富士重工公司的新一代水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)

【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(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)在，富士重工公司融合了多年來(lái)研發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了新一代水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。

新型發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上作了全面的改進(jìn)，除維持質(zhì)量輕、緊湊、低重心，以及優(yōu)異的振動(dòng)平衡性等水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)原有的優(yōu)勢(shì)外，還同時(shí)兼顧了環(huán)保性（改善燃油經(jīng)濟(jì)性約10%），以及在整個(gè)負(fù)荷區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了平穩(wěn)加速的運(yùn)動(dòng)性能，滿足了新一代發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)各項(xiàng)基本性能的要求。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)也具備滿足未來(lái)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(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)以來(lái)，到此次的發(fā)動(dòng)機(jī)全面改進(jìn)，其間已經(jīng)歷了21年。

為制造新型水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)積累的制造技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，添置了最先進(jìn)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(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)

新型發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上作了全面改進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的行程比現(xiàn)有水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的更長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)上，始終追求提高發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能。另一方面，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用運(yùn)行區(qū)域的扭矩及環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)了水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)型動(dòng)力性能。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系列包括4缸2.5 L和4缸2.0 L 2種機(jī)型，被用作富士重工公司今后的主力發(fā)動(dòng)機(jī)。

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

優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)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(jìn)氣控制系統(tǒng)及廢氣再循環(huán)（EGR）冷卻器等，實(shí)現(xiàn)了極高的燃油經(jīng)濟(jì)性。

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

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

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體側(cè)和氣缸蓋側(cè)的冷卻回路實(shí)施分離設(shè)計(jì)方案，從而優(yōu)化了冷卻效果，同時(shí)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能。

表1列出了新開發(fā)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格，表2則給出新型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要改進(jìn)項(xiàng)目及效果。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格（與2.0 L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的比較）

表2 新型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要改進(jìn)項(xiàng)目及效果（日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)機(jī)型）

3 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)

3.1 運(yùn)動(dòng)性能

與直列式發(fā)動(dòng)機(jī)及V 型發(fā)動(dòng)機(jī)相比，水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體高度，從而能在配裝車輛時(shí)降低整車的重心。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)輕量、緊湊型的設(shè)計(jì)，以及左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu)布局，因而能減小偏轉(zhuǎn)慣性矩。

3.2 低振動(dòng)性能

在水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)中，呈左右對(duì)置的活塞動(dòng)作也是左右對(duì)稱的，因此，可平衡相互間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力，從而實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)、柔順及平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于無(wú)須采用平衡軸，也有利于減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。

3.3 抗碰撞安全性

由于發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，因發(fā)動(dòng)機(jī)置身于車體下側(cè)，所以能夠避免發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部件被撞人駕駛室內(nèi)危及人體。

同樣由于發(fā)動(dòng)機(jī)的整體高度低，與發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)行人的傷害。

4 結(jié)語(yǔ)

此次開發(fā)的新一代水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)將“舒適、可靠的新型車用動(dòng)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(dòng)機(jī)定位于作為今后動(dòng)力單元戰(zhàn)略起點(diǎn)的主力機(jī)型。同時(shí)，新開發(fā)的水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)將首先配裝于富士重工公司的Forester車，并將以此為契機(jī)，不斷擴(kuò)大其匹配車型的范圍。