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斯巴鲁新一代水平对置四缸发动机研发中,热效率目标剑指50%

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目标锁定50%热效率,坚持水平对置布局

斯巴鲁为新一代内燃机定下了明确的研发方向:把热效率提升到50%。在外界看来,继续深耕水平对置四缸发动机似乎带着浓厚的品牌情怀,但斯巴鲁的考量并不止于此——既要保留旗下车型数十年来形成的独特驾驶特性,也要让发动机效率迈上一个新台阶。

发动机台架测试车间

从技术路线看,工程师并未打算推翻现有的发动机布局,而是把精力集中在燃烧效率的改善上。其中一个关键着力点,是增强缸内气流,让空气与燃油在点火之前混合得更加充分。

缸内气流增强,三维分析辅助燃烧优化

初步研发成果显示,新发动机的活塞行程虽然依旧较短,但其缸内气流强度已经超过了作为对标对象的其他发动机。这一表现说明,在维持水平对置结构特征的前提下,燃烧过程仍有可观的优化空间。

与此同时,斯巴鲁引入了三维燃烧分析技术。借助这套手段,工程师能够更准确地预测点火后火焰在气缸内的传播情况,从而提前判断爆震风险,并对燃烧过程作出针对性优化。

气缸内部燃烧分析画面

初步测试的结果颇为积极。斯巴鲁公布的数据显示,与现款混动车型搭载的自然吸气发动机相比,新发动机的高热效率运行区间扩大了约一倍。

涡轮增压与直喷加持,拓宽高效工况

需要说明的是,研发中的新发动机采用缸内直喷和涡轮增压技术,而用于对比的现款发动机为自然吸气设计。涡轮增压的引入让工程师能够更精确地控制进气量,也有助于发动机在更宽广的工况范围内输出强劲扭矩,这为高效区间的扩展提供了基础。

不过,斯巴鲁并未把目光停留在现有成果上。围绕如何进一步逼近50%的热效率目标,斯巴鲁还在研究多项其他技术。

多条技术路线并行,预燃室燃烧在列

其中一个方向是可变截面涡轮增压器。它可以根据废气流量调整涡轮气道,改善动力响应。但这并非唯一解法,斯巴鲁也在考虑通过电机辅助来弥补涡轮迟滞。

米勒循环同样在考虑范围之内。该技术通过调整进气门正时,改善发动机的压缩与膨胀关系,在提高燃烧效率的同时降低排气温度。此外,米勒循环还能让可变截面涡轮增压器更易于应用,并降低相应成本。

  • 可变截面涡轮增压器:按废气流量调整涡轮气道,改善动力响应
  • 电机辅助:弥补涡轮迟滞的备选方案
  • 米勒循环:调整进气门正时,提高效率并降低排气温度
  • 预燃室燃烧:被视为冲击50%热效率的潜在补充手段

斯巴鲁也坦承,单靠上述技术恐怕还不足以实现50%的热效率,因此预燃室燃烧技术进入了考量清单。宝马近期已在欧洲市场销售的M2、M3和M4所搭载的直列六缸发动机上引入这项技术,以满足更加严格的排放法规,这也为斯巴鲁的探索提供了参照。

从增强缸内气流到预燃室燃烧,斯巴鲁的新一代水平对置四缸发动机正沿着多条技术路线向50%热效率目标推进,最终量产形态仍有待后续研发验证。

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