奇駿的三缸真的抖嗎？VC-Turbo到底有沒有解決抖動

最近日產(chǎn)奇駿全系上三缸再一次引起了全網(wǎng)三缸對于三缸的討論，其實(shí)對于三缸的爭議由來已久，最重要的問題還是三缸這么抖，怎么還敢賣這么貴？然后日產(chǎn)方對于他們?nèi)碌腣C-turbo三缸做了一些解釋，大概是：我們的發(fā)動機(jī)不是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，新的結(jié)構(gòu)對于抖動抑制非常有效，甚至不需要平衡軸。所以到底這臺新機(jī)器是不是真的不抖？我們現(xiàn)在還沒有摸到實(shí)車，但是可以從理論上來分析一下這種結(jié)構(gòu)對于三缸的缺陷是如何做彌補(bǔ)的。

三缸真的更抖嗎？為什么？

發(fā)動機(jī)本身天然會存在抖動，伴隨著活塞的往復(fù)運(yùn)動所導(dǎo)致的一階和二階振動而來。這些不平衡的特性如果不在發(fā)動機(jī)內(nèi)被抵消，就會通過發(fā)動機(jī)支承和傳動系統(tǒng)傳遞到車內(nèi)，拉低車輛的整體NVH表現(xiàn)，讓車輛高級感受影響。

三缸發(fā)動機(jī)抖動比較明顯，原因正是在于它的一階、二階慣性力矩都是不平衡的，作為參考，在四缸發(fā)動機(jī)中只存在二階慣性力的不平衡。

那么三缸發(fā)動機(jī)一階慣性力矩不平衡是怎么來的呢？在四缸發(fā)動機(jī)中我們可以看到，1和4缸慣性力方向相同，2和3缸慣性力方向相同，這意味著同一時(shí)刻總是會有相同數(shù)量的活塞以相反方向運(yùn)動，互相之間就能抵消掉慣性力矩。但三缸機(jī)，或者說任何奇數(shù)缸發(fā)動機(jī)就無法做到這一點(diǎn)，因?yàn)闊o論如何，同一時(shí)刻向上與向下運(yùn)動的活塞數(shù)量都無法做到相等，于是不能抵消的慣性力，就會以一階振動的形式傳遞出來了。

更有甚者，三缸發(fā)動機(jī)因?yàn)榍S也是前后不對稱的，因此一階振動在方向上是X、Y、Z軸皆有的狀態(tài)，發(fā)動機(jī)甚至還會存在前后俯仰搖動的情況，可以說處理起來是非常復(fù)雜的。

說完了一階振動，我們來看看二階振動是怎么一回事：二階振動的成因，在于活塞運(yùn)動方向并不正對曲軸軸線，因此活塞上行與下行時(shí)，哪怕在統(tǒng)一轉(zhuǎn)速下，幾乎每一時(shí)刻的速度都是不等的。也正因如此，所以其實(shí)二階振動它并非三缸機(jī)獨(dú)有的問題，在四缸機(jī)乃至其他缸數(shù)的發(fā)動機(jī)上也是存在的。不過相比直接來自慣性力的一階振動，二階振動的強(qiáng)度就要小很多，據(jù)資料顯示，一階平衡占發(fā)動機(jī)總振動因素的70%以上，剩下的才是二階三階四階等振動，由此也不能看出為什么出現(xiàn)一階慣性力矩不平衡的三缸發(fā)動機(jī)會天然的比四缸更抖。

從上面的推導(dǎo)中不難得出三缸機(jī)與四缸機(jī)相比，三缸振動更大的主要問題在于一階慣性力矩不平衡的結(jié)果，其次是二階慣性力矩不平衡，為了解決這些不平衡，三缸發(fā)動機(jī)會采用曲柄臂配重、皮帶輪和飛輪增加配重、平衡軸等等的方案來進(jìn)行平衡，這些結(jié)構(gòu)我們在一些發(fā)動機(jī)上也能看到，而根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)抑制抖動需求，來對平衡重塊進(jìn)行布置和細(xì)微的重量調(diào)整。其中，在曲軸上增加平衡重塊的目的是平衡旋轉(zhuǎn)慣性力，讓曲軸的質(zhì)心正好處于旋轉(zhuǎn)中心。

其實(shí)大多振動抑制得好的三缸發(fā)動機(jī)就是在這些配重方案方面下足了功夫，這也說明了為什么都是三缸，有得抖到絕望，而有的卻真的挺穩(wěn)的。例如之前我開過幾次的福克斯的三缸，其三缸Ecoboost引擎的NVH的驗(yàn)證過程之復(fù)雜，是我們看著宣傳資料都覺得難以想象的，這也是為什么有人說三缸成本更高的其中一個(gè)原因。

最后，三缸發(fā)動機(jī)還有一個(gè)問題，就是在于其氣缸與氣缸之間是存在做功間隔的，因此會導(dǎo)致動力輸出不連續(xù)的問題，反映在駕駛上也是一種“抖動”了。至于為什么會存在做功間隔，那是因?yàn)樗臎_程發(fā)動機(jī)一個(gè)工作循環(huán)是720°，其中包括吸壓爆排四個(gè)沖程，每個(gè)占180°。由此可以推算出，如果要做到無間隔做功，那么一臺發(fā)動機(jī)最起碼是需要720°/180°=4個(gè)氣缸的，如果只有3個(gè)氣缸，那180°X3=540°是無法填滿總共720°的工作循環(huán)的，自然就產(chǎn)生間隔了。

VC-turbo解決了上述問題嗎？

VC-turbo發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)確實(shí)與我們熟知的發(fā)動機(jī)不太一樣，VC-turbo發(fā)動機(jī)的連桿不再是一根桿子，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械式的可變壓縮比，日產(chǎn)搞出了一個(gè)極其復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，把本來只有一根的連桿拆分成了4根。而最后的結(jié)果是不但實(shí)現(xiàn)了壓縮比的可變，而且好像連平衡軸的功能也被集成在一起了，到底是如何做到的呢？

重點(diǎn)還在四個(gè)連桿上，在下圖中可以看到，L型連桿有三個(gè)連接點(diǎn)，分別連接了上連桿，控制連桿和曲軸。因?yàn)橹虚g是連接曲軸軸頸的，所以不難看出，在活塞的帶動下L型連桿會造成L型連桿一端出現(xiàn)上下運(yùn)動，在L型連桿的另一斷，控制連桿在控制軸的制約下呈弧形軌跡運(yùn)動，而受到曲軸軸頸的限制，L型連桿的中心在工作時(shí)是繞圓運(yùn)動。在這個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的作用和影響下帶了了一件神奇的事情，那就是上連桿與L型連桿之間呈現(xiàn)出了與普通發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)完全不一樣的現(xiàn)象，活塞所連接的曲軸的下端竟是繞著一個(gè)橢圓形在工作，而普通發(fā)動機(jī)則是繞著一個(gè)圓工作的。這就導(dǎo)致了在每個(gè)沖程下，四個(gè)重心可以都保持在同一個(gè)中心點(diǎn)。

有點(diǎn)復(fù)雜對吧？我把它翻譯翻譯：VC-turbo的這組復(fù)雜的連桿，從理論上看，是可以減少甚至消除二階慣性力矩不平衡的。所以通過這個(gè)技術(shù)的使用，三缸的VC-turbo的發(fā)動機(jī)都可以省掉平衡軸了，只需要在曲軸上做配重，解決一階振動的不平衡即可。只是三缸發(fā)動機(jī)的做工間隔問題，依然無法解決。

寫在最后

就上述的分析來看，奇駿這臺VC-turbo三缸，是很有希望可以在NVH上達(dá)成優(yōu)于市面其他三缸發(fā)動機(jī)的表現(xiàn)的，這是有技術(shù)與理論依據(jù)的推測。但代價(jià)是什么呢？

目前大部分車企研發(fā)三缸機(jī)，很大一部分原因都是看上了三缸機(jī)更低的摩擦損失（少一組活塞連桿凸輪氣門等部件）、更低的自重和更低的單機(jī)物料成本，這是可以幫助他們應(yīng)對目前越發(fā)收緊的油耗與排放限值法規(guī)的。然而，日產(chǎn)這臺VC-turbo三缸，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以上述三大優(yōu)勢都看似并不成立，即便它能解決三缸機(jī)大部分抖動問題，但相比普通四缸機(jī)真的有那么大的優(yōu)勢嗎？

我們沒試過，所以不得而知，因此也非常期待能盡快體驗(yàn)體驗(yàn)。