50 多年来,斯巴鲁汽车一直使用水平对置发动机,左右活塞交替水平运行。世界上只有斯巴鲁和保时捷在少数汽车发动机中采用的水平对置发动机是什么原因?
斯巴鲁汽车在国内的销量并不是很好,但是,有很多人这样形容“一日斯巴鲁,终身斯巴鲁”。斯巴鲁汽车引擎不仅非常优秀,而且四驱技术也是一流的。另外,结合链条式CVT变速箱,在燃油经济性与驾驶性能方面取得了很好的平衡。
但是,就拿卖得比较多的“森林人”这款车来说似乎不适合中国市场。主要原因是整车进口,导致售价较高;引擎成本占比较大;空间紧凑等。相比中国市场大部分人喜欢的空间大、配置高、外观漂亮等这些汽车特征,“森林人”所拥有的优势却正好相反。
目前销售的斯巴鲁森林人是在2021年11月份发布的,搭载的依然是水平对置引擎,不过,排量有所下降,将2.0L引擎取代了老款的2.5L引擎。可以看出,即使是全球汽车制造商都在加速向电动汽车转型的时代下,斯巴鲁依然将该引擎看得很重要。
水平对置发动机通过消除对置活塞之间的振动而获得良好的旋转平衡,并且通过将气缸横向放置,可以缩短上下和前后方向,从而易于降低重心和紧凑性。因此,转动平稳,在高转速范围内振动小,无需平衡器。此外,发动机低重心设计对汽车的机动性有很大的影响。由于这一因素与汽车的运动性和高运动性能直接相关,因此得到了很多用户的大力支持。
然而,虽然有许多物理优点,但也有许多缺点。首先,由于它需要两个气缸盖,因此零件数量更多,成本也更高。因此,如果将其安装在低价汽车上,除非在发动机以外的地方取得利润或降低成本,否则将无法在价格方面保持竞争力。
另外,水平对置式发动机具有上下前后方向较短但横向较长的结构,因此该特性成为汽车安装发动机的主要障碍。当安装在车身尺寸受到限制的车身上时,进气和排气系统部件等辅助设备的布置变得困难,这增加了设计难度。尤其是安装在汽车总宽度为 1700 mm 以下的车上时,由于发动机室的横向没有空间,因此很难处理排气。在EJ20涡轮中,涡轮被抬高到发动机的右侧并放置,排气管不得不加长。另外,还存在三元催化的热量问题。
由于难以横向扩展的特性,有各种限制,倾向于短行程/大口径。短冲程/大缸径发动机便于转高转速并产生高输出,但大缸径燃烧室的尺寸和形状基本难以降低油耗。EJ20 发动机最终退役,因为它已经变得难以燃烧以达到未来所需的燃油效率水平。由于短冲程不适合产生低速扭矩,因此它是难以制造出中低速扭矩大、油耗低的发动机的一个因素。新一代FA/FB发动机通过对连杆和活塞的形状进行设计,实现了较长的冲程。
虽然水平对置发动机的特性非常适合安装在跑车上,但有许多因素使其不适用于省油的多功能车,并且成本往往很高。这也正是斯巴鲁以外的厂商没有新采用水平对置发动机的原因,这种发动机在理论上有很多优秀的因素。即使在追求真正运动性能的保时捷中,911和Boxster继续采用水平对置,而其他车型则采用V型。这很大程度上是由于上述原因。
斯巴鲁前身公司是一家名为 Nakajima Aircraft 的飞机制造商,因此坚持使用水平对置发动机的原因之一是它有制造活塞相对运行的径向发动机的历史,例如飞机发动机“Sakae” 。
斯巴鲁在第一代翼豹的开发概念阶段也曾考虑过搭载直列4缸,甚至还做出了在测试中成绩不错的原型车,但最终还是采用了水平对置发动机。
曾在发动机设计部门担任过主考官的野村拓士先生说:“因为我们是一家追求汽车“乐趣”的制造商,除此之外,司机感觉“好玩”和“感觉好”的元素绝对少不了。当然,它是一个优秀的运动工具是一个大前提,由于我们对理想汽车的追求,我们仍然到达了水平对置发动机。”
斯巴鲁的工程师发现解决其他公司已经放弃并克服的问题是值得的,因为他们发现水平对置发动机通过弥补其弱点而更具吸引力。许多斯巴鲁车迷被水平对置发动机本身所吸引,也被这些斯巴鲁工程师在选择斯巴鲁汽车时的想法和愿望所吸引。
不过,在电动汽车普及的大环境下,燃油车将举步艰难。但是,搭载水平对置引擎的斯巴鲁汽车绝对是经典之作。