První dieselový motor Subaru Boxer – konstrukce a vlastnosti

SUBARU BOXER DIESEL je celosvětově první dieselový motor s protilehlými válci určený pro osobní vozidla. Dokáže nabídnout typické výhody dieselových motorů, ovšem přidává k tonu i další přednosti vyplývající z konstrukce plochého motoru s protilehlými válci.

Motorismus má v Evropě již velmi dlouhou tradici a na evropských trzích se stále silněji prosazují dieselové motory, které jsou hospodárné a vyhovují jízdním podmínkám panujícím v Evropě. Společnost Subaru si proto dala velký závazek vyvinout vlastní dieselový motor, aniž by obětovala tradiční výhody, které svým zákazníkům nabízí již od počátku své existence. Hlavním úkolem Subaru se tak stalo uspokojení dnešních potřeb zákazníků, tedy nasadit vznětový boxer do svých osobních vozů. Výhody které dokáže nabídnout pouze značka Subaru tak budou dostupné stále širšímu spektru motoristů.

V současné době zahajuje Subaru prodej modelů Legacy a Outback s dieselovým motorem na evropských trzích. Společnost Subaru si od svého nového motoru slibuje výrazné posílení prodejních výsledků na evropském trhu. V budoucnu se vznětový boxer objeví i v dalších modelech této značky.

Subaru neustále zdokonaluje svoji technologii plochého motoru s protilehlými válci a zúročuje své zkušenosti v oblasti přeplňovaných agregátů nasazovaných ve světových šampionátech FIA World Rally. Výsledkem tohoto snažení je nový dieselový motor, který dokáže zákazníkům nabídnout výborné výkonové parametry v kombinaci s ekologickým chováním.

Nízká hmotnost, malé rozměry a vysoká tuhost

Konstruktéři zmenšili rozteč mezi válci a navrhli velmi tuhou konstrukci levého i pravého bloku pro upevnění klikového hřídele, což umožnilo použít blok válců z hliníkové slitiny, a tak snížit celkovou hmotnost agregátu. Výsledkem je dieselový motor, jehož hmotnost se řadí na špičku třídy pohonných jednotek o obsahu 2,0 litru.

Nízká úroveň vibrací i hluku

Pohyb protilehlých válců pracujících v jedné rovině vede k účinnému vyrušení vibrací na druhé harmonické frekvenci (tj. vibrací s dvojnásobným kmitočtem v porovnání s otáčkami motoru), které jsou pro lidské ucho obzvláště nepříjemné. Konstrukcí bylo dosaženo minimální úrovně vibrací bez nutnosti použít vyvažovací hřídel, který jinak najdeme u řady běžných řadových i vidlicových šestiválců. Klikový hřídel je krátký a velmi tuhý, čímž se minimalizuje hluk vibrací typický pro řadu běžných dieselových motorů.

Okamžitá reakce na povely plynového pedálu

Vynikající vyvážení plochého motoru s protilehlými válci se projevuje nízkou rotační setrvačností a nízkou úrovní tření v samotném motoru. Výsledkem je okamžitá reakce na sešlápnutí plynového pedálu.

Ekologické parametry

Agregát nabízí mocný točivý moment dieselového motoru, ale současně splňuje přísné emisní normy EURO 4. Promyšlená konstrukce motoru rovněž přispěla k nejlepším parametrům spotřeby paliva v kategorii osobních vozů s pohonem všech kol.

1. Blok válců

Blok válců

Potenciál velmi tuhého plochého motoru s protilehlými válci byl maximálně zúročen použitím bloku válců z hliníkové slitiny. Z důvodu co nejlepšího spalování paliva v dieselovém motoru byl oproti zážehovému agregátu prodloužen zdvih pístů o 11 mm, zatímco vrtání se zkrátilo o 6 mm. Konstruktéři Subaru tak dosáhli delšího zdvihu, aniž by se změnila celková šířka motoru. Kromě toho se zmenšila rozteč mezi válci na 98,4 mm, což je hodnota srovnatelná se šestiválcovým zážehovým motorem Subaru Boxer (EZ30), zatímco čtyřválcový zážehový Subaru Boxer (EJ20) má v tomto případě 113,0 mm. Celková délka bloku motoru se díky tomu zkrátila o 61,3 mm, a agregát je tak velmi kompaktní.

Polouzavřená horní část bloku válců

Při konstrukci bloku válců byla použita polouzavřená horní část bloku válců, která již prokázala vysokou životnost v přeplňovaných zážehových motorech. Výsledkem je vyšší tuhost v oblasti kolem hlavového těsnění.

Přídavné chladicí kanálky

Mezi vrtání válců byly doplněny drážky fungující jako chladicí kanálky pro vodní chlazení, zlepšující celkovou účinnost chlazení motoru.

Písty

Písty jsou vyrobeny z vysokopevnostního materiálu, který dobře odolává vysokému spalovacímu tlaku dieselového agregátu. Písty mají integrované chladicí kanálky, do kterých je vstřikován olej pomocí olejové trysky, což přispívá k ještě lepšímu chlazení pístů.

Ojnice

Větší konec ojnice je zvláštní svým asymetrickým profilem, jenž umožňuje vyšší přesnost při montáži. Zaokrouhlení vnitřních povrchů ve styku s klikovým čepem přispívá k nižší úrovni tření. Díky použitému profilu bylo zároveň možné minimalizovat dráhu opisovanou při rotaci, a tak uvnitř kompaktního bloku válců použít delší zdvih pístů.

Klikový hřídel

Klikové hřídele z vysokopevnostního materiálu mají takovou povrchovou úpravu, aby odolávaly vysokému spalovacímu tlaku dieselového agregátu. Plochý motor s protilehlými válci je díky své jedinečné konstrukci výrazně lehčí než srovnatelný agregát s válci v řadě.

2. Ventilový rozvod / sací a výfukové ventily

Hlava válců

Hlavy válců z vysokopevnostního materiálu dobře odolávají vysokému spalovacímu tlaku. Ventilová vahadla s rolničkami: v systému ventilového rozvodu se dvěma vačkovými hřídeli (DOHC) jsou použita kompaktní ventilová vahadla s rolničkami a velmi nízkou úrovní tření.

Ventilový rozvod

Byl optimalizován průměr sacích ventilů z důvodu lepšího sání a zlepšení charakteristiky víření vzduchu, s cílem dosáhnout vyšší účinnosti spalování paliva.

Sací kanály

Sací kanály: spojením systému vířivé komůrky na straně sání s optimalizovaným průměrem sacího ventilu bylo dosaženo lepší charakteristiky víření nasávaného vzduchu.

Systém vačkového pohonu

Agregát používá pro pohon vačkového hřídele vysoce odolný řetězový rozvod, který se lépe vyrovnává s kolísáním točivého momentu vznětového motoru.

3. Systém vstřikování Common Rail

Z důvodu lepší charakteristiky byl zvolen systém vysokotlakého vstřikování typu common rail. Palivo se pomocí vysokotlakého čerpadla přivádí do palivového potrubí (společné pro všechny válce) pod tlakem 180 MPa.

Elektromagneticky ovládané vstřikovací ventily

V motoru jsou použity speciálně navržené vstřikovací ventily. Díky zkrácení celkové délky vstřikovacích ventilů bylo možné zachovat stejnou šířku motoru jako v případě standardního zážehového agregátu, a to i přes delší zdvih pístů.

4. Turbodmychadlo

Pohonná jednotka používá turbodmychadlo s variabilní geometrií lopatek navržené tak, aby byl přeplňováním zajištěn dostatečný výkon v nejširším spektru otáček. Samotné turbodmychadlo je umístěno pod motorem a je přímo fyzicky spojeno s katalyzátory kvůli snížení emisí. Výsledkem je lepší reakce motoru na sešlápnutí plynového pedálu a současně i snížení těžiště motoru.

5. Výfukový systém

Konstruktéři vyladili výfukový systém tak, aby co nejlépe spolupracoval s dieselovým motorem.

6. Systém řízení výfukových emisí

Hlavní součástí systému řízení výfukových emisí jsou oxidační katalyzátory, filtr pevných částic (DPF) a recirkulace výfukových plynů. Pod motor byl umístěn čistič výfukových plynů společně s turbodmychadlem. Výfukové plyny tak vykazují nižší úroveň škodlivých emisí, nicméně zůstává zachováno nízko položené těžiště vozu díky spojení plochého motoru Subaru s protilehlými válci a systému pohonu Symmetrical AWD.