Subaru прагне підвищити тепловий ККД опозитного двигуна до 50%, але в Європі він може так і не з’явитися у продажу
Subaru розробляє нове покоління чотирициліндрового опозитного двигуна з цільовим тепловим ККД 50%. Це був би значний поступ порівняно із сучасними бензиновими двигунами: найефективніші серійні зразки перевищують 40%. Японський виробник випробовує новий процес згоряння, турбокомпресор зі змінною геометрією та систему запалювання з форкамерою. Парадоксально, але новий двигун може так і не з’явитися у продажу в Європі.
Subaru шукає шлях до вищого ККД через удосконалення процесу згоряння
За даними японського видання Motor-Fan, яке висвітлило презентацію розробок Subaru, інженери хочуть зберегти низький центр ваги опозитного двигуна й водночас істотно підвищити його тепловий ККД.
Опозитний двигун має низьку й широку конструкцію, а його поршні рухаються в протилежних напрямках. Це допомагає утримувати центр ваги автомобіля низьким, але ускладнює застосування довгого ходу поршня.
Довший хід поршня часто дає змогу поліпшити геометрію камери згоряння та ККД. Тому Subaru доводиться шукати інші рішення.
У нового експериментального двигуна впускні канали пряміші й вужчі, ніж раніше: це має збільшити швидкість повітряного потоку та поліпшити змішування пального з повітрям.
Інженери також використовують тривимірне моделювання згоряння, щоб відстежувати поширення фронту полум’я, оцінювати ризик детонації та оптимізувати момент запалювання.
Перші випробування свідчать, що діапазон режимів роботи з високим ККД у двигуна з турбонаддувом приблизно вдвічі ширший, ніж у нинішнього атмосферного двигуна, взятого за основу для порівняння.
Турбокомпресор зі змінною геометрією та форкамера
Subaru розглядає кілька технологій для досягнення ККД 50%.
Одна з них — турбокомпресор зі змінною геометрією, який може регулювати потік відпрацьованих газів до турбіни відповідно до режиму роботи двигуна. Це могло б поліпшити відгук на низьких обертах і підтримувати вищий ККД у ширшому діапазоні навантажень.
Також розробляється варіант електричного наддуву, який має допомогти зменшити затримку відгуку турбокомпресора.
Ще одне рішення — цикл Міллера, за якого двигун змінює момент закриття впускних клапанів, щоб досягти сприятливішого співвідношення між ефективним ходом стиснення та ходом розширення.
Проте найбільший потенціал Subaru вбачає в системі згоряння з форкамерою. У ній паливоповітряна суміш спершу запалюється в невеликій камері, після чого струмені палаючого газу підпалюють суміш в основній камері в кількох місцях.
Такий підхід міг би прискорити згоряння та дати змогу використовувати збіднену паливоповітряну суміш.
Subaru визнає, що поєднання цих технологій поки не гарантує бажаного результату. 50% — це мета розробки, а не вже досягнутий показник ККД.
Toyota й Mazda прагнуть тієї самої мети
Розробки Subaru є частиною ініціативи, про яку компанія спільно з Toyota та Mazda оголосила у 2024 році. У її межах японські виробники вирішили продовжити розробку ефективніших двигунів внутрішнього згоряння.
Водночас кожна компанія обрала власний технічний підхід.
Toyota розробляє компактні двигуни об’ємом 1,5 і 2,0 літра, придатні для гібридних силових установок. Mazda зосередилася на технології згоряння Skyactiv-Z, а Subaru залишається відданою опозитному двигуну.
Підхід Subaru технічно складніший за подальше вдосконалення звичайного рядного двигуна, але дає змогу зберегти характерне для марки компонування.
Переваги нового двигуна найвиразніше проявилися б у гібридній силовій установці, де електромотор дає змогу бензиновому двигуну частіше працювати в діапазоні навантажень із найвищим ККД.
Subaru вже підтвердила, що розробляє нові двигуни внутрішнього згоряння спеціально з урахуванням потреб електрифікованих силових установок.
Європейські покупці можуть не отримати новий двигун
Найбільша суперечність у стратегії Subaru стосується Європи.
Компанія готується припинити продаж у Європі моделей із двигунами внутрішнього згоряння, зокрема гібридів, до кінця 2027 року. Очікується, що з 2028 року її європейський модельний ряд зосередиться на повністю електричних Solterra, Uncharted та E-Outback.
Це означає, що новий опозитний двигун розробляють передусім для Північної Америки, Японії та інших ринків, де бензинові й гібридні автомобілі залишаються важливішими.
Subaru не підтвердила планів вивести новий двигун на європейський ринок.
Справжня цінність плану Subaru — у підвищенні ККД опозитного двигуна, а не лише у збереженні його традиційного компонування. Якщо компанія досягне теплового ККД 50%, новий двигун міг би допомогти знизити витрату пального гібридних автомобілів без збільшення акумулятора.
Однак Subaru має довести, що складніша технологія згоряння не зробить двигун надто дорогим і не погіршить його надійність. Терміни початку серійного виробництва, робочий об’єм двигуна та остаточні характеристики поки не розкриті.
