Subaru chce zwiększyć sprawność silnika bokser do 50 proc., ale może on nigdy nie trafić do sprzedaży w Europie
Subaru opracowuje nową generację czterocylindrowego silnika bokser, którego sprawność cieplna ma sięgnąć 50 proc. Byłby to znaczący postęp w porównaniu z obecnymi silnikami benzynowymi — najlepsze jednostki seryjne przekraczają 40 proc. Japoński producent testuje nowy proces spalania, turbosprężarkę o zmiennej geometrii i układ zapłonu z komorą wstępną. Paradoksalnie nowy silnik może nigdy nie trafić do sprzedaży w Europie.
Subaru szuka wyższej sprawności w procesie spalania
Jak wynika z prezentacji prac rozwojowych Subaru, o której poinformował japoński serwis Motor-Fan, inżynierowie chcą zachować nisko położony środek ciężkości silnika bokser, a zarazem znacznie poprawić jego sprawność cieplną.
Silnik bokser wyróżnia się niską i szeroką konstrukcją, w której tłoki poruszają się w przeciwnych kierunkach. Pomaga to utrzymać nisko środek ciężkości samochodu, ale utrudnia zastosowanie długiego skoku tłoka.
Dłuższy skok tłoka często pozwala poprawić geometrię komory spalania i sprawność silnika. Subaru musi więc szukać innych rozwiązań.
Nowy silnik eksperymentalny ma kanały dolotowe o prostszym przebiegu i mniejszej szerokości niż dotąd, aby zwiększyć prędkość przepływu powietrza i poprawić mieszanie paliwa z powietrzem.
Inżynierowie wykorzystują też trójwymiarowe symulacje spalania do śledzenia rozprzestrzeniania się frontu płomienia, oceny ryzyka spalania stukowego i optymalizacji kąta wyprzedzenia zapłonu.
Wstępne testy wskazują, że zakres pracy turbodoładowanego silnika, w którym osiąga on wysoką sprawność, jest mniej więcej dwukrotnie szerszy niż w obecnym wolnossącym silniku używanym jako punkt odniesienia.
Turbosprężarka o zmiennej geometrii i komora wstępna
Subaru rozważa kilka technologii, które mają pomóc osiągnąć sprawność na poziomie 50 proc.
Jedną z nich jest turbosprężarka o zmiennej geometrii, pozwalająca dostosować dopływ spalin do turbiny do warunków pracy silnika. Mogłoby to poprawić reakcję silnika przy niskich obrotach i utrzymać wyższą sprawność w szerszym zakresie obciążeń.
Trwają też prace nad elektrycznym wspomaganiem doładowania jako sposobem na ograniczenie turbodziury.
Innym rozwiązaniem jest cykl Millera, w którym moment zamknięcia zaworu dolotowego dobiera się tak, by uzyskać korzystniejszą relację między efektywnym suwem sprężania a suwem rozprężania.
Największy potencjał Subaru dostrzega jednak w układzie spalania z komorą wstępną. Mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się w nim najpierw w niewielkiej komorze, a następnie strumienie płonących gazów zapalają mieszankę w komorze głównej w wielu punktach.
Takie rozwiązanie mogłoby przyspieszyć spalanie i umożliwić stosowanie uboższej mieszanki paliwowo-powietrznej.
Subaru przyznaje, że połączenie tych technologii nie gwarantuje jeszcze oczekiwanego wyniku. Sprawność na poziomie 50 proc. jest celem prac rozwojowych, a nie wartością już osiągniętą.
Toyota i Mazda dążą do tego samego celu
Prace Subaru są częścią inicjatywy ogłoszonej wspólnie z Toyotą i Mazdą w 2024 roku. Japońscy producenci postanowili w jej ramach kontynuować rozwój sprawniejszych silników spalinowych.
Każda z firm wybrała jednak inną drogę techniczną.
Toyota opracowuje kompaktowe silniki o pojemności 1,5 i 2,0 litra, odpowiednie do hybrydowych układów napędowych. Mazda skupia się na technologii spalania Skyactiv-Z, a Subaru pozostaje przy silniku bokser.
Podejście Subaru jest technicznie bardziej złożone niż dalsze rozwijanie konwencjonalnego silnika rzędowego, ale pozwala zachować układ silnika charakterystyczny dla marki.
Rzeczywiste korzyści z nowego silnika byłyby najbardziej widoczne w hybrydowym układzie napędowym, w którym silnik elektryczny pozwala jednostce benzynowej częściej pracować w zakresie obciążeń zapewniającym najwyższą sprawność.
Subaru potwierdziło już, że opracowuje nowe silniki spalinowe specjalnie z myślą o potrzebach zelektryfikowanych układów napędowych.
Nowy silnik może nie trafić do europejskich nabywców
Największa sprzeczność w strategii Subaru dotyczy Europy.
Firma przygotowuje się do zakończenia sprzedaży w Europie modeli z silnikami spalinowymi, w tym hybryd, do końca 2027 roku. Od 2028 roku europejska gama marki ma się koncentrować na w pełni elektrycznych modelach Solterra, Uncharted i E-Outback.
Oznacza to, że nowy silnik bokser powstaje przede wszystkim z myślą o Ameryce Północnej, Japonii i innych rynkach, na których samochody benzynowe i hybrydowe zachowują większe znaczenie.
Subaru nie potwierdziło planów wprowadzenia nowego silnika na rynek europejski.
Rzeczywista wartość planu Subaru polega na poprawie sprawności silnika bokser, a nie tylko na zachowaniu jego tradycyjnego układu. Jeśli firmie uda się osiągnąć sprawność cieplną na poziomie 50 proc., nowy silnik mógłby pomóc obniżyć zużycie paliwa w samochodach hybrydowych bez konieczności stosowania większego akumulatora.
Subaru musi jednak wykazać, że bardziej złożona technologia spalania nie sprawi, że silnik będzie zbyt drogi ani nie obniży jego niezawodności. Termin rozpoczęcia produkcji seryjnej, pojemność skokowa silnika i jego ostateczne parametry nie zostały jeszcze ujawnione.
