Subaru стремится довести КПД оппозитного двигателя до 50%, но в Европе он может так и не появиться в продаже
Subaru разрабатывает новое поколение четырёхцилиндрового оппозитного двигателя с целевым тепловым КПД 50%. Это стало бы значительным шагом вперёд по сравнению с современными бензиновыми двигателями: у лучших серийных образцов КПД превышает 40%. Японский производитель испытывает новый процесс сгорания, турбокомпрессор с изменяемой геометрией и систему зажигания с форкамерой. При этом новый двигатель может так и не появиться в продаже в Европе.
Subaru ищет способы повысить КПД за счёт совершенствования процесса сгорания
Как сообщает японское издание Motor-Fan со ссылкой на презентацию разработок Subaru, инженеры хотят сохранить низкий центр тяжести оппозитного двигателя и при этом существенно повысить его тепловой КПД.
Оппозитный двигатель отличается низкой и широкой компоновкой: его поршни движутся в противоположных направлениях. Это помогает удерживать центр тяжести автомобиля низко, но затрудняет применение большого хода поршня.
Увеличение хода поршня нередко позволяет улучшить геометрию камеры сгорания и повысить КПД. Поэтому Subaru приходится искать другие решения.
У нового экспериментального двигателя впускные каналы стали более прямыми и узкими, чтобы увеличить скорость воздушного потока и улучшить смешивание топлива с воздухом.
Инженеры также используют трёхмерное моделирование процесса сгорания, чтобы отслеживать распространение фронта пламени, оценивать риск детонации и оптимизировать момент зажигания.
Первые испытания показывают, что диапазон режимов работы с высоким КПД у двигателя с турбонаддувом примерно вдвое шире, чем у нынешнего атмосферного двигателя, используемого для сравнения.
Турбокомпрессор с изменяемой геометрией и форкамера
Для достижения КПД 50% Subaru рассматривает несколько технологий.
Одна из них — турбокомпрессор с изменяемой геометрией, который позволяет регулировать поток отработавших газов, поступающих на турбину, в зависимости от режима работы двигателя. Это может улучшить отклик на низких оборотах и поддерживать более высокий КПД в более широком диапазоне нагрузок.
Также разрабатывается вариант с электрическим наддувом, который поможет сократить задержку отклика турбокомпрессора.
Ещё одно решение — цикл Миллера, при котором момент закрытия впускных клапанов регулируется так, чтобы добиться более благоприятного соотношения между эффективным ходом сжатия и ходом расширения.
Однако наибольший потенциал Subaru видит в системе сгорания с форкамерой. В ней топливовоздушная смесь сначала воспламеняется в небольшой камере, после чего струи горящего газа поджигают смесь в основной камере сразу в нескольких точках.
Такой подход может ускорить сгорание и позволить использовать более бедную топливовоздушную смесь.
Subaru признаёт, что сочетание этих технологий пока не гарантирует желаемого результата. КПД 50% — цель разработки, а не уже достигнутый показатель.
Toyota и Mazda стремятся к той же цели
Работа Subaru ведётся в рамках инициативы, о которой компания объявила совместно с Toyota и Mazda в 2024 году. Тогда японские производители решили продолжить разработку более эффективных двигателей внутреннего сгорания.
При этом каждая компания выбрала собственный технический подход.
Toyota разрабатывает компактные двигатели объёмом 1,5 и 2,0 л, подходящие для гибридных силовых установок. Mazda сосредоточилась на технологии сгорания Skyactiv-Z, а Subaru сохраняет приверженность оппозитному двигателю.
Подход Subaru технически сложнее, чем дальнейшее развитие традиционного рядного двигателя, но позволяет сохранить характерную для марки компоновку.
Преимущества нового двигателя наиболее полно проявились бы в гибридной силовой установке, где электромотор позволяет бензиновому двигателю чаще работать в наиболее эффективном диапазоне нагрузок.
Subaru уже подтвердила, что разрабатывает новые двигатели внутреннего сгорания специально с учётом потребностей электрифицированных силовых установок.
Новый двигатель может не появиться в продаже в Европе
Главное противоречие в стратегии Subaru связано с Европой.
Компания готовится к тому, чтобы к концу 2027 года прекратить в Европе продажи моделей с двигателями внутреннего сгорания, включая гибриды. Ожидается, что с 2028 года основу её европейского модельного ряда составят полностью электрические Solterra, Uncharted и E-Outback.
Это означает, что новый оппозитный двигатель разрабатывается прежде всего для Северной Америки, Японии и других рынков, где бензиновые и гибридные автомобили сохраняют большее значение.
Subaru не подтвердила планы по выводу нового двигателя на европейский рынок.
Суть плана Subaru — повысить КПД оппозитного двигателя, а не просто сохранить его исторически сложившуюся компоновку. Если компании удастся достичь теплового КПД 50%, новый двигатель сможет помочь снизить расход топлива гибридных автомобилей без увеличения аккумуляторной батареи.
Однако Subaru ещё предстоит доказать, что усложнение технологии сгорания не сделает двигатель слишком дорогим и не снизит его надёжность. Сроки начала серийного производства, рабочий объём двигателя и окончательные данные о его характеристиках пока не раскрыты.
