由於節能減排的大勢所趨，汽車的發動機小排量化已經成為現實。在一系列新技術和渦輪增壓的幫助下，小排量發動機也能爆發出不俗的動力和更為經濟的燃油性，確實能夠解決問題。在減小排量的過程中，不外乎兩種方式，減少汽缸數量和縮小單個汽缸排量，顯然前者的效果更明顯。而減少汽缸數量的方式也被一些主流廠家採用，比如福特、寶馬、PSA等，其中寶馬的B38 1.5T曾經引起了廣泛的爭議。那麼，三缸發動機的工作原理與四缸機有什麼異同？為什麼抖動問題難以徹底解決？而各品牌又是怎樣解決這個棘手的問題？今天，侃弟就跟大家一起來解開這些謎題。
三缸發動機的結構原理
從結構上說，三缸發動機相比四缸機減少一個氣缸，相應減少的還有一個氣缸的點火、供油、連杆和曲軸、凸輪軸對應部分，由於物理結構的變化，三缸發動機與四缸機工作狀態差異很大。
由於四衝程發動機一個工作循環曲軸轉兩圈720度，為了保持平衡，各缸點火間隔角要求都相等，因此4缸各缸點火間隔角為180度，6缸為120度，而3缸為240度。各缸做功都有順序，也就是發動機的點火順序。
三缸發動機的點火順序是1-3-2，曲軸的曲拐是三個，調角形成120°，雖然只有三個缸，也要完成發動機進氣、壓縮、做功、排氣這四個衝程，我們逐一來看每個衝程的具體動作。
一、進氣行程
此時，活塞被曲軸帶動由上止點向下上止點移動，同時，進氣門開啟，排氣門關閉。當活塞由上止點向下止點移動時，活塞上方的容積增大，氣缸內的氣體壓力下降，形成一定的真空度。由於進氣門開啟，氣缸與進氣管相通，混合氣被吸入氣缸。當活塞移動到下止點時，氣缸內充滿了新鮮混合氣以及上一個工作循環未排出的廢氣。
二、壓縮行程
活塞由下止點移動到上止點，進排氣門關閉。曲軸在飛輪等慣性力的作用下帶動旋轉，通過連杆推動活塞向上移動，氣缸內氣體容積逐漸減小，氣體被壓縮，氣缸內的混合氣壓力與溫度隨著升高。
三、燃燒膨脹
行程此時，進排氣門同時關閉，火花塞點火，混合氣劇烈燃燒，氣缸內的溫度、壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動活塞向下移動，通過連杆帶動曲軸旋轉。在發動機工作的四個行程中，只有這個在行程才實現熱能轉化為機械能，所以，這個行程又稱為做功行程。
四、排氣行程
此時，排氣門打開，活塞從下止點移動到上止點，廢氣隨著活塞的上行，被排出氣缸。由於排氣系統有阻力，且燃燒室也占有一定的容積，所以在排氣末段，不可能將廢氣完全排凈，這部分留下來的廢氣稱為殘餘廢氣。殘餘廢氣不僅影響充氣，對燃燒也有不良影響。排氣行程結束時，活塞又回到了上止點。也就完成了一個工作循環。隨後，曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉，開始下一個循環。如此周而復始，發動機就不斷地運轉起來。
發動機的運轉的平穩度很大程度決定於曲軸，曲軸旋轉質量的不均勻而產生的離心慣性力，會使發動機產生震動。曲軸曲拐（軸頸及兩端的曲柄）要儘可能對稱均勻，連續做功的兩缸相隔要儘量遠些，4缸發動機採用1-3-4-2點火順序，而3缸發動機只能採用1-3-2的點火順序。
三缸發動機性能優點
1、油耗低。
三缸發動機排量一般都是在1.0-1.5L之間，小排量可以降低油耗，節能減排。同排量發動機，缸數越少，功率輸出越少。相同轉速下，其單位時間內吸進的空氣體積就越少，噴油量也變少，油耗自然變低。玩摩托的都知道600cc的單缸機和600cc的四缸機實際的油耗差距會有多大。
2、輕量化。
三缸發動機少了一組活塞連配氣機構，發動機結構簡單，體積變小，質量減輕，使得車身整體質量減輕。
3、低成本。
簡化的結構使得三缸機的生產成本和維修成都降低了。
4、更少的機械摩擦。
發動機在工作過程中，各零部件之間會產生機械摩擦，這樣會損耗一部分能量，減少了機械部件，就會減少機械摩擦帶來的能量損失。
三缸發動機性能缺點
1、動力小
氣缸和進氣量的減少，最直接的影響就是動力，再加上本身三缸發動機一般都是小排量（1.0-1.5L），如果不帶渦輪增壓，動力就顯得較弱。
2、抖動
這是三缸發動機的老毛病，三缸發動機缸數為奇數，但其一階二階旋轉慣性力和往復力其實是平衡的，但慣性力又會產生相應的力矩，其力矩並不能做到平衡，所以三缸機的一階二階慣性力矩皆不平衡，這就奇數缸引擎振動的來源。
3、動力不連貫
同樣曲軸旋轉720度一個循環，卻只能有三個氣缸做功，每個氣缸做功同樣曲軸旋轉180度，這樣就出現了動力的空檔期（下圖中灰色部分），前一個氣缸到達下止點做功結束，需要等待曲軸再旋轉60度，後面一個氣缸才能走到上止點繼續做功。因此，三缸發動機的出力就是斷續式的，節奏就像出力1秒，斷續0.5秒，再出力1秒，又停頓0.5秒。
技術改進
最直接的方法是在曲柄上加平衡塊，作為配重，保持平衡。除此之外，還有以反向轉動抵消曲軸振動的平衡軸設計。如果跳過了平衡軸設計，其實還有在發動機結構上「動腦子」的方式，比如，PSA的1.2T三缸機採用了一個質量較大的曲軸皮帶輪，利用皮帶輪的轉動慣性抵消發動機的振動；又或者是福特EcoBoost 1.0T三缸機，完全去掉了平衡軸，以偏心式飛輪降低振動；而在寶馬的1.5T三缸機上，覆蓋有一個厚實的罩子，填充了PUR材料，耐高溫且彈性很好，預留足夠的緩衝空間，以吸收發動機的振動與噪音。
主流三缸發動機與四缸機動力對比
目前市面上，常見的配備了三缸發動機的車型包含有全新福克斯1.0T、雪鐵龍C4世嘉/標緻308S 1.2T、雷諾卡繽1.2T、Smart1.0T/1.0L、寶馬2系/X1/3系/i8所採用的1.5T發動機、MINI ONE 1.2T等。
通過對比可以看出，帶渦輪增壓的三缸發動機，在動力數據方面是完全可以與自吸四缸發動機媲美，有的甚至更好。從福特EcoBoost1.0T三缸機推出以來，三缸機就打了一個漂亮的翻身仗。福特EcoBoost1.0T和標誌雪鐵龍1.2T更是榮獲今年的「全球十佳發動機」稱號。
▌侃弟總結：
三缸發動機並不是新鮮事物，在早期的夏利等車上，我們已經見識過三缸發動機的實力，低油耗、較低的維修成本使得它也獲得不少消費者的認可。不過，那個時候的技術畢竟有限，發動機欠缺動力、抖動也是難以解決的毛病。在這個時代，各種新技術的興起使得三缸機重新又回到人們的視野中，甚至連寶馬都加入這個行列，對於降低油耗和排放能夠起到實質性的作用，而且，至少在動力輸出方面，上面介紹的幾款三缸發動機都足夠日常所需。爭議比較多的還是集中在抖動問題上，確實，這個問題很難從根上清除掉，但是利用治標的方式，比如抵消、平衡或者減震的方式，讓消費者感受不到震動，從用戶體驗上就不會那麼令人討厭了。
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