来自 必威app手机下载版 2019-11-17 11:05 的文章
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斯巴鲁水平对置发动机发展历程,一台发动机缔

一提起斯巴鲁,粉丝们最直观的记忆就是水平对置4缸发动机加前轮驱动的传动方式,在遥远的50年前,在那个还在普遍采用直列发动机加后轮驱动方式的年代,斯巴鲁走了一条特立独行之路,也是一条不同寻常的生存之路。今日,斯巴鲁能在水平对置发动机领域获得如此卓越的造诣,EJ20系列发动机做出了不可磨灭的贡献。

[汽车 技术] 对梦想的坚持与传承,成就了今日斯巴鲁在水平对置发动机领域的深刻造诣。作为第二代发动机产品中的耀眼明星,EJ20系列助推斯巴鲁在WRC赛场上屡获殊荣,而它与三菱之间剪不断的恩怨情仇,也犹如物种进化一般,让彼此都变得愈发强大。特别的,EJ207也成为了那个时代物竞天择下的终极进化产物。

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斯巴鲁水平对置发动机发展历程

EJ20发动机诞生之前,肩扛大旗的是EA系列发动机,斯巴鲁的工程师经过对大众、保时捷相关车型的研究后认为,采用水平对置发动机的设计布局能够很好的匹配前轮驱动的传动模式。省去相对笨重的传动轴,既可以节省车内空间,也大大提高了传动效率。与此同时,工程人员还通过扩大缸径的方式,将EA系列发动机从最早的1.0L发展到后期的1.8L,以满足不同车辆的各自需求。


从1958年斯巴鲁正式推出360车型开始计算,至今的60年间诞生了令无数车迷和消费者喜爱的产品,有一些令广大车迷热血沸腾,而也有一些则在慢慢的颠覆当时的行业格局。而伴随着这些在汽车历史上熠熠生光的车型,被提及最多的就是斯巴鲁所坚持采用的“水平对置发动机”。

虽然EA系列发动机并不出类拔萃,但是经过二十多年对水平对置发动机的技术积累,对于其“脾气秉性”斯巴鲁的工程师总结出一整套完整、系统的认知,而这种技术沉淀也为第二代EJ系列发动机的大放异彩埋下了成功的伏笔。

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虽然斯巴鲁推出排量仅为356cc的360独辟蹊径的在轻自动车市场上大获成功,但富士重工依旧希望在更高级车型市场中有所建树,随即重新开始研发搭载1500cc排量发动机的轿车。当时日本市场中充斥着大量配备1500cc排量发动机的优秀产品,斯巴鲁则再一次调整目标,准备研发一台排量为800cc-1000cc的发动机,全长3500mm左右、全宽1400mm左右,车辆重量500kg左右的轿车,内部代号63A计划。

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第一代EA系列水平对置发动机——积累与沉淀

63A计划的成果就是著名的斯巴鲁1000。1966年推出的斯巴鲁1000之所以会被人记住,正是因为它是斯巴鲁第一款装备水平对置发动机的量产车型,同时,也意味着斯巴鲁开始正式进军日本“登录车”市场,与老牌日本车厂开始正面竞争。

第一代斯巴鲁力狮

斯巴鲁从最初就选择了一条与众不同的成长之路。随着第一款斯巴鲁1000车型的问世,人们发现,斯巴鲁开创性的使用了水平对置4缸发动机+前轮驱动的动力传动方式。这在上个世纪60年代,车辆还普遍为直列发动机+后轮驱动方式的日本,显得尤为特立独行。

伴随斯巴鲁1000的推出,EA52型发动机也开始正式服役

上世纪80年代末,为了对抗当时的劲敌,丰田、三菱等厂商,同时推出对应的WRC赛车的高水平车型,斯巴鲁力狮搭载第二代EJ系列水平对置发动机开始崭露头角。在此期间, EJ系列发动机不断发展,提供从1.5L至2.5L多种排量,摒弃老旧的OHV底置凸轮轴技术,而使用SOHC或DOHC。每缸的气门数也由原先的2个变为4个,这大大改善了发动机在中、高转速下的进、排气效率。

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在设计之初,发动机设计部工程师一共为斯巴鲁1000准备了3套方案,分别为直列4缸、V型4缸和水平对置4缸发动机。据工程师回忆,当年在论证这三套方案的时候,大家并不拘泥于单纯的发动机形式,而是将最终要达成的整体性能作为唯一的要求。之所以排除前两个方案的原因,就是因为无法完美解决震动和重心的问题,而“低震动”和“低重心”则成为了斯巴鲁延续至今的两大优势。

真正将EJ系列发动机发扬光大的,则是三菱Evolution车型的天生死敌--斯巴鲁翼豹WRX车型。为了获取充沛的动力,曾经搭载在力狮身上,排量为2.0L的涡轮增压发动机EJ20G出现在翼豹的机舱中;就这样双方你来我往,不断推出性能更强劲的新车应战。在这期间,STI版本翼豹的出现加速了EJ20发动机的进化,以致于斯巴鲁的EJ20涡轮增压发动机在仅有2.0升的排量下,从初代的220匹马力,不断升级到日本马力限定的280匹。当然,三菱4G63发动机在EJ发动机进化过程中,发挥了重要的鞭策作用,这个下回我们单独讲。

最初,斯巴鲁的工程师仔细研究了保时捷以及大众的相关车型。他们认为采用水平对置发动机的布局方式可以很好的匹配前轮驱动的形式,这样就省去了相对笨重的传动轴。既可以节省车内空间,也大大提高了传动效率。然而,这种在当时备受瞩目的技术却存在着诸多技术难题,但是斯巴鲁还是决心去攻克难关。这套技术的粉墨登场并不是昙花一现,此后,水平对置发动机始终伴随着斯巴鲁汽车,日后也成为其一张特殊的名片。

放眼如今的汽车行业,也没有几位首席工程师能够毫不妥协、百无禁忌的站在车辆整体性能的角度去考虑,更多人不得不为充分利用现有的各类总成和系统进行太多太多的妥协。这也正是以EA52型发动机为代表的第一代水平对置发动机,在机械性能以外,留给斯巴鲁的精神财富。

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1989年,EJ系列发动机首次亮相

EJ20G发动机的成功并没有让斯巴鲁停下研发的脚步。随着第五代翼豹STI的问世,EJ207发动机揭开了其神秘的面纱。这款被车迷奉为“神器”的发动机EJ207经过强化,已经可以承受远高于280马力上限的动力输出。不过,这台发动机专属于日版的STI车型,并没有搭载在出口海外的斯巴鲁车型上。

早期配备在斯巴鲁车型上的EA系列,即第一代水平对置发动机采用四缸水冷、每缸2气门的设计,同时还分为SOHC两种。通过提高压缩比等技术手段,1967年产的EA53发动机已经可以做到升功率接近50kW的优秀水平,同时最高转速达到了6600rpm。与此同时,工程人员还通过扩大缸径的方式,将此系列发动机从最早的1.0L发展到后期的1.8L,以满足不同车辆的各自需求。

随着力狮车系的诞生,国内斯巴鲁车迷们津津乐道的EJ系列发动机也投入量产。早期的EJ系列发动机提供1.8L——2.2L众多版本,分别对应初代力狮的不同车型,从最基础的1.8L自然吸气到2.0L涡轮增压版本。

除了红色“STI”的显著标识,那就是与众不同的红色进气歧管。从第五代STI开始,这台EJ207从最初的分组点火到后来的独立点火,从IHI(石川岛播磨重工业株式会社)的VF28涡轮增压器到VF34;同时,斯巴鲁的工程师几十年磨一剑,在缸体、活塞、曲轴等部件的加工工艺以及在制造精度方面不断创造与革新。

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相较于EA系列发动机而言,EJ系列采用了屋脊型燃烧室,使用HLA,不必再定期调整气门间隙;另外,气缸中心距大幅扩大,为增大排气量提供了可能;曲轴、凸轮轴传感器、爆震传感器等在ECU控制下具有学习功能,点火方式也采用电子控制。

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虽然EA系列发动机没有使斯巴鲁扬名立万,但是二十多年的技术积累,还是让斯巴鲁的工程人员搞清了水平对置发动机的“脾气秉性”,而这种技术沉淀也为第二代EJ系列发动机的大放异彩埋下了深深的伏笔。

一代神机——“EJ207”

EJ20系列的大缸径、小行程的设计,以及对置的活塞在工作时所产生的互为拉扯的惯性力,敏捷的动力响应,高转速持续扭矩输出,同时,无以比拟的低重心特点,使得斯巴鲁车型在操控方面更胜一筹。

第二代EJ系列水平对置发动机——大放异彩

1985年,斯巴鲁推出了第五代翼豹WRX STi和其轻量化版WRX TYPE-RA STi,以及双门版本WRX TYPE-R STi,机舱中的EJ207发动机则是此次车型改款的最大亮点。早期的EL207发动机采用了IHI RHF5HB VF28E涡轮,增压值为0.8bar,原装情况下最大马力与扭矩与上代完全相同,这台发动机巨大的改装潜力和超长的生命周期,在之后很长一段时间内成为斯巴鲁性能车的核心动力总成。

虽然,EJ系列发动机从登陆之初到目前不断进化,但始终无法摆脱水平对置发动机的先天性缺陷。受到地心吸引力的影响,水平对置发动机的中缸在高里程时难免会出现气缸偏磨的现象,耐用性始终不如传统的发动机。当然出现这种情况一般是在车辆行驶20万公里以上,才会明显出现的问题,消费者其实对于这个问题并不十分热衷,毕竟行驶20万公里对于一个普通用户来说是很遥远的事情。

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随着时间的推移,如果你有幸在中国购买到一台正规进口的翼豹WRX STi的话,那很可能已经换装了更加环保的EJ257发动机,而EJ207则成为日本本土的专属品。

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1989年,斯巴鲁推出了全新车型——Legacy,同时也将目标锁定在WRC赛场,去对抗当时风生水起的丰田、三菱等厂商。与此同时,第二代EJ系列水平对置发动机也接过了前辈的旗帜,并搭载在力狮车型上,开始崭露头角。

暴力涡轮归来——FA20 Turbo

消费者其实更在意的是此款发动机迟滞效应和散热问题,;当然瑕不掩瑜,这都阻止不了狂热粉丝对于这款发动机无穷潜力的挖掘,同时,由于斯巴鲁品牌以及产量的局限,EJ系列发动机的零配件价格及维修成本往往高于其他竞品车型,这也是它一直存在的问题。

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2012年5月,斯巴鲁悄悄地发布了力狮小改款车型,虽然在外观以及内饰配置上都做了优化和调整,但重点是官方网站上赫然在目的新的顶级车型——2.0GT DIT。

EJ207发动机作为斯巴鲁水平对置发动机的巅峰之作,凭借低重心、高转速以及巨大的改装潜力被粉丝们所津津乐道。作为为数不多对于水平对置发动机投入大量人力物力的厂商之一,斯巴鲁从发动机到变速箱,以及分动器等,全部采用直线排列,以及之后的左右对称全时四驱系统也采用此种设计。由此组成的最佳重量配比,使车辆的平衡性与操控性达到了近乎完美的结合。同时也创造了一台发动机,缔造一段辉煌历史的神话。

EJ系列发动机从1.5L至2.5L有多种排量,它们都摒弃了第一代相对老旧的OHV底置凸轮轴技术,而使用SOHC或DOHC。每缸的气门数也由原先的2个变为4个,这大大改善了发动机在中、高转速下的进、排气效率,同时它还分为自然吸气和涡轮增压两个版本。

全新的FA20 Turbo发动机亮相之前,斯巴鲁BRZ已经将FA20系列发动机公之于众了,而FA20 Turbo的出现,则让广大车迷们欢呼——EJ207后继有人了!由于摆脱了日本汽车品牌之间的“280Ps君子协定”,再加上使用了全新的DIT缸内直喷技术,斯巴鲁FA20 Turbo发动机最高动力版本的最大马力直冲300Ps,扭矩达到了400N·m。与此同时,燃油经济性也有了大幅度的提升。在2015年-2017年期间,进口到中国的力狮、森林人、傲虎,也都配备了这款发动机。

——中流砥柱的EJ20

新时代来临——FB系列智能水平对置发动机

1992年,随着三菱推出Evolution之后,感到危机的斯巴鲁迅速做出了反应,随即推出用以匹敌的ImprezaWRX车型,同时斯巴鲁也不忘给其搭载一台性能强劲的发动机。这样,曾经搭载在力狮车型上,排量为2.0L的涡轮增压发动机EJ20G便出现在翼豹的机舱中,而其动力也由最初的220马力增加到240马力。

斯巴鲁在2018年的北京车展上全球首发了全新的FB系列智能水平对置发动机,整套动力系统采用了电机辅助的轻混合动力系统,由一台DI化的FB20型2.0L水平对置4汽缸发动机、Lineartronic CVT变速箱和内置于变速箱的一颗电动机等组成。

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全新动力总成采用了MA1型的3相交流同步电动机,并在后轴附近安装了由32个锂离子电池组成的动力电池组。得益于交流同步电动机的使用,以及SI-DRIVE、X-MODE的协调控制,可在相当多的工况下改善车辆的加速性能、恶劣路况的通过性、以及燃油效率。搭载这套动力的全新一代森林人也会在今年年内引入国内。

1994年,斯巴鲁的高性能部门推出了STI版本的翼豹,它同样搭载了EJ20G发动机,通过对发动机的升级强化,动力输出提升到了250马力。应该说,EJ20伴随着STI的进化也越来越强大,最终达到了280马力的规定上限。然而,在EJ20的进步过程中,少不了来自对手,特别是三菱4G63发动机的鞭策。

回望斯巴鲁诞生之初的那个年代,有非常多的品牌尝试过研发和制造水平对置发动机,但坚持至今的却寥寥无几。无论是早期的EA系列,还是最新技术的FB系列智能水平对置发动机,暴力的性能也好,顺应时代潮流的节能电动化也罢,固执的甚至有些偏执的斯巴鲁依旧将车辆整体的综合性能作为研发的唯一目标,斯巴鲁对于核心技术的坚持不懈,也正是这个品牌令人钦佩的重要原因。

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有意思的是,每当4G63随着新一代Evo的亮相而动力变得更强之后,斯巴鲁总会紧随其后的将EJ20进行相应的升级强化来与之抗衡。二者就是这样魔高一尺,道高一丈的让彼此在“遗传变异”中获得竞争优势。

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