车哥们 | 三缸发动机不好？我想从一个理科生的角度聊聊宝马1系
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汽车知识
不知道这几天大家有没有被这张图片刷屏，宝马1系刚上市没两天，这张图片就不知从何处随之而来，有说法是其他厂家的水军所为，故意抹黑宝马。
对此我想说的是“关我屁事，又没抹黑我”。但作为一名车辆工程专业的毕业生，我想从一个理科生的角度聊聊宝马三缸发动机这个事。
甲：我准备买个宝马1系运动轿车，你觉得怎么样？
乙：别买，三缸发动机，抖动厉害。
甲：为什么三缸发动机就抖的厉害？
乙：3缸发动机是奇数缸，在工作时活塞始终处于2上1下的状态，无法达到力平衡而引起发动机抖动。还不如买4缸，4缸刚好平衡。
甲：那厂家为什么还要用3缸发动机？
乙：3缸发动机造价成本低，这是厂家在坑害消费者。
甲：还是你见多识广，看来3缸发动机真不能买。
关于三缸发动机的理解，相信很多朋友在生活中经常会听到这样的说法，但从一个理科生的角度来看，这样的说法是错误的。首先我想表达的是任何一款发动机在工作时都会发生抖动，而不仅仅是只有三缸才会抖，其次就是三缸发动机未必就比四缸抖得厉害，要看从哪个角度说。那么为什么大家对三缸发动机这么大的误解呢？一切还要从发动机的曲轴结构说起。
三缸发动机工作原理
我们先来了解一下发动机的工作原理，大家都知道，任何发动机在工作时气缸都要经过进气、压缩、做功、排气四个冲程。该过程主要由曲轴上的凸轮在旋转过程中带动活塞上的连杆上下运动来完成。我们就以宝马三缸发动机为例来看看三缸发动机的工作原理。
三缸发动机曲轴箱及曲轴示意图
从曲轴（1）直径方向看，曲轴的左视图如图（2），图中红色箭头指曲轴拐角，以1号拐角为起点，顺时针方向旋转，其余两个拐点到起点的角度分别是120°和240°，这和宝马6缸直列发动机的左视图一模一样，于是我们可以认为3缸曲轴是6缸曲轴“砍去”了一半，并且在运动过程中3个拐角始终处于三角形状态，所以连接活塞连杆的3个拐点在曲轴直径方向所在的横向平面内力始终处于平衡状态。
而4缸发动机由曲轴直径方向看，曲轴拐角呈现上下180°分布，这种分布只能平衡掉一部分曲轴直径所在纵向平面的振动力，而曲轴直径所在横向平面内的力会以二倍速度的振动力出现叠加，不会像3缸发动机永远以三角抵消振动，所以从旋转惯性力意义上而言，3缸发动机的平衡效果更佳。
三缸发动机抖动原因及宝马解决之道
为什么三缸发动机会发生抖动，原因出在纵向平面。从曲轴直径的纵向平面看，三缸发动机气缸在工作时速度始终是不同步的，既其中1个气缸始终与另2个气缸的运动方向相反，如果以中间第二缸为中心，那么1、3气缸相对中间气缸产生了反方向的力矩，即一个向上拉曲轴、一个向下压曲轴，是在曲轴所在直径的纵向平面内，大家可以类比一下跷跷板原理， 这是三缸发动机产生抖动的根本原因。
如何消除抖动问题呢？与很多厂家一样，宝马通过在发动机中加装一根平衡轴来最大化地抵消发动机的抖动问题。在曲轴侧面增加一个反方向转动的平衡轴来消除它的力矩，而非像4缸发动机需要两根平衡轴去消除二倍曲轴速度的振动力，并且曲轴、减震皮带轮以及发动机舱都有不同程度的减震处理。开过宝马2系旅行车、宝马i8的朋友应该深有体会，在车内几乎感觉不到抖动。
宝马三缸发动机到底有何过人之处？
其实三缸发动机相对于四缸发动机而言还没有完全普及开来。但宝马MINI、2系、i8等很多车型都已经开始频繁出现三缸发动机的身影。并且其B38三缸发动机获得2015年沃德十佳发动机大奖，同时荣获2015年度世界十佳发动机大奖中的最新发动机大奖及年度国际发动机大奖，那宝马三缸到底有何过人之处，能让众多世界知名机构频繁“眷顾”？
1、模块化开发优势。该发动机的缸体采用与宝马B37柴油发动机相同的毛坯件加工而来，其整体系列的所有零部件都是以柴油机的高强度复合设计需求来设计的，所以它拥有超高耐久性。并且这款发动机可以与同模块下生产的四缸、六缸等发动机实现零部件的通用通换，大大节省消费者的后期维修成本，提高维修效率。
2、涡轮脉冲增压优势。就以4缸发动机为例，传统4缸涡轮增压发动机存在涡轮迟滞的问题，原因是其单涡流通道设计，所有4个气缸的气体排出后同时去吹涡轮，那么涡轮前后无法获得持续的压力差。宝马3缸机的先天优势就是，3个气缸的点火以及排气顺序或时间差值，让它能够自动形成脉冲增压的效果。就是压力的连续性，使得涡轮受到源源不断的废气压力冲击，从而提高发动机的入气量获得高效动力。
3、电子气门调节系统优势。该系统的核心技术包含两点：持续可变气门升程和可变气门正时。传统汽车是随着油门的大小来控制节气门的，也就是说只有当车辆油门踩到底时，气门才能获得最大的入气量，这样就无法照顾到车辆低负荷和激烈驾驶的情况，但宝马的可变气门升程可以在车辆挂挡之后松开刹车的一刹那将节气门瞬间打开到180°，就是完全打开，使发动机获得足够的入气量来保证车辆的起步动力。
在激烈驾驶过程，有别于一般车辆只控制节气门的情况，宝马同时控制节气门体和进气门的开启高度，以满足对进气量的精准控制。并且宝马通过缩小气门开启高度来增加气体进入气缸的流速，这样使得缸内燃油在缸内雾化的更彻底，在高速气流冲击下被打的更散，有利于燃油的充分燃烧。道理就类似于我们在用软水管放水时将水管口捏的越小，管中出来的水压力越大，射的越远。
电子气门调节系统包含的另一项重要技术是可变气门正时装置，用来调节发动机气门的开启时间。可变气门正时可以更好地配合气门升程可变，通过电机控制气门开启的高度达到对进气和排气的精准控制，从而控制发动机的动力输出。
废了这么多话，其实这套系统的优势总结就三点：节省燃油、提高动力、加快油门响应。
4、高精度缸内直喷优势，该技术为宝马首创。发动机在工作时，低压的燃油经过低压油管之后由高压油泵输出到高压油管，然后再给燃油共轨，分配到各个气缸进行燃油喷射，所谓的高压共轨就是所有喷油嘴共用一个高压油管。需要强调的一个小细节就是该发动机的每个喷油嘴有6个小孔，口径大小不同，那就导致在喷油时其喷射量和喷射速度不一样，这也使得各个喷孔之间的相互干涉使燃油打的更散，混合更均匀。至于为什么这么做，你们一定想得到。不得不说宝马平时虽然有点装逼，但它还是有装逼资本的。
三缸发动机或将是未来主流方向
其实现在三缸发动机不只是宝马的专利，福特福克斯、本田思域、奔驰smart、最近刚上市的名爵ZS等很多车型搭载的都有三缸发动机。只是宝马这一步跨的比较大，让人感觉比较超前。但是很多迹象表明，三缸发动机或将成为未来的主流方向。
2015年1月5日，工信部发布了新修订的《轿车燃料消耗量限值》和《轿车燃料消耗量评价方法及指标》。提出直至到2020年轿车的平均油耗须降至5.0L/100km。
2016年，国家推行的1.6L以下小排量车购置税减半政策就是为了促进厂家和消费者大力向小排量车型靠拢。就目前的技术来看，降低排量最行之有效的方法就是减少发动机缸数。我们知道，4缸发动机的排量一般在1.6～2.4之间，而三缸多集中在1.0～1.6之间。
2015年沃德十佳发动机榜单中有两款是三缸发动机，分别是福特1.0L EcoBoost发动机和 宝马1.5L直列三缸涡轮增压发动机，要知道早些年三缸发动机想要入围该机构都很困难。
从这个意义上来说，我们还有必要对三缸发动机口诛笔伐吗？