富士重工公司的新一代水平對置發動機

【日】 富士重工公司

1 開發背景

日本富士重工公司的Subaru 1000是1款1966年上市的車型，該車的核心技術就是水平對置發動機。現在，富士重工公司融合了多年來研發的技術和經驗，開發了新一代水平對置發動機。

新型發動機在結構上作了全面的改進，除維持質量輕、緊湊、低重心，以及優異的振動平衡性等水平對置發動機原有的優勢外，還同時兼顧了環保性（改善燃油經濟性約10%），以及在整個負荷區域實現了平穩加速的運動性能，滿足了新一代發動機對各項基本性能的要求。此外，新型發動機的設計也具備滿足未來排放法規的潛力。

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

為制造新型水平對置發動機，富士重工公司在日本群馬制作所大泉工廠內新建了專用車間，利用以往發動機積累的制造技術和經驗，添置了最先進的生產線，整合出1套將高品質與高生產效率結為一體的生產體系。

2 新一代水平對置發動機的主要特點

新型發動機在結構上作了全面改進。發動機的行程比現有水平對置發動機的更長，在設計上，始終追求提高發動機的基本性能。另一方面，提高了發動機實用運行區域的扭矩及環保性，實現了水平對置發動機獨有的運動型動力性能。整個發動機系列包括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動機。

開發過程中，重新設計了發動機基本技術規格中的缸徑和行程參數，實現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計。由此，獲得了更高的燃燒效率，實現了優異的燃油經濟性，以及在實際使用中具有優異的低、中速扭矩性能。

優化了發動機進氣道的形狀，并在氣道內設置隔板，采用了渦流導人閥門的進氣控制系統及廢氣再循環（EGR）冷卻器等，實現了極高的燃油經濟性。

新型發動機的進、排氣門均采用主動閥門控制系統。尤其在進氣側，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，最大限度地發揮輸出功率、燃油耗、排放等方面的發動機性能優勢。

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

對發動機氣缸體側和氣缸蓋側的冷卻回路實施分離設計方案，從而優化了冷卻效果，同時提高了發動機的燃油經濟性和動力性能。

表1列出了新開發水平對置發動機的主要技術規格，表2則給出新型發動機的主要改進項目及效果。

表1 發動機的主要技術規格（與2.0 L自然吸氣發動機的比較）

表2 新型發動機的主要改進項目及效果（日本國內市場機型）

3 水平對置發動機的優勢

3.1 運動性能

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

由于發動機輕量、緊湊型的設計，以及左右對稱的結構布局，因而能減小偏轉慣性矩。

3.2 低振動性能

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

3.3 抗碰撞安全性

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

同樣由于發動機的整體高度低，與發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，一旦發生碰撞，也可以減輕對行人的傷害。

4 結語

此次開發的新一代水平對置發動機將“舒適、可靠的新型車用動力與地球環境的融合”列為開發主題，并將新開發的發動機定位于作為今后動力單元戰略起點的主力機型。同時，新開發的水平對置發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。