p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& class=&internal&&张文川：汽车讲堂 第一回 发动机的基础① 功率和扭矩之其一（上）&/a&&p&C : 如果是自然吸气发动机大概1L排量能产生100Nm的扭矩，如果把速比降低，虽然能够提升加速性能，但这个加速度却难以为继，因为车子还没加速多久发动机转速就会上升到极限（译者按：上一篇提到过，速比越低，相同车速下发动机转速越高）。所以我们如果想提升动力性能，正确的做法是一方面提升发动机功率，另一方面还需要提高发动机的极限转速。如果是涡轮增压或者机械增压发动机的话，我们还可以通过增压的方法来提升扭矩。但是大家可能知道，这些发动机在没有增压的状态下升功率还要低于普通的自然吸气发动机。（译者按：因为增压发动机的压缩比低）&/p&&p&A ：增压发动机的增压压力也很重要呢。&/p&&p&C ：是的。就像不看排量（只看扭矩）我们不能判断一台发动机的性能好坏一样，如果不看增压压力我们也没法判断增压发动机的好坏。&/p&&p&主持人 ：但这个很难做到呢。因为各个汽车OEM并不公开增压压力。&/p&&p&C ：不管怎样，在这里我想说的是，仅仅全油门加速这一个性能，它也是和扭矩，功率，速比，车重，动力总成控制等要素相关的。这些要素相互作用，才能产生加速或者说加速感。&/p&&p&主持人 ：是的。&/p&&p&C：为了深入讨论这个话题，我找了两台扭矩车重比（TWR）差距很大，但功率车重比（PWR）基本相同的车子做了一个比较。这两台车分别是2000年左右的保时捷911增压版和法拉利360modena。&/p&&p&A ：真是令人怀念啊。&/p&&p&C ：那个时代还没有很复杂的控制程序，所以这两台车能很直接地展现出发动机的性格，所以我觉得拿这两台车作比较是很合适的。因为没有准确的数据，所以我就粗略地读取了当时的发动机性能曲线数据，仅供参考。&/p&&p&主持人 ：这张图里地PWR和TWR是功率和扭矩除以车重得到的值吧？也就是单位车重的扭矩和单位车重的功率。&/p&&p&C ：下面这张图是911增压款和modena的发动机性能曲线图，四驱的911增压款车重要重100kg，所以我们把这个因素也考虑在内。纵轴不是寻常的扭矩或者功率值，上图是PWR，下图是TWR。同样是3.6L的发动机，911因为增压了，所以最大扭矩超过modena50%以上。除以车重以后差距就更大了。但是这两台车的PWR几乎相等。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-564fa12c7b5c3ba50a789f4d7d4f9ee7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&628& data-rawheight=&769& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&628& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-564fa12c7b5c3ba50a789f4d7d4f9ee7_r.jpg&&&/figure&&p&B ：TWR这张图里PWR=0.28ps/kg的等功率双曲线正好穿过法拉利8400rpm的地方呢。&/p&&p&C：下图是各个速比下扭矩被放大后的状态，这张图描述了加速度和车速之间的关系。左侧的纵轴是加速度m/s2，也就是各个挡位下被放大后的扭矩除以车重的数值。这里记作驱动力车重比。横轴是车速&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-69f3aa97d2b55be7a0c536_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&701& data-rawheight=&475& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&701& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-69f3aa97d2b55be7a0c536_r.jpg&&&/figure&&p&主持人 ：也就是刚才我们提到的，根据牛顿第二定律，【力÷质量=加速度】。&/p&&p&C ：当然这是无视了传动损失和空气阻力的理论加速度。顺带一提，重力加速度是9.8m/s2，所以纵轴的【9.8】处即为1G的加速度。&/p&&p&主持人 ：原来如此。两台车在一档的时候加速度都超过了1G欸，尤其是911增压款大概又1.6G左右。&/p&&p&B
：但我们要知道，实际上即使是四驱，也不可能产生超过轮胎和路面的μ（摩擦力μ是由轮胎和路面决定的）的加速度。&/p&&p&C ：一挡的时候四驱+RR（后置后驱）的保时捷摩擦阻力更大，所以它用了低速比产生了更高的加速度。然而自然地它的加速度没法得到保持。一档加速到60km/h的时候就不得不换挡了。而modena能够一档加速到75km/h。二档的时候辆车的最大加速度差就一下子变小了，三档以上的各个挡位高转速区域的加速度两车基本相等。起码没有发动机单体扭矩或者TWR的差距这么大。&/p&&p&主持人 ：原来如此。这两台车高转速区域的加速度基本没有什么区别啊。&/p&&p&C ：是的。然后各个挡位的斜线是功率车重比和车速的关系。驱动力根据挡位不同变化很大，但功率却不一样，无论车速是几公里，每个挡位最终都会去到相同的PWR。因为这个原因，车辆的设计人员不以扭矩而是以功率来讨论车辆性能。&/p&&p&A ：车辆企划阶段向发动机设计部门提出的性能要求也是功率。不会提出扭矩要求。不过看了刚才那个图我们能发现无论是911还是modena的功率都能够连成一条线呢。发动机扭矩和齿比的设计很完美啊。&/p&&p&主持人 ：能详细解释一下吗？&/p&&p&B ：我也画了一些驱动力和车速的图。因为【功率=驱动力×速度】，功率不变时，速度上升以后驱动力就会下降。我们以纵轴为驱动力，横轴为车速，就能够画出图中虚线这样的单调递减的双曲线。日产的leaf因为用的是由逆变器控制的交流电机，即使没有变速器也能从起步开始就连续加速到最高车速，理论上它是可以沿着等功率曲线一直保持加速的。这是一种完全不会失速的最有效率的加速方法。我们再来看看911GT3，它是一直加速到上限转速后换挡，换挡后扭矩没有断崖式下跌，而是十分平滑地连接了起来。我们能看出来它对极限转速和齿比进行了设计。这台发动机把扭矩曲线开始下降的高转速区域很好地进行了连接，实现了和leaf一样沿着等功率曲线的全油门加速。本田的S600在这一点上做得更好。然而丰田86因为搭载的是扭矩平台很窄的自然吸气发动机，为了提升低扭利用了进气脉动，所以4200rpm左右的扭矩会有一个低谷。每次升档的时候驱动力都会下降，加速效率非常差。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ecf3d0e68c00cd30c3e1e_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&808& data-rawheight=&771& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&808& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ecf3d0e68c00cd30c3e1e_r.jpg&&&/figure&&p&A ：这样的发动机搭载在运动型车上被送到试验部去的话，一定会被试车手说”把扭矩的坑填好，把每个速比的扭矩都连起来让它能够按等功率曲线跑“把。但是像86这样每个挡位换挡以后扭矩都会再度上升的发动机，因为功率会不停地下降上升，坊间称之为”二段火箭“，评价反而很好。&/p&&p&主持人 ：大家都很喜欢这种故意营造出加速感的发动机呢。”好像坐在凸轮上“”二段火箭“这些都是一种文学表现手法，但不知何时就变成了“这是一台好发动机”的判断标准了。语言的力量真可怕。&/p&&p&C ：所以说扭矩这个词的用法非常重要。&/p&&p&主持人 ：您还记着呢（笑）。正如您所说。这一回我们讲了“油门全开”的话题，下回我们来谈一谈油门半开的话题，节气门特性。&/p&
接上回C : 如果是自然吸气发动机大概1L排量能产生100Nm的扭矩，如果把速比降低，虽然能够提升加速性能，但这个加速度却难以为继，因为车子还没加速多久发动机转速就会上升到极限（译者按：上…
&p&这一回是功率和扭矩系列的第二讲，内容是自然吸气发动机部分负荷（可以简单理解为地板油以外的油门深度）时的动力特性。&/p&&p&主持人 ： 上一回我们讨论的是全负荷（可以理解为地板油）下的扭矩和功率，这个月我们的话题是partial throttle = 部分负荷下的动力特性。&/p&&p&C ： 因为涡轮增压发动机和自然吸气发动机的特性完全不同，涡轮增压发动机我们就留到下回在讲，这一回我们暂且把讨论的内容限定为自然吸气发动机。发动机扭矩从原理上来讲和发动机转一圈能吸入的空气量成正比。所以我们可以说【发动机最大扭矩大体上和排量成正比】，自然吸气发动机大概1L排量能产生100Nm的扭矩。我们先排除节气门的控制或者进气管和排气管的谐波进气控制等要素，仅仅考虑发动机本体的动力特性的话，随着发动机转速的上升，完成一个四冲程的速度会越来越快，也就会导致曲轴旋转一圈能够吸入的空气量越来越少，于是扭矩就会随着转速的上升而降低。当然，因为单位时间的燃烧次数增加了，功率（功率=扭矩×转速）会逐渐上升。随着发动机转速上升，进气的平均流速也会逐渐上升，但在0.5马赫，也就是音速的一半左右会发生叫做【choked flow】的现象，气流的流动进入临界状态，即使增加压差空气流量也不会继续上升。因此进气流速一旦超过choked flow的极限，扭矩就会急剧下降。低转速时扭矩曲线是一条平缓下降的曲线，随着转速上升，一旦到达choked flow极限扭矩就会急剧下降，这就是发动机的扭矩特性。&/p&&p&主持人 ： 原理上来讲就是一直到choked flow极限位置扭矩曲线都基本是平缓的喽？&/p&&p&C ： 是的。这种状态下发动机是一直保持着全开的，我们可以利用choked flow这种现象来控制发动机的动力。这就是节气门的作用。我们在进气管的上流设置一个节气门，把进气管的开口面积缩小，这样一来即使是低转速进气流速也能变得很快，从而产生choked flow现象，从而限制扭矩的输出。&/p&&p&A ： 您的说明让我大开眼界。原来是这么一回事儿啊。&/p&&p&C ： 赛车有一个通过限制进气管管径来控制动力的叫做&i&Restrictor&/i&的机械装置，节气门的作用其实和那玩意儿一样。流速×面积=流量，相同流速下我们可以通过控制面积来控制流量。&/p&&p&主持人 ： 发动机的动力和转一圈吸入的空气量成正比，只要进气流量可变那么动力就是可变的。节气门某种意义上也就是可变的Restrictor。是这么回事吧。&/p&&p&C ： 是的。那么我们通过节气门控制进气时，实际上扭矩曲线是如何变化的呢？请看图1。这是发动机扭矩的特性图。我用的是20年前没有各种可变机构以及电子控制的自然吸气发动机的实际数据。最上面的红色曲线是节气门全开时的扭矩曲线。因为发动机有进气惯性，所以一开始扭矩会往上升。假设我们装上很长的进排气管，那么到发动机最高转速为止的转速区间，会发生好几次进排气气流谐振的现象，因此扭矩会发生几次起伏，我们就可以画出一条像骆驼的驼峰一样的曲线。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c6d9eeaebbbe17d3f8fdb_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&832& data-rawheight=&387& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&832& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c6d9eeaebbbe17d3f8fdb_r.jpg&&&figcaption&图1&/figcaption&&/figure&&p&讲师 ： 哦哦哦。&/p&&p&C ： 假设进气压力为定值，而且进气压力和转速上升无关一直保持定值的话，原理上我们可以保持全开时骆驼状的扭矩曲线形状，只控制扭矩的大小。但是通过调节节气门减小开口面积来实现choked flow的这种方法，随着流速上升进气压力会逐渐下降。而且下降的幅度会随着开口面积变小而变大。&/p&&p&主持人 ： 图1里有【节气门开度】为10%，25%，35%，50%的时候的扭矩曲线，但实际车辆行驶过程中，比如说节气门开度一直保持25%然后慢慢加速的话，随着发动机转速上升扭矩会一直下降啊。如果是油门全开的话转速即使上升扭矩也不怎么下降，油门开度小的部分负荷的时候随着转速上升扭矩却下降地很快。而且油门开度越小扭矩下降地越快。&/p&&p&C : 是这样的。换句话说全负荷（节气门全开）的时候车子是沿着等扭矩曲线跑，部分负荷（partial throttle）是沿着等功率线跑。&/p&&p&主持人 ： 这种想法很有趣啊。部分负荷的时候虽然扭矩随着转速上升而下降，但是随着转速上升单位时间的燃烧次数增加了，我们可以沿着等功率线行驶。&/p&&p&C ： 稍微扯点别的，实际上柴油发动机的特性并不是这样的。柴油机是根据油门深度来控制plunger pump的活塞行程的，直接通过发动机转一圈的喷油量来控制动力。所以原理上来讲只要油门深度保持不变，就能通过不同节气门开度实现和全开的扭矩曲线相同的扭矩值的增减。&/p&&p&主持人 ： 您说过如果汽油机的稳压罐的压力能保持一定，就能实现扭矩曲线不变只是改变数值大小，柴油机的特性和那个是一样的吧。&/p&&p&C ： 如果发动机具有扭矩一定的特性，那么即使油门开度保持不变车速也会不断上升。使用节气门来控制动力输出正好弥补了这个问题。所以柴油机其实也会通过调速器来使得部分负荷时扭矩可以随着转速上升而下降。但是实际开过柴油车的人就知道即使油门保持一定，我们还是能感觉到会有加速感。&/p&&p&主持人 ： 倒是第一次听说这个现象。好像柴油车的确有这种感觉，但我没想到着是因为控制动力输出的方法不同导致的。&/p&&p&（待续）&/p&
这一回是功率和扭矩系列的第二讲，内容是自然吸气发动机部分负荷（可以简单理解为地板油以外的油门深度）时的动力特性。主持人 ： 上一回我们讨论的是全负荷（可以理解为地板油）下的扭矩和功率，这个月我们的话题是partial throttle = 部分负荷下的动力特…
&p&&/p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& class=&internal&&张文川：汽车讲堂 第二回 发动机的基础② 功率和扭矩之其二（上）&/a&&p&（接上回）&/p&&p&B 换句话说，汽油机在部分负荷（partial）时保持节气门开度一定行驶的话，因为随着车速上升扭矩会下降，这也可以说成是起到抑制车速上升的作用了吧；反之随着速度下降扭矩会上升，这也可以说成是起到了阻止车速下降的作用吧。&/p&&p&C 是的是的。就像您说的这样，我们来看图。因为汽油发动机具有在部分负荷行驶时自动抵消行驶阻力变化的扭矩特性，所以在一定车速范围内只要保持加速踏板不动就能保持匀速行驶。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-60cc90d4a5e22ecb9e3179_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&653& data-rawheight=&593& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&653& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-60cc90d4a5e22ecb9e3179_r.jpg&&&/figure&&p&A 说点有意思的，我爸妈曾经问我“我们把家里的车置换成k-car以后发现完全爬不上坡啊，你有什么办法吗？”。于是我坐在副驾观察了他们的驾驶方式后发现，他们是一直保持着相同的油门深度在开车，如果就这样一直保持着相同的油门深度去爬坡，当然车速会越来越低啊。&/p&&p&“所以说多踩点油门就行了啊！”“原来这样就行了啊。”发生了这样的对话。&/p&&p&很多开车规矩的人常年都是按法定车速匀速行驶，所以开车的时候油门基本都是保持不变的，他们很可能已经把油门潜意识当成车速调节装置了。所以一旦换成开没什么动力的k-car，很可能就不知道如何是好了。&/p&&p&B 不最近汽油车反而在用和柴油车一样的等扭矩控制呢。&/p&&p&主持人 是这样吗？&/p&&p&B 好像是叫做“基于扭矩需求的控制（torque demand）”吧，保持油门深度一定行驶的时候发动机的节气门会不停打开，来保证行驶中扭矩是一定的。&/p&&p&（&b&译者按：但实际上B的说法是错的，一般toque map是根据车速和油门深度决定的2次元map，所以即使油门深度一定，车速发生变化后要求扭矩是会发生变化的。B可能并不太懂发动机控制&/b&。）&/p&&p&C 在“运动模式”下用这种控制的车子现在变多了。这是一种根据油门开度和踩油门的速度来推测驾驶员的要求扭矩，从而根据要求扭矩来决定节气门开度的控制逻辑，其实这原本是为了能把ESC控制的扭矩请求直接反映到发动机扭矩上而开发的控制。&/p&&p&主持人 原来如此。那么如果让节气门开度能够不受油门深度限制随意打开，即使保持油门深度不变也能像柴油机和涡轮机一样不停地加速喽？这样一来汽车评论家们就会发出“哦哦哦部分负荷的加速性能也很好啊”这样的赞叹了吧。&/p&&p&C 的确是这样（笑）。能得到称赞诚然很好，但如果他们在报道里写“这台发动机很好！”这样的东西的话其实是完全搞错方向了。应该写上“这台发动机的控制逻辑很优秀”（笑）。&/p&&p&A 这能叫“好”或者“优秀”吗？我只会觉得很不自然。&/p&&p&B 如果是很极端的介入好不好的确值得商榷，但比如高速过弯我们需要边操作油门边让轮胎处于摩擦圆的极限行驶，如果不是torque demand，即使是同样的油门深度，发动机转速越高，输出的扭矩越低，根据转速不同我们不得不改变油门深度。如果使用基于扭矩的控制，那么输出的扭矩就和转速无关仅和油门深度有关了。能够只用油门来控制扭矩的话，高速过弯就会变得更容易了。&/p&&p&主持人 我们先把后面的话题提前来讨论 ，请告诉我蝶阀节气门的特性。&/p&&p&C 进气管是圆筒形的，内部带有用轴支撑的圆板形状的节气门阀体。通过沿中心轴旋转阀体可以改变进气管的投影开口面积，这就是蝶阀节气门。下图是节气门阀体的角度 （= 节气门开度）和开口面积的关系示意图。如图所示，节气门刚开的时候开口面积的变化比较平缓。但是，”发动机启动+节气门全关“的情况下，也就是怠速或者发动机制动的时候，发动机虽然在吸气但节气门却基本是关着的，这样一来节气门进气门之间的进气管内是负压。稳压罐的内压在怠速时大约是-0.7个大气压，发动机制动时大约是-0.9个大气压。这种状态下节气门只要稍微打开一点，因为压差很大，空气就会一口气流入发动机。所以节气门刚开始打开的位置扭矩会迅速上升。另外，节气门的开度范围一般在0度到80~85度，但节气门开度在8度左右（10%左右）的时候稳压罐内压就只有-0.5个大气压了，从那以后压差会逐渐减小，扭矩的变化也会变缓。也就是说节气门本身具有前段快速上升的扭矩特性。现在的发动机为了提高动力都把节气门阀体的口径扩大到极限，节气门开度大约在40度≒50%左右的时候空气流量就和全开基本差不多了。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f69fb8c8e1c716f5c15b986bdf137b7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&442& data-rawheight=&289& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&442& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f69fb8c8e1c716f5c15b986bdf137b7_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&
（接上回）B 换句话说，汽油机在部分负荷（partial）时保持节气门开度一定行驶的话，因为随着车速上升扭矩会下降，这也可以说成是起到抑制车速上升的作用了吧；反之随着速度下降扭矩会上升，…
&p&谢邀。&/p&&p&还记得大学《发动机原理》教材里写到，汽油机的效率一般介于25%-35%之间，而现在，丰田的Dynamic Force发动机的效率已经突破了40%。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-a2fa997cd9d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1217& data-rawheight=&675& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-52a16fd24ebd3f81d5a7e_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1217& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-a2fa997cd9d_r.jpg&&&/figure&&p&懂的人自然知道，这”区区”几个百分点的提高是多么不易。这倒不是说提高效率的理论有多么高深，恰恰相反，相关的理论研究已经算是比较透彻了，提高效率的方向就是尽可能的让真实循环接近理论循环。直观地说，就是要想尽办法提高有效功、降低机械损失、冷却损失、泵气损失等各类损失。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ef03ff493b313e27b4cb40b280c9a6bb_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1730& data-rawheight=&873& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-39f11eb6b64f0b27b43c6d968e63bede_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1730& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ef03ff493b313e27b4cb40b280c9a6bb_r.jpg&&&/figure&&p&而其中的不易，主要体现在如何用工程手段，在量产产品中实现对物理极限的逼近。为此，汽车厂商也是使出浑身解数、锱铢必较地跟热效率”死磕”，特别是日系品牌在这一方面所做的研究与宣传都非常引人注目，不过这并不代表，欧美品牌就没在这上面努力。&/p&&p&面对更严苛的排放法规和更严峻的成本挑战，厂商们的一个共识就是，从单缸入手研究整个发动机，根据车辆的需求匹配组合，实现最佳燃油经济性、动力性、排放性能。同时，提高不同排量发动机的零件通用率、缩短开发周期、降低开发成本，而不同厂商给出的答案也有所不同。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&模块化+单缸固定——宝马的选择&/b&&/p&&p&在欧系品牌中，宝马发动机研发部门给出的答案是”模块化”。&/p&&p&风华正茂的四缸涡轮增压发动机N20提前”退休”，被基于模块化理念开发和生产的B系列发动机取代，体现了宝马推进发动机模块化的决心。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-4ee4ec149f56c6ec3aab47f2b22fb475_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&1879& data-rawheight=&1228& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-00fd3119acb9bcd7d1c0206_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1879& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-4ee4ec149f56c6ec3aab47f2b22fb475_r.jpg&&&figcaption&提前”退休”的N20发动机&/figcaption&&/figure&&p& 宝马的具体做法便是将单缸容积和缸径固定之后，进行模块化开发。宝马采用了行程大于缸径的设计、0.5L的单缸排量，于是就有了我们看到的1.5L的3缸B38，2.0L的4缸B48和3.0L的6缸B58以及几款柴油发动机，其中B38和B58还双双获得过沃德十佳发动机大奖。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-820daa9f748ccd9a2e4ca7f4e8906f96_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&1603& data-rawheight=&1411& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-3e5fa6b6aba_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1603& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-820daa9f748ccd9a2e4ca7f4e8906f96_r.jpg&&&figcaption&B38发动机&/figcaption&&/figure&&p&关于0.5L的单缸排量，流传最广的说法是十几年前，一群德国某大学的科研人员发现0.5L是内燃机最佳的单缸排量，因为单缸排量0.5L，加上行程&缸径的设计，使燃烧室的面容比(内表面积/体积)达到最小，改善燃烧过程，降低冷却损失，从而提升热效率。&/p&&p& 下面这张图可以告诉我们单缸排量（活塞冲程X直径）和燃油耗改进比例（可以简单粗暴理解为“燃油效率”）的关系。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d221fff7f91bd36e614186_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1318& data-rawheight=&789& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-63d5dd1b585cad186c58f4be03b684c0_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1318& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d221fff7f91bd36e614186_r.jpg&&&/figure&&p&实验表明，在相同工况（BMEP有效缸内压力，可以简单理解为“输出功率”）下单缸排气量越大，燃油效率越高。综合考虑其他因素，就存在一个最优的单缸排量。比如，4缸发动机有着结构紧凑、开发制造技术成熟的优势，为了获得较大的功率输出，使得单缸0.5升的2.0升4缸发动机成为最佳的方案。&/p&&p&同时，从布置的角度来讲，较小的缸径让整个缸体的长度得以缩短，但缸体高度增加的并不多，所以行程大于缸径的设计也是发动机小型化、轻量化的优化选择。&/p&&p&另外一个非常重要的因素是：成本。通过固定单缸排量和尺寸，采用模块化叠加的开发模式，宝马在B38/48/58这几款发动机上实现了60%的零部件通用率，因而大大降低了研发和制造成本，进而实现降低整车成本，满足消费者既追求性能又追求性价比的消费诉求。&/p&&p&除了技术和成本上的因素之外，采用0.5L单缸排量组成1.5L/2.0L/3.0L这样的组合还有”配合”排量相关税费的考虑，比如德国和中国都以车的排量划分区间来执行收税，中国进口车税率：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bc1e06cf2d5afdae0359d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&small& data-rawwidth=&1158& data-rawheight=&2171& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-dac80c9f84a83b1da8bbed9_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1158& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bc1e06cf2d5afdae0359d_r.jpg&&&/figure&&p&以宝马为例，B38的排量为1499ml，B48排量为1998ml，恰好都略小于相应排量级区间的上限，充分利用规则节省了税费。&/p&&p&&b&单缸最优:通用的答卷&/b&&/p&&p&同样是从单缸着手，但不同于宝马采用固定的单缸排量和尺寸，通用是以更综合的角度去诠释”单缸最优”。比如那套搭载在凯迪拉克XT4车型上的通用全新2.0T可变涡轮增压发动机就是采用这一理念打造的，据悉未来这款最新的发动机还会跨品牌进行全面推广应用。&/p&&p&前面提到过单缸最优排量，让我们再看一次这张图:&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d221fff7f91bd36e614186_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1318& data-rawheight=&789& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-63d5dd1b585cad186c58f4be03b684c0_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1318& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d221fff7f91bd36e614186_r.jpg&&&/figure&&p&我们可以看到，燃油耗改进比例是随着单缸排量递增的，而从大约0.4L开始，燃油耗改进比例就是正值，同样是从0.4L开始，曲线的增长就非常平缓了。所以，从油耗的角度来说，相比于最优单缸排量”值”，真正存在的其实是一个最优单缸排量“区间”，大约为0.4L-0.5L。&/p&&p&除了排量这个单一的参数之外，气缸的结构设计对各项性能有着更为重要的影响。&/p&&p&比如，缸径行程比、面容比。相信稍微懂一些车的朋友都知道，长行程、小缸径的发动机着重低扭，但最高转速较低；反之，短行程、大缸径的发动机则有更高的最高转速，但低速扭矩相对较低。面容比则是一个影响发动机燃烧和冷却损失的重要参数。&/p&&p&通用在发动机的设计上，不只是局限于单缸的容积，而是通过不断的迭代优化单缸的容积、缸径、活塞行程来调整面容比，以实现单缸燃烧最优和单缸结构最优。当然，发动机是一个非常复杂的机器，影响其性能参数的也不仅仅只是单缸面容比、缸径、活塞行程这些因素，发动机的进排气、热管理等控制技术的加持也非常关键。&/p&&p&进排气方面，通用在全新2.0T可变缸涡轮增压发动机上采用了”&b&Tripower可变气门管理”&/b&技术，相比传统的机械式凸轮轴+气门，这是一项可以对气门实现智能多级化控制，甚至还能实现”闭缸”的技术。&/p&&p&Tripower可变气门管理技术由滑动凸轮轴、执行器、位置传感器、燃油喷射系统和电子控制单元组成。 &/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-bf05c357b3cd9b705b116c_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&866& data-rawheight=&976& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1fbaad5b5cd1d699f1478b_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&866& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-bf05c357b3cd9b705b116c_r.jpg&&&figcaption&闭缸模式&/figcaption&&/figure&&p&凸轮可以受控在I、II、III三个位置间切换。当切换到I位置时，气门顶杆接触不到凸轮，气门被气门弹簧紧紧压合在缸盖上，气缸封闭，也就实现了关闭气缸的目的，使得发动机在高档位小油门稳速行驶工况时，比上一代发动机节油15%。&/p&&p&而当控制器将凸轮切换到II和III位置时，气缸就开始工作了，同时气缸还获得了新技能——高、低角度凸轮切换。 &/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-cfcdcad0ca0bad7b3f19ed3_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&754& data-rawheight=&1351& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-e530ae62b70e6d8c611b_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&754& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-cfcdcad0ca0bad7b3f19ed3_r.jpg&&&figcaption&低角度凸轮模式&/figcaption&&/figure&&p&在较小的油门中低速行驶时，控制器会将凸轮切换到II位置，使用低角度凸轮运行，减小单位时间内的进气量，使发动机在低转速时节省燃油消耗，比上一代发动机节油5%。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3dbe8c0aa135e31f572c2e78c365bae7_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&742& data-rawheight=&1225& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-6b55bf13a938ed_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&742& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3dbe8c0aa135e31f572c2e78c365bae7_r.jpg&&&figcaption&高角度凸轮模式&/figcaption&&/figure&&p&在深踩油门时，控制器会将凸轮切换到III位置，高角度凸轮使气门的升程和开启时间都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大， 发动机能输出更大的扭矩，响应加快。&/p&&p&热管理方面，这款发动机也很有亮点，它采用了&b&ATM主动热管理系统。&/b&传统发动机的冷却系统采用机械式水泵+石蜡节温器。机械水泵与发动机曲轴通过皮带连接机，机械损失大；而且石蜡式节温器的熔点是固定的，发动机冷却系统的大小循环无法主动控制，会造成暖机时间长，冷却损失大。（传统冷却系统见下图）&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e86fee5dc4be7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1564& data-rawheight=&1044& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-58f132e6c3ecd36a70b5cce_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1564& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e86fee5dc4be7_r.jpg&&&/figure&&p&通用全新2.0T可变缸涡轮增压发动机采用电子水泵+电控球阀模块组成主动热管理系统，不同于其他厂商常采用的电子水泵+电控节温器(可以理解为给传统的石蜡节温器加上了加热装置)，电子水泵+电控球阀模块结合发动机分流式水套设计，可以智能、精确控制冷却系统各环路的流量，进而满足对系统热量的精确管理，实现快速暖机，从而减少冷却损失、降低油耗、改善排放，而且在停机后可以对增压器继续进行冷却。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3c8febaea42a24c4f392_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&675& data-rawheight=&523& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-f211086edcb3a_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&675& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3c8febaea42a24c4f392_r.jpg&&&figcaption&电子水泵&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-0e6c545e91fc362a_b.jpg& data-size=&small& data-rawwidth=&921& data-rawheight=&479& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-1ae7fb98b867fc8e7b05d_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&921& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-0e6c545e91fc362a_r.jpg&&&figcaption&电控球阀模块&/figcaption&&/figure&&p&通过单缸最优理念和以上种种科技加持，通用全新2.0T可变涡轮增压发动机拥有更出色的动力性能，特别是在低扭上的表现，1500rpm就可以输出峰值扭矩，在城市路况下有更好的动力响应。与此同时，它的燃油经济性较上一代提升了7.5%-10%，排放上已经提前满足了国六B阶段标准。&/p&&p&正是这一项项技术带来的微小的0.x%、甚至0.0x%的效率改善，叠加成一代代产品1%、2%的效率进步。通过追求发动机结构和单缸性能达到最优，不仅可以提高发动机利用率和共通化，有效降低生产成本，而且可以使发动机在燃油经济性、扭矩、功率和排放之间达到一个最佳的平衡点，这是非常难得的。而在之后的这些年，发动机技术如何做到百尺竿头更进一步，就让我们拭目以待吧。&/p&
谢邀。还记得大学《发动机原理》教材里写到，汽油机的效率一般介于25%-35%之间，而现在，丰田的Dynamic Force发动机的效率已经突破了40%。懂的人自然知道，这”区区”几个百分点的提高是多么不易。这倒不是说提高效率的理论有多么高深，恰恰相反，相关的理…
&p&这题所有的答案我都看了一遍，发现很多人对于三缸机的认识还是存在一定误区的。一直想针对这些错误认知进行一下科普，趁着最近公司放暑假正好有空就来交个作业。&/p&&p&先正经答个题。&/p&&blockquote&&b&&i&1.那究竟三缸机有什么优势？&/i&&/b&&/blockquote&&p&关于这一点我看很少有人正面进行回答，那我就简单陈述一下基本事实。&/p&&p&主流品牌开始大范围使用三缸机的背景，没有别的，就是为了对应全球日益严苛的&b&&i&油耗法规&/i&&/b&。&/p&&p&（强调一下，和排放没什么关系，别被一些连油耗和排放都搞不清楚的自媒体带歪了）&/p&&p&所以三缸机的优势大家想想就知道了，就是&b&&i&油耗低&/i&&/b&。&/p&&p&三缸机的循环油耗比同等技术水平的四缸机低这一点请很多键盘车神不要质疑，因为这是有理论和实验室数据支撑的事实，最终结果体现在各国的公告油耗上，我就不一一列举了。至于实际道路使用中的油耗如何，很多答主已经通过各种角度证明过了，请不要因为自己或身边朋友的三缸机油耗高就得出三缸机不省油的结论，这非常没有逻辑。&/p&&p&虽然事实已经很清楚了，我这里再从理论角度说明一下三缸机油耗低的原因。&/p&&p&1.热效率高&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-cabe7d19596dbf8981b63e_b.jpg& data-rawwidth=&480& data-rawheight=&361& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-535ac745f4403519faed75_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&480& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-cabe7d19596dbf8981b63e_r.jpg&&&/figure&&p&上图的内容是不同排量和不同气缸数的热效率对比。以1.2T的发动机为例，从四缸改成三缸能提升3%左右的热效率。（当然热效率并不仅仅和气缸数有关，这里是在其他技术为同等水平下的讨论）&/p&&p&针对小排量三缸机来讲，之所以热效率比同排量四缸机高主要是因为燃烧室表面积小，冷却损失比四缸机低。&/p&&p&以某台日系发动机的数据来看，通过降低冷却损失就能降低4%的油耗。&/p&&p&2.摩擦阻力低&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-205f9da0dc3c32de5151ecf_b.jpg& data-rawwidth=&480& data-rawheight=&361& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-7ee81fd22c_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&480& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-205f9da0dc3c32de5151ecf_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-2b0df97e5c9c33dc3a80_b.jpg& data-rawwidth=&315& data-rawheight=&215& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-7dae6ab0987_b.jpg& class=&content_image& width=&315&&&/figure&&p&还是以1.2T为例，三缸机因为零部件数量少，所以比起同排量的四缸机发动机摩擦阻力要低20%左右。&/p&&p&上面说的是发动机单体油耗，从整车油耗角度来看，本田的1.0T，PSA 1.2T，福特的ecoboost都比同级别车型循环油耗降低了15%以上。&/p&&p&讲真有些人你们黑三缸机黑别的点无所谓，黑油耗我是真的看不下去。&/p&&p&看到这里很多人可能会问，既然减缸这么好用那为什么不用2缸机或者单缸机？&/p&&p&答案其实很简单，二缸机也不是没人用过，但因为现有的技术下2缸机的综合效率和NVH都远不如3缸机，所以综合考虑各方面因素后，车企采用的还是三缸机方案。比如说菲亚特早年推出过一款2缸机Twin Air，虽然用了各种当时的先进技术，但最后还是治不好抖到死的问题。&/p&&p&至于单缸机，你看看拖拉机就知道能不能在汽车上用了。&/p&&blockquote&&b&&i&2.如今的社会开始慢慢接受三缸了吗？&/i&&/b&&/blockquote&&p&这个问题实在太大没法回答，因为各个国家地区对三缸机的接受程度不同，没有机构对全球市场做过类似的统计，所以我们不能一概而论。&/p&&p&但就看了这个问题下面的答案和评论后，我的感受是国内大部分人还是不能接受三缸机。&/p&&p&理由五花八门有很多，但对这些理由我个人却有些不以为然。&/p&&p&我这里就挑几个比较有代表性的理由和大家探讨一下。&/p&&p&①&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-326b9073d94abc3faa9af55_b.jpg& data-rawwidth=&350& data-rawheight=&37& data-caption=&& data-size=&normal& class=&content_image& width=&350&&&/figure&&p&这个理由我觉得非常莫名其妙，说得市面上好像除了三缸就没有别的产品似的。而且即使哪一天真的只剩三缸机卖了，车主们还能去买电动车嘛。大家用脚投票就行了，何谈什么强不强的？再说了，冤有头债有主，导致厂家推3缸的还是国家政策，有什么不满请去相关部门反馈嘛。比如写个邮件发给相关部门请求官员老爷们放宽一点油耗限制，这对车企和消费者来讲都有好处嘛，只在网上当嘴强王者私以为没有任何意义。&/p&&p&②&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-5f0256f00caf02f600c912f90ed16e37_b.jpg& data-rawwidth=&521& data-rawheight=&315& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-34ee60e569e2ebc7d472b3e9_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&521& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-5f0256f00caf02f600c912f90ed16e37_r.jpg&&&/figure&&p&这位大概是不怎么看新闻的。&/p&&p&日本市场应该是全世界对3缸机接受度最高的了。&/p&&p&很多人可能没有什么概念，日本的k-car在很早之前就开始全面转向3缸的怀抱了，现在市场上更是没有一台四缸k-car。上一台为k-car开发的四缸机应该是94年出的大发BJ型。&/p&&p&下面的链接是当前日本人气排行榜前43的k-car，你能找出一台用四缸机的车子就算我输。&/p&&a data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//car-moby.jp/43500& data-image=&https://pic4.zhimg.com/v2-d6cb5cec854f0c603cfc2368fad910a3_180x120.jpg& data-image-width=&656& data-image-height=&370& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&軽自動車人気ランキング 全43車種比較【2018年最新版】&/a&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-b0d4c36ede97e6c34667_b.jpg& data-rawwidth=&629& data-rawheight=&515& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-7dcb7b8697dafc6e4a22_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&629& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-b0d4c36ede97e6c34667_r.jpg&&&/figure&&p&上图是日本k-car发动机的发展趋势，可以看到代表三缸机的圆圈最早在二十世纪六七十年代就出现了，二十世纪八十年代后期就已经逐渐铺开，到2011年k-car的4缸机的生产台数已经只占总数的不到1%了。&/p&&p&不支持三缸机是个人自由，但对于这种基本常识，我希望大家还是别胡扯的好。&/p&&p&而且丰田也已经出了公告要在国内投产1.5L的三缸机，虽然没有大肆宣传但也属于动手搜一搜马上就能找到的情报。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-503d677ebac0d0ccb671d0abc857cda6_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&413& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-2a91d61a6dfd8ac8cdd38_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-503d677ebac0d0ccb671d0abc857cda6_r.jpg&&&/figure&&p&就算是良心的奔驰，在smart上出过一款3缸机。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f419ca9a52f4da8c289a9f76de6df2d6_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&321& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-8f7a48623bb0bdcb0e0dbe7aa79240e5_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f419ca9a52f4da8c289a9f76de6df2d6_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&③三缸机只是为了降本&应付法规&/p&&p&应付法规不假，但应付油耗法规消费者不也一样能得到好处吗？&/p&&p&至于降本，那是理想状态，有些三缸机比如PSA那台1.2T的发动机比1.6T的成本还高呢，所以售价肯定也不会低了。&/p&&p&而且三缸机真的“&b&只是”&/b&为了降本和应付法规吗？&/p&&p&2018年的国际年度发动机奖就有三台三缸机。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-97c75a584e965cc7ca4f_b.jpg& data-rawwidth=&967& data-rawheight=&614& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ef418fee9cc01cf4be7115acd6584562_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&967& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-97c75a584e965cc7ca4f_r.jpg&&&/figure&&p&一台是大众的新EA211 1.0T，搭载在在大众的高尔夫，Polo等车型上。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-cfa7f1aab_b.jpg& data-rawwidth=&543& data-rawheight=&419& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ef814fe48f44d7a23c3f_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&543& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-cfa7f1aab_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-12dff2c4c47c8aec50944c_b.jpg& data-rawwidth=&549& data-rawheight=&325& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-743ac14e3a7c6e474caf67b9aca69965_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&549& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-12dff2c4c47c8aec50944c_r.jpg&&&/figure&&p&一台是i8的1.5T。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-af2fef17c68c_b.jpg& data-rawwidth=&430& data-rawheight=&240& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-b89f2e1e531324ada9b3f_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&430& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-af2fef17c68c_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-aa1c1df83fb45f83adb868_b.jpg& data-rawwidth=&433& data-rawheight=&244& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-bdff24d708dc3ccaea6cd_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&433& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-aa1c1df83fb45f83adb868_r.jpg&&&/figure&&p&还有一台是各种榜单的常客PSA 1.2T了，搭载在208,308等车型上。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-214701edbef129f66a1f255bd49d0a51_b.jpg& data-rawwidth=&330& data-rawheight=&274& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-15843bfe440b418a330b8172d7abf9ee_b.jpg& class=&content_image& width=&330&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3470efd57aafbca3b8e4_b.jpg& data-rawwidth=&400& data-rawheight=&323& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-2e05f626c52c99a05c3e51eb8d1c59be_b.jpg& class=&content_image& width=&400&&&/figure&&p&我们再按组别来看，1L以下的获奖发动机里根本见不到四缸机的身影，甚至还有一台2缸机。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-4f972b67d7a_b.jpg& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&312& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-fafe5a6c3a9bde022e94cc5eae2cba80_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-4f972b67d7a_r.jpg&&&/figure&&p&1-1.4L虽然三缸机只有一台，但得分却远高于第二名。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3a58f7bbfc8bb8e5fc1a00e4bf70b1f7_b.jpg& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&340& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b763d2d6c48cee7da86b0bbe1d471d9f_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3a58f7bbfc8bb8e5fc1a00e4bf70b1f7_r.jpg&&&/figure&&a data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//www.ukimediaevents.com/engineoftheyear/results.php%3Fid%3Dieoty& data-image=&https://pic1.zhimg.com/v2-375fd8dc54b7b8f0.jpg& data-image-width=&1400& data-image-height=&800& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&International Engine of the Year&/a&&p&当然你非要说榜单都是花钱上的我也没什么办法。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-acb4ea4174aec82db34c5c_b.jpg& data-rawwidth=&300& data-rawheight=&300& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-844b379827dec12ccddd1698_b.jpg& class=&content_image& width=&300&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&最后我们来谈谈三缸机最为被人诟病的“抖”的问题。&/p&&p&诚然，早年因为技术水平所限，很多三缸机的NVH表现的确不尽如人意，这也是三缸机的先天不足。但我们不能以静止的眼光看问题，毕竟技术是在持续发展的。近些年来各家针对这个先天问题都做了很多优化。&/p&&p&比如日产的HR120D通过追加外部平衡块使振动达到了和四缸机相同的水平。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-f819e0a9b0fefa1d03c31_b.jpg& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&642& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-1bc8473ebe2cba87d23df6d7b50e63d9_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-f819e0a9b0fefa1d03c31_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&PSA 1.2T通过使用双质量飞轮来降低扭矩波动，通过平衡轴来降低1.5阶振动，最终也使振动达到了4缸机的水平。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d1f20c75e87cb_b.jpg& data-rawwidth=&308& data-rawheight=&194& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-ca8be746ddddcaa6efb0c1_b.jpg& class=&content_image& width=&308&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-2b261adfa61cf_b.jpg& data-rawwidth=&298& data-rawheight=&187& data-caption=&& data-size=&normal& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-77b520905ffeac2b1e027cc_b.jpg& class=&content_image& width=&298&&&/figure&&p&那些把三缸机和抖等同起来的朋友，你们有去体验过这些年新出的三缸机吗？如果没有的话我建议你们节假日去4S店体验一下。&/p&&p&顺便在写这篇答案的时候在知乎看到了这个问题，答案里的几位车主们似乎都并不觉得自己的车抖。&/p&&a data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& href=&https://www.zhihu.com/question/& class=&internal&&如何评价PSA的1.2T三缸发动机？&/a&&p&因为工作原因，我经常能开到刚上市的竞品新车，不吹不黑地说，近几年3缸机的NVH进化是十分迅速的，就连部分自主品牌的三缸机也达到了和四缸机相同的水平。如果不事先告诉你它是三缸的，你根本就感觉不出来和四缸有什么区别。前段时间我们主管新能源的VP就盛赞某国产车型的三缸机NVH做得不错。&/p&&p&而且我相信今后随着启停，48V，混动技术的发展，三缸机完全能够提供和四缸机相同的用户体验。&/p&
这题所有的答案我都看了一遍，发现很多人对于三缸机的认识还是存在一定误区的。一直想针对这些错误认知进行一下科普，趁着最近公司放暑假正好有空就来交个作业。先正经答个题。1.那究竟三缸机有什么优势？关于这一点我看很少有人正面进行回答，那我就简单陈…
&p&题图里面是个高级货，使用球轴承，能够提高轴承效率，改善低速响应。&/p&&p&以前做过一阵子车用增压器压缩机叶轮设计，简单说一下叶轮设计。&/p&&p&车用增压器离心叶轮设计是个很困难的工作，因为受到加工方式的限制，叶片只能扭，不能弯，也没有3D的设计方法，需要在性能，加工性，应力等方面权衡。&/p&&p&拿离心压缩机叶轮为例（因为有很多年不做了，可能会有不少错误，抛砖引玉）：&/p&&ol&&li&叶轮进口根部直径：由设计点的流量和应力决定，还要考虑锁紧螺母尺寸，动平衡去除材料的余量；&/li&&li&叶轮进口直径：设计点流量，最高进气相对马赫数最低&/li&&li&叶轮进口角度：设计点的流量速度三角形，压缩机的喘振和阻塞边界&/li&&li&叶根和叶顶型线：控制气流分离&/li&&li&出口直径：压缩机的压缩能力和工作范围&/li&&li&叶片数：滑移系数（做功能力），稠度（堵塞流量）&/li&&li&叶片厚度：模态&/li&&li&叶片出口后弯角：应力，效率，压比&/li&&li&叶片形状（beta和包角，不记得是不是这个名字了）：气流分离，叶片载荷的分布&/li&&/ol&&p&先对以上参数进行2维计算和优化，生成3维模型，再进行CFD/FEA计算，分析气流的分离，叶片的载荷，轮子的应力等，然后再返回2维修改参数，周而复始。
所以根据发动机性能的不同，一般一种叶轮直径，也会有多种性能的轮子设计可供选择。有的倾向高压比，有的倾向低速效率等。&/p&&br&&p&轴流式的压缩机和涡轮都有，但是轴流式单极的压缩能力有限，所以内燃机上的压缩机都是离心式的；轴流涡轮的话，只在大型船用机上才使用，因为车用的增压器尺寸较小，虽然轴流的效率高，但使用轴流布置必须从转子靠近中间体的进气，会使得燃气的热量更多的传递到中间体，造成润滑油结焦问题。所以车用增压器都是径流式设计。&/p&&p&向心和离心的问题：压缩机和涡轮机的叶轮设计，其实就是在旋转坐标系下设计管道。
作为压缩机，气流在槽道（叶片与叶片之间形成的通道）中相对叶轮的速度应该是降低的，将动能转换成压力能，如果把槽道想象成一个管子，那么这个管子应该是扩张的。
涡轮相反，气体膨胀，气流相对速度升高，槽道应该是收缩的。
那么&b&只有向心才能设计出收缩的管道，离心才能设计出扩张的管道&/b&。
水轮机因为工质不能膨胀，所以设计的原理完全不同。&/p&&p&这方面我非常生疏了，在这卖弄一下，欢迎专家指导。&/p&&p&--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
&a class=&member_mention& href=&//www.zhihu.com/people/556f9bd828cd6e0f4ea0d& data-hash=&556f9bd828cd6e0f4ea0d& data-hovercard=&p$b$556f9bd828cd6e0f4ea0d&&@刈木&/a&
轴流涡轮的流道截面应该也是收缩的。我找到一个讲义
&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.docin.com/p-.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&涡轮工作原理及特性&/a&
里面也说到“工作轮叶珊通道也呈收敛形”。22页给出的涡轮和压缩机的对比也说明这个问题。&/p&&p&因为在向心涡轮中，不象轴流涡轮，叶片的厚度变化是很小的；因为拔模的原因，大径处的叶片角必须是径向的，所以只能通过向心的方式获得收缩的流道，而无法通过离心的方式获得收缩的流道。&/p&
题图里面是个高级货，使用球轴承，能够提高轴承效率，改善低速响应。以前做过一阵子车用增压器压缩机叶轮设计，简单说一下叶轮设计。车用增压器离心叶轮设计是个很困难的工作，因为受到加工方式的限制，叶片只能扭，不能弯，也没有3D的设计方法，需要在性能…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-526a3e19d8a1_b.jpg& data-rawwidth=&375& data-rawheight=&305& class=&content_image& width=&375&&&/figure&&p&&i&本文首发于我在车家号的账号（欢迎大家前往为我的车家号首文点浏览率作为支持），因此图片中包含了车家号的水印。&/i&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//chejiahao.autohome.com.cn/info/2508043& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&超深度长文 - 三缸机横扫国际发动机奖是大势所趋还是逆天改命？&/a&&/p&&p&&br&&/p&&p&本文约1万字，阅读时间约为20分钟。&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-3142bbf873d5a782c955_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&375& data-rawheight=&305& class=&content_image& width=&375&&&/figure&&p&&br&6月份，2018年度第20届国际年度发动机奖的评审结果发布，最佳年度发动机被法拉利3.9L V8发动机所摘得。&br&&br&但是在国内多家媒体和自媒体转述中，更多的关注点是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，其余主要是V6-V8的大发动机，甚至还包括了被称为“绿色发动机”的特斯拉全电动力系统（Tesla full-electric powertrain）。但是在诸多文章介绍中，大部分只是泛泛提及一下这个奖项，今天Jacky就带着各位深入的介绍这个奖项，以及三缸机横扫背后的故事。&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-bbc0f49604bc08dfb7edc4_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&501& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-bbc0f49604bc08dfb7edc4_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&b&A.
什么是国际年度发动机奖 （International Engine of the Year）&/b&&br&国内关于这个奖项的介绍有些混乱，简单的来说，这一奖项是由UKIP Media & Events下属的汽车媒体主办的，目前具体是由Engine Technology International Magazine《国际发动机技术杂志》来承办的。由于UKIP Media & Events公司业务遍及欧洲、北美以及亚洲地区，他们会邀请世界各地的汽车媒体人参与测评本年度的车型并进行打分。&br&本年度一共邀请的70名资深汽车媒体人中，中国评委一共有4人。所有的媒体人会根据自己的驾驶体验，从燃油经济性、驾驶平顺性、发动机性能、噪音 以及主观驾驶感受等多个维度进行打分，1-15分，最后统计在一起。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-240e94db0ffe7f3aa0ec31edc7179bde_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&220& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-240e94db0ffe7f3aa0ec31edc7179bde_r.jpg&&&/figure&&p&本年度中国区评委&/p&&p&所以我们可以看出，国际年度发动机奖本身比较关注的是驾驶人员的主观感受，与之相对应的是美国《Ward's Auto World》杂志社每年年初评选的沃德十佳发动机榜单。沃德十佳发动机的评委主要是《Ward's Auto World》杂志社的内部评委（包含其邀请的专业评委），更注重动力系统的技术特点。&br&当然另一个非常大的差异是，沃德十佳发动机明确针对的是美国市场上销售的车型，而且明确剔除了豪华品牌；而对于国际年度发动机奖来说，尽管其在媒体介绍中经常会以“国际”来对照沃德专注北美市场，认为国际年度发动机奖更加广泛，评委也来自于世界各地，但事实上由于UKIP Media & Events的总部在英国，国际年度发动机奖主要收集的是欧洲市场的主要销售车型。所以这是为什么每年这两个榜单经常会出现很大的反差。不过，在知道了这些背景条件后，这两项颇具国际影响力的奖项还是可以给我们许多借鉴和思考的意义的。&br&&br&&b&B. 1.8L以下年度最佳发动机三缸机屠榜，屠龙技到底是什么？&/b&&br&&br&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以下（含1.0L），1.0-1.4L,1.4-1.8L 三个小组。这三个小组的Top5发动机名单罗列如下：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ad4cd64b8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&513& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ad4cd64b8_r.jpg&&&/figure&&p&2018年国际年度发动机奖&/p&&p&&br&&b&a.
1.0L及以下全部被3缸机所占据。&/b&&br&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。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-d24d97a93e37c3051753_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&404& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-d24d97a93e37c3051753_r.jpg&&&/figure&&p&ECOTEC 1.3T 缸盖细节图片&/p&&p&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。&br&&br&我在知乎的一篇关于介绍中国的ECOTEC发动机技术曾经做过如下对比：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-bc42b131fca9ec356efbb3_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&94& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-bc42b131fca9ec356efbb3_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&i&“……例如：丰田的1.2T 4缸增压版，热效率为36%，作为其重大卖点来宣传，其输出功率为85KW，185NM。和Ecotec3缸机1.0版的数据接近。尽管这款发动机本身已经在通过牺牲部分性能来达到高热效率的目的，但是受限于其糟糕的单缸容积范围，尽管丰田进行了很多有效的努力和优化，但是也难怪连吃瓜群众都觉得只有36%热效率+毫无亮点的动力性为什么要宣传（其实对于这个单缸条件来说确实很难，我再重申一遍，单缸排量在一定范围内越大越容易达到较高的热效率，对于1.2L的四缸机来说，这款发动机已经很棒了，这也就是为什么这款发动机位列 1.0-1.4L 发动机排名第5）。而Ecotec3缸机和BMW 1.5T，可以轻易的实现小排量、高性能与高燃效的结合。还是那句话：“顺天者逸，逆天者劳”。……“&/i&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-bff88a242e156d273612d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&374& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-bff88a242e156d273612d_r.jpg&&&/figure&&p&VW 1.0T 典型技术特征&/p&&p&&br&本次夺冠的VW1.0T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。&br&&br&这里值得一提的是排名第6的通用汽车999cc三缸机，是欧洲版的1.0T三缸发动机。而在中国市场首发使用的，也是目前中国市场出货量最大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决定（此后出售OPEL并退出欧洲市场），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。熟悉我知乎专栏的都知道，此前我专门做过一期通用ECOTEC三缸机系列发动机新技术的专栏文章，过去几个月我在线下专业论坛做动力系统对照技术讲座的时候专门根据ECOTEC的资料整理过目前三缸机的技术堆积情况。其实对照可以发现，各大主机厂在三缸机领域堆货先进技术的努力是令人叹为观止的。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-1dc29bdfb95849_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&347& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-1dc29bdfb95849_r.jpg&&&/figure&&p&Ecotec 1.0T/1.3T三缸发动机家族技术特征&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-3e01fe74aeedc2e40d9edd_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&752& data-rawheight=&343& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&752& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-3e01fe74aeedc2e40d9edd_r.jpg&&&/figure&&p&