三缸发动机将一统小排量的天下吗？

三缸发动机曾经是铃木奥拓这种屌丝车的标配，而如今连宝马这种大牌也开发和使用三缸发动机。此外，大众、丰田、福特等大企业都已开发应用三缸发动机，大有屌丝逆袭的苗头。评论界也有观点认为三缸将是大势所趋。事实果真如此吗？

三缸发动机的优点


三缸发动机结构简单，比四缸机少了一套活塞连杆，少了4只进气排气阀门的启闭机构，曲轴和凸轮轴也变短了，减少了机械摩擦的面积，从而提升了发动机热效率。

同排量发动机相同转速下，三缸发动机单位时间内的进气量和喷油量减少，从而降低油耗。至于功率不足的问题，搭配涡轮增压系统就解决了。

三缸发动机体积小重量轻，而大多数汽车都采用发动机前置布局，所以使用三缸发动机能减轻前轴负荷，带来更好的操控。

4冲程的阻碍

凡事皆有利弊，三缸发动机也有不少问题。这与4冲程发动机的特性有关。

由于活塞发动机的特性，活塞的每个冲程曲轴旋转180°，所以4冲程发动机的一个完整工作循环，曲轴旋转720°。也就是说，一个活塞在气缸里每运动4次才有一次是燃烧做功。这就产生一个问题，如果想要让曲轴每时每刻都受到活塞推动，至少需要4个活塞，也就是4个气缸。

所以三缸发动机的问题来了，3个活塞要依次完成4个冲程，人手不够，无法实现对曲轴连续做功。这是三缸发动机的先天缺陷。

三缸发动机的缺陷

基于先天缺陷，三缸发动机产生了一些问题：


噪音和振动：由于三个活塞无法做对称的运动，所以不能借助对称运动抵消振动。这就导致三缸机的振动和噪音大于四缸机。虽然采用平衡轴可以消除一阶振动，但消除二阶振动，还需要增加两条平衡轴，这样一来，三缸机的体积、质量就和四缸机相当了。

动力衰减快：由于动力输出不连贯，三缸发动机的高转速性能普遍比四缸机差，三缸机在高转速区域的表现不佳，衰减更早更快。

油门响应迟缓：三缸发动机为了达成接近四缸发动机的动力输出连贯性，不得不匹配一个更大质量的飞轮，这样引擎的运转惯性就变得更大，转速变化变得迟钝，给人感觉就是油门响应迟缓。

涡轮增压的难题

涡轮增压能提升燃烧效率，但涡轮迟滞是个难题。发动机在低转速状态下，由于产生的废气量太少，不足以带动涡轮的运转，这就是涡轮迟滞的根源。活塞发动机都无法摆脱涡轮迟滞的问题。


除了涡轮迟滞，还有排气干扰的问题。发动机的工作的时候，气缸内需要不断吸进空气和排出废气，为了达到更好的“换气”效果，通常排气阀门和进气阀门会提前打开，延迟关闭。以曲轴旋转角度为参照，一般发动机的排气阀门会提前48°打开，延迟20°关闭。这样一来，会有两个气缸排气时间重叠，来自两个气缸的废气就形成排气干扰，削弱了气流的推力，导致涡轮运转乏力。四缸发动机由于四组活塞运动无缝衔接，因此排气干扰无可避免。

而三缸发动机倒是因祸得福，因为三缸发动机两次做功间隔期间曲轴旋转240°，而活塞运动一次轴旋转180°，这60°的空挡期刚好让单股废气足够时间通过，也就是说三缸发动机的排气脉冲是不重叠的，因此没有排气干涉。

结语

在减排不减动力的需求下，小排量涡轮增压发动机无疑是一个趋势。但三缸是否将取代四缸一统小排量天下，这还不好说，毕竟三缸发动机的先天缺陷是一道障碍，为了克服缺陷，车企花了大成本，所以目前新一代三缸发动机的价格并不低。而四缸发动机也不是坐以待毙，面对涡轮迟滞的难题，电动涡轮增压又带来曙光。所以，三缸还有很长的路要走。