富士重工公司的新一代水平對置發(fā)動機

【日】 富士重工公司

1 開發(fā)背景

日本富士重工公司的Subaru 1000是1款1966年上市的車型，該車的核心技術(shù)就是水平對置發(fā)動機。現(xiàn)在，富士重工公司融合了多年來研發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗，開發(fā)了新一代水平對置發(fā)動機。

新型發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上作了全面的改進，除維持質(zhì)量輕、緊湊、低重心，以及優(yōu)異的振動平衡性等水平對置發(fā)動機原有的優(yōu)勢外，還同時兼顧了環(huán)保性（改善燃油經(jīng)濟性約10%），以及在整個負荷區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了平穩(wěn)加速的運動性能，滿足了新一代發(fā)動機對各項基本性能的要求。此外，新型發(fā)動機的設(shè)計也具備滿足未來排放法規(guī)的潛力。

自富士重工公司1989 年推出配裝于第1 代Legacy車上的第2代水平對置發(fā)動機以來，到此次的發(fā)動機全面改進，其間已經(jīng)歷了21年。

為制造新型水平對置發(fā)動機，富士重工公司在日本群馬制作所大泉工廠內(nèi)新建了專用車間，利用以往發(fā)動機積累的制造技術(shù)和經(jīng)驗，添置了最先進的生產(chǎn)線，整合出1套將高品質(zhì)與高生產(chǎn)效率結(jié)為一體的生產(chǎn)體系。

2 新一代水平對置發(fā)動機的主要特點

新型發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上作了全面改進。發(fā)動機的行程比現(xiàn)有水平對置發(fā)動機的更長，在設(shè)計上，始終追求提高發(fā)動機的基本性能。另一方面，提高了發(fā)動機實用運行區(qū)域的扭矩及環(huán)保性，實現(xiàn)了水平對置發(fā)動機獨有的運動型動力性能。整個發(fā)動機系列包括4缸2.5 L和4缸2.0 L 2種機型，被用作富士重工公司今后的主力發(fā)動機。

開發(fā)過程中，重新設(shè)計了發(fā)動機基本技術(shù)規(guī)格中的缸徑和行程參數(shù)，實現(xiàn)了以往因車載條件所限而難以達到的長行程，以及燃燒室的緊湊設(shè)計。由此，獲得了更高的燃燒效率，實現(xiàn)了優(yōu)異的燃油經(jīng)濟性，以及在實際使用中具有優(yōu)異的低、中速扭矩性能。

優(yōu)化了發(fā)動機進氣道的形狀，并在氣道內(nèi)設(shè)置隔板，采用了渦流導(dǎo)人閥門的進氣控制系統(tǒng)及廢氣再循環(huán)（EGR）冷卻器等，實現(xiàn)了極高的燃油經(jīng)濟性。

新型發(fā)動機的進、排氣門均采用主動閥門控制系統(tǒng)。尤其在進氣側(cè)，改為能對氣門正時的提前及推遲實施雙向控制的中間鎖定方式，從而能精細地控制進、排氣門正時，最大限度地發(fā)揮輸出功率、燃油耗、排放等方面的發(fā)動機性能優(yōu)勢。

減輕了以活塞、連桿為首的主運動系零部件的質(zhì)量，并采用高效率的小型機油泵，使發(fā)動機的摩擦損失降低約30%，提高了燃油經(jīng)濟性，也改善了發(fā)動機的轉(zhuǎn)速響應(yīng)性。

對發(fā)動機氣缸體側(cè)和氣缸蓋側(cè)的冷卻回路實施分離設(shè)計方案，從而優(yōu)化了冷卻效果，同時提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性和動力性能。

表1列出了新開發(fā)水平對置發(fā)動機的主要技術(shù)規(guī)格，表2則給出新型發(fā)動機的主要改進項目及效果。

表1 發(fā)動機的主要技術(shù)規(guī)格（與2.0 L自然吸氣發(fā)動機的比較）

表2 新型發(fā)動機的主要改進項目及效果（日本國內(nèi)市場機型）

3 水平對置發(fā)動機的優(yōu)勢

3.1 運動性能

與直列式發(fā)動機及V 型發(fā)動機相比，水平對置發(fā)動機降低了發(fā)動機的整體高度，從而能在配裝車輛時降低整車的重心。

由于發(fā)動機輕量、緊湊型的設(shè)計，以及左右對稱的結(jié)構(gòu)布局，因而能減小偏轉(zhuǎn)慣性矩。

3.2 低振動性能

在水平對置發(fā)動機中，呈左右對置的活塞動作也是左右對稱的，因此，可平衡相互間往復(fù)運動的慣性力，從而實現(xiàn)低振動、柔順及平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。此外，由于無須采用平衡軸，也有利于減輕發(fā)動機的質(zhì)量。

3.3 抗碰撞安全性

由于發(fā)動機的整體高度較低，因而在承受正面碰撞情況下產(chǎn)生巨大載荷時，因發(fā)動機置身于車體下側(cè)，所以能夠避免發(fā)動機艙內(nèi)部件被撞人駕駛室內(nèi)危及人體。

同樣由于發(fā)動機的整體高度低，與發(fā)動機罩之間的空間就較大，這一空間能起到吸收部分沖擊力的作用，一旦發(fā)生碰撞，也可以減輕對行人的傷害。

4 結(jié)語

此次開發(fā)的新一代水平對置發(fā)動機將“舒適、可靠的新型車用動力與地球環(huán)境的融合”列為開發(fā)主題，并將新開發(fā)的發(fā)動機定位于作為今后動力單元戰(zhàn)略起點的主力機型。同時，新開發(fā)的水平對置發(fā)動機將首先配裝于富士重工公司的Forester車，并將以此為契機，不斷擴大其匹配車型的范圍。