奇駿的三缸真的抖嗎？VC-Turbo到底有沒有解決抖動

最近日產奇駿全繫上三缸再一次引起了全網三缸對於三缸的討論，其實對於三缸的爭議由來已久，最重要的問題還是三缸這麼抖，怎麼還敢賣這麼貴？然後日產方對於他們全新的VC-turbo三缸做了一些解釋，大概是：我們的發動機不是傳統結構，新的結構對於抖動抑制非常有效，甚至不需要平衡軸。所以到底這臺新機器是不是真的不抖？我們現在還沒有摸到實車，但是可以從理論上來分析一下這種結構對於三缸的缺陷是如何做彌補的。

三缸真的更抖嗎？為什麼？

發動機本身天然會存在抖動，伴隨著活塞的往復運動所導致的一階和二階振動而來。這些不平衡的特性如果不在發動機內被抵消，就會透過發動機支承和傳動系統傳遞到車內，拉低車輛的整體NVH表現，讓車輛高階感受影響。

三缸發動機抖動比較明顯，原因正是在於它的一階、二階慣性力矩都是不平衡的，作為參考，在四缸發動機中只存在二階慣性力的不平衡。

那麼三缸發動機一階慣性力矩不平衡是怎麼來的呢？在四缸發動機中我們可以看到，1和4缸慣性力方向相同，2和3缸慣性力方向相同，這意味著同一時刻總是會有相同數量的活塞以相反方向運動，互相之間就能抵消掉慣性力矩。但三缸機，或者說任何奇數缸發動機就無法做到這一點，因為無論如何，同一時刻向上與向下運動的活塞數量都無法做到相等，於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，三缸發動機因為曲軸也是前後不對稱的，因此一階振動在方向上是X、Y、Z軸皆有的狀態，發動機甚至還會存在前後俯仰搖動的情況，可以說處理起來是非常複雜的。

說完了一階振動，我們來看看二階振動是怎麼一回事：二階振動的成因，在於活塞運動方向並不正對曲軸軸線，因此活塞上行與下行時，哪怕在統一轉速下，幾乎每一時刻的速度都是不等的。也正因如此，所以其實二階振動它並非三缸機獨有的問題，在四缸機乃至其他缸數的發動機上也是存在的。不過相比直接來自慣性力的一階振動，二階振動的強度就要小很多，據資料顯示，一階平衡佔發動機總振動因素的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麼出現一階慣性力矩不平衡的三缸發動機會天然的比四缸更抖。

從上面的推導中不難得出三缸機與四缸機相比，三缸振動更大的主要問題在於一階慣性力矩不平衡的結果，其次是二階慣性力矩不平衡，為了解決這些不平衡，三缸發動機會採用曲柄臂配重、皮帶輪和飛輪增加配重、平衡軸等等的方案來進行平衡，這些結構我們在一些發動機上也能看到，而根據不同的發動機抑制抖動需求，來對平衡重塊進行佈置和細微的重量調整。其中，在曲軸上增加平衡重塊的目的是平衡旋轉慣性力，讓曲軸的質心正好處於旋轉中心。

其實大多振動抑制得好的三缸發動機就是在這些配重方案方面下足了功夫，這也說明了為什麼都是三缸，有得抖到絕望，而有的卻真的挺穩的。例如之前我開過幾次的福克斯的三缸，其三缸Ecoboost引擎的NVH的驗證過程之複雜，是我們看著宣傳資料都覺得難以想象的，這也是為什麼有人說三缸成本更高的其中一個原因。

最後，三缸發動機還有一個問題，就是在於其氣缸與氣缸之間是存在做功間隔的，因此會導致動力輸出不連續的問題，反映在駕駛上也是一種“抖動”了。至於為什麼會存在做功間隔，那是因為四衝程發動機一個工作迴圈是720°，其中包括吸壓爆排四個衝程，每個佔180°。由此可以推算出，如果要做到無間隔做功，那麼一臺發動機最起碼是需要720°/180°=4個氣缸的，如果只有3個氣缸，那180°X3=540°是無法填滿總共720°的工作迴圈的，自然就產生間隔了。

VC-turbo解決了上述問題嗎？

VC-turbo發動機的曲柄連桿機構確實與我們熟知的發動機不太一樣，VC-turbo發動機的連桿不再是一根杆子，為了實現機械式的可變壓縮比，日產搞出了一個極其複雜的機構，把本來只有一根的連桿拆分成了4根。而最後的結果是不但實現了壓縮比的可變，而且好像連平衡軸的功能也被整合在一起了，到底是如何做到的呢？

重點還在四個連桿上，在下圖中可以看到，L型連桿有三個連線點，分別連線了上連桿，控制連桿和曲軸。因為中間是連線曲軸軸頸的，所以不難看出，在活塞的帶動下L型連桿會造成L型連桿一端出現上下運動，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動，而受到曲軸軸頸的限制，L型連桿的中心在工作時是繞圓運動。在這個相當複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型連桿之間呈現出了與普通發動機曲柄連桿機構完全不一樣的現象，活塞所連線的曲軸的下端竟是繞著一個橢圓形在工作，而普通發動機則是繞著一個圓工作的。這就導致了在每個衝程下，四個重心可以都保持在同一個中心點。

有點複雜對吧？我把它翻譯翻譯：VC-turbo的這組複雜的連桿，從理論上看，是可以減少甚至消除二階慣性力矩不平衡的。所以透過這個技術的使用，三缸的VC-turbo的發動機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。只是三缸發動機的做工間隔問題，依然無法解決。

寫在最後

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上達成優於市面其他三缸發動機的表現的，這是有技術與理論依據的推測。但代價是什麼呢？

目前大部分車企研發三缸機，很大一部分原因都是看上了三缸機更低的摩擦損失（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物料成本，這是可以幫助他們應對目前越發收緊的油耗與排放限值法規的。然而，日產這臺VC-turbo三缸，因為結構複雜，所以上述三大優勢都看似並不成立，即便它能解決三缸機大部分抖動問題，但相比普通四缸機真的有那麼大的優勢嗎？

我們沒試過，所以不得而知，因此也非常期待能儘快體驗體驗。