【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】

FA24 DITについて詳しく知りたい

このような疑問にお答えします。

2017年、大型SUVのアセントに搭載する新開発エンジンとして公開された「FA24 DIT」。

新型WRXにも搭載予定となっているエンジンであり、先代レガシィにも搭載されていた「EZ36型3.6L水平対向6気筒自然吸気エンジン」の代替として期待され、開発された4気筒水平対向エンジンです。

FA系エンジンは、3代目スバル製水平対向エンジンである「FB系」を基にチューニングされているエンジンであり、FB系の長所であったロングストーク化、ピストン内径縮小によるトルク増大化など、FB系にインスパイアを受けています。

カムシャフト駆動もチェーン式で、補機はベルト1本で駆動するサーペンタイン式を採用する点もFB系と同じ。

違いと言われれば、ピストンやシリンダーはやや重くなりますが、FA系においてはFB系よりも吸気マニホールドを65mm、エンジン下部の排気ブランチを19mmほど高さを抑えることでその問題点を克服し、主機でいえばFB系よりも軽量に仕上がっています。

軽量化を主目的に開発したFB型とは対照的に高出力・高負荷にも耐えられる設計としているところも大きな違いになります。

補足ですが、FA系の中でも86/BRZに搭載されている「FA20D」は、トヨタとの共同開発。

初代レヴォーグ/S4に搭載されていた「FA20F」は、スバル完全オリジナルエンジンとなっています。

そしてアセントに搭載されたのが「FA24F」

FA20と比べてストロークは同一ながらボアが拡大され、これによって排気量が2.4L(2,387cc)にアップ。

FA20D、FA20Fと同じ型式にはなりますが、シリンダーブロックやピストンを始めとした大きな主機パーツは全く別物であり、高出力な直噴ターボに耐えられる設計となっています。

開発の狙いとしては、ミッドサイズSUVに搭載する主要パワーユニットに対して、動力性能、環境性能への要求が高まってきている近年のマーケットにおいて、二律背反する両者をレギュラーガソリンで両立させること。

FA20に対して排気量拡大と燃焼改善などにより、カテゴリートップクラスに準ずる燃費と実用域における十分な動力性能を、「クルマの加速」と「音」の一体感を狙いとして開発されました。

本記事のテーマ

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジン完全ガイド【スバリストが語る】

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まもなく新型WRXが発売になります。

「全く新しい新エンジンではなく、低回転域のトルクが物足りないFA系か…」との声もちらほら聞きますが、「FA24 DIT」は歴代最高傑作と呼ばれるほど期待されている水平対向エンジンです(自分はまだ乗ってませんが…)。

WRXといえばEJ信者が多いわけですが、低回転域からトルクが太く、それでいてレッドゾーンまで気持ちよく一気に吹き上がるFA24は、全スバルファン納得の仕上がりなっているはず。

この記事では、「FA24 DIT」がFA20 DITからどのような改良を受けて誕生したのかを徹底解説します。

ぜひ最後まで読んで頂き、これからのクルマ選びの参考にして下さいね。

※この記事ではWRX用ではなく、アセント用「FA24 DIT」をベースに解説していきます。

FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジン

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】
出典:モーターファン

FA24は、アセント並びに北米アウトバック、レヴォーグ、WRXなど、他車両との互換性を持たすために、エンジン外径寸法はFA20、FB20/25から変更はありません。

実用域における動力性能と環境性能をレギュラーガゾリンで実現するために、FA20 DITエンジンをベースとしてボア径拡大による排気量アップとともに燃焼設計から見直しを実施。

燃焼改善などによってノッキング限界やEGR限界の向上を図られています。

また、約40%の部品の共有化を図りながら、FA20 DITに対して約4.6kgの軽量化と車内の静寂性を両立しています。

以下はエンジン諸元データになります。

※新型WRX用「FA24 DIT」の使用燃料は、無鉛プレミアムです。
※参考の「2.0L DIT」はレヴォーグ用です。

2.4L DIT(参考)2.0L DIT
型式FA24FA20
燃料供給方法筒内噴射筒内噴射
使用燃料レギュラー(87AKI)ハイオク(91AKI)
気筒数4気筒4気筒
総排気量2387cc1998cc
最高出力263PS/5600rpm300PS/5600rpm
最大トルク375.56Nm/2000-4800rpm400Nm/2000-4800rpm
吸気方式過給方式過給方式
動弁機構DOHC4バルブDOHC4バルブ
駆動方式タイミングチェーンタイミングチェーン
動弁系デバイス吸気/排気AVCS吸気/排気AVCS
ボア×ストローク94.0×86.0mm86.0×86.0mm
圧縮比10.610.6
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諸元を比較してみると「ん?ちょっと控えめ?」な気もする「FA24 DIT」ですが、魅力はこれだけではありません。

ここからは各部の詳細について深掘りしていきます。

新型レヴォーグ、フォレスター、アウトバックに搭載されている「CB18」についてはこちらの記事で解説しておりますので、覗いてみてくださいね。

燃焼改善:タンブル流の強化

タンブル流の生成は始動時およびその直後のアイドリング運転時にバルブを閉鎖して、吸気をタンブル生成通路に流すことで、これにより希薄な混合気でも効率のよい燃焼が可能となり、始動直後のHCを大幅に低減できます。

そしてこれは燃費・出力性能向上のために必要となる、燃焼速度とノッキング限界の改善にも非常に有効。

「FA24 DIT」はFA20 DITに対してボア径を拡大しているため、火炎伝播距離が長くなります。

主燃焼期間を短縮するためには、FA20 DIT以上の火炎伝播速度が必要であり、乱れ強さの強化を狙い、燃焼室形状とポート形状を変更しました。

火炎伝播とは

燃焼室内を火炎が広がっていくスピードのこと。すなわち、燃焼速度に混合気の流速と燃焼ガスの膨張速度を加算したもの。

ピストン冠面形状は、FA20 DITで採用した「噴霧ステップ」を廃止し、キャビティを球形状化にするとともに、ベントルーフをピストンに合わせた形状に変更。

圧縮工程中におけるタンブル残存性を高める狙い

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タンブル。いわゆる渦状の流動。

燃焼効率を向上するためには、できるだけ燃焼速度を速め、上死点付近で短時間に燃焼を完了させることが重要になります。

燃焼を速くするための効果的な手法が、シリンダー内の流動の強化。

シリンダー内の流動を強化することで、それに付随した小さなスケールの乱れが発生→燃焼が促進されます。

吸気ポートの形状についても変更があります。

シリンダーヘッドの吸気ポート側面から見た形状をS字化することで、筒内流入時にバルブへの流動衝突を避け、排気ペントルーフ面に沿う流れを形成するとともに、吸気ポートの分岐位置を吸気上流側に設定することで、筒内に指向性を持ったタンブル流を形成できるようになっています。

燃焼室と吸気ポートを新設計することで、圧縮工程での筒内ガス流動(タンブルおよび乱れ強さ)の強化を実現。

さらにFA24 DITではガス流動強化を活かしたインジェクター噴霧設計をすることにより、燃料のミキシング促進(混合気生成の促進)とバルブとライナーへの燃料付着を抑え、PM排出量を低減。

また、ノッキング限界を改善するために、シリンダーブロックおよびシリンダーヘッドの冷却強化、インタークーラー大型化による吸気冷却性能の向上、高熱伝導ピストンリングの採用などもあります。

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ノッキング限界向上には、燃焼室壁温を下げることが有効。

「FA24 DIT」では、シリンダーライナー周り、吸気バルブシート周りの温度を下げるためのチューニングがなされています。

吸気冷却強化については、空冷インタークーラーのコア容積を大型化することで吸気放熱量を5%改善。

ノッキングに対する強化がさまざまな箇所に施されています。

燃費性能:EGRの見直し

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】燃費性能:EGRの見直し

燃費強化の取り組みとしては、先ほど書いたノッキング限界の向上、電制ウエストゲートバルブの活用、外部EGR導入強化などがあります。

電制ウエストゲートバルブの活用についてですが、FA20 DITは従来のメカ式バルブを活用しているため、過給域でのウエストゲートバルブの作動となります。

一方、FA24 DITは、電制式バルブを採用しているため、実用域でも任意の開度を設定でき、ノッキング領域でウエストゲートバルブを開くことが可能になります。

それによって背圧を下げ、内部EGRを低減させるとともにポンプロスを低減させ、燃費改善に貢献をしています。

ウエストゲートバルブとは

過給圧増大と共にある一定以上の排気圧力がターボチャージャーに掛かった場合、その排気圧力を排気管側へバイパスさせ、一定以上の過給を行わないようにします。このバイパス経路を開くバルブがウェイストゲートバルブ。

EGRとは

いったん排出された排気ガスを再度吸気ポートに戻し、燃焼室に送る仕組み内部EGRについては、可変バルブタイミング機構により排気バルブが閉じるタイミングを遅らせることで、排ガスを再び燃焼室内に戻すこと。

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内部EGRは、冷間時に利用することで排ガスの熱をエンジンの温度上昇を早めるために役立ちます。

ただ、温間時には逆に残留ガスとして燃焼温度を上昇させてしまう原因にもなります。

燃焼温度の上昇→ノッキング。

ノッキングは、点火タイミングを遅らせれば回避できますが、燃焼エネルギーを駆動力として得るための効率は下がってしまいますので、結構厄介ものなんです。

ちなみに電制ウエストゲートバルブは、「CB18」にも採用されています。

次に外部EGR導入強化について、FA24 DITは、FA20DITに対して筒内ガス流動を強化することにより燃焼速度の改善を図り、EGR限界を高めました。

また、外部EGR導入強化によるポンプ損失低減効果を狙って、高効率EGRクーラーコアを採用。

FA20に対して、外部EGRガスの冷却効率を平均で約75%向上。

さらに気筒毎の燃焼変動に起因するフロア振動を抑制するため、インテークマニホールド内への外部EGRガス吐出位置とインテークマニホールド形状を最適化することで、各気筒のEGR率のバラツキを±10%以下に抑えました。

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燃焼改善による筒内ガス流動の強化、主機冷却強化によるノッキング限界向上、外部EGR冷却効果、EGR分配改善などによって、FA20に対して高EGR率での運転を可能することで、実用域での燃費向上に貢献。

大きな変更点はないものの、チリも積もればで、細かなチューニングの積み重ねがFA24の魅力を引き出しています。

その結果、最大トルク375Nm、最高出力263PSを実用域で、さらにレギュラーガソリンで両立させることに成功。

競合メーカーのミッドサイズSUVに負けない、優れた加速性能を実現しています。

車両静寂性(NV性能):材質改良と軽量化

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】車両静寂性(NV性能):材質改良と軽量化

車内静寂性向上のため、エンジン全体のNV性能を向上。

とくに中高周波域における緩加速時の車内音およびNVの改善取り組みとして、振動伝達感度、チェーン音、動弁着座音、高圧燃料系脈動音、ターボ気流音の低減、が挙げられます。

振動伝達感度の見直し

オイルパンアッパー開口部周辺の形状を変更し、剛性を10%向上→振動を0.5dB低減。

チェーン音の低減

チェーンテンショナーのバックラッシを見直し、音圧レベルを約25%低減。テンショナーボディをアルミ化し、約49%軽量化。

動弁着座音の低減

カムプロフィールの見直しにより、着座速度を約23%低下。ロッカーカバー材質をアルミから樹脂化することで、伝達音改善と約38%の軽量化。全体の動弁着座音を約67%低減。

高圧燃料系脈動音の低減

燃料配管の材質変更と吸音材の拡大(約20%アップ)により、車外音を約1.5dB改善。

ターボ気流音の低減

加速時の静寂性を目的として、出力性能と振動・騒音性能をバランス化したターボチャージャーを新設。FA20に対して、車内音で約6dBの改善と吸入音では約7dB改善。

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「6気筒を凌駕する動力性能と燃費性能を実現」とアナウンスされているFA24 DIT。

FA20 DITから内径を拡大して+400ccの容積を得ているこのエンジンを最大限に生かすためには軽量化は必須。

各パーツの見直しが快適性と動力性能を下支えしてくれています。

法規制対応

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】法規制対応

FA24 DITでは、排気ガスやOBDなどの各種法規制に対応した技術を開発。

一例として、PCVリーク診断強化パージ流量およびリーク診断強化があります。

PCVリーク診断強化

PCV(クランクケースに漏れ出たブローバイガスを大気中に放出しないで燃焼させるために吸気系統に戻す通気方式)リーク診断強化のために、吸気ダクト接続部に大径クイックコネクターを使用することで、燃料システム制御によるコネクター外れ診断を可能に。

また、配管内径を拡大することで、燃料システム制御によるリーク診断を強化。

パージ流量・リーク診断強化

北米の排出ガス規制(LEVⅢ)および第3次規制(Tier3)に適合したパージ流量(燃料・空気・混合気への2次燃料等への供給)を確保するため、パージ関連配管径の拡大やバルブのシングル化などにより、システム全体の圧損を低減。

また過給領域でのパージ処理能力も増加させ、フォレスターのパージシステムに対して約26%流量増加を可能に。

さらにエンジンのパージ回路内に圧力センサーを追加することでリーク診断精度も向上。

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クルマから発生するガスに対する法規制は年々厳しくなってきていますよね。

環境対策装置の新設はコストもかかりますし、構造も複雑化するので痛い話なのですが、FA20 DITから大きく変更点があったかと言われると、そこまで変わりません。

その他軽量化パーツ

【保存版】FA24 DIT|スバル新型水平対向エンジンを徹底解説【スバリストが語る】その他軽量化パーツ

樹脂化による材料の見直しや構造のさらなる合理化によって、FA20に対して4.6kgの軽量化を達成しています。

一例として、シリンダーブロック、スカベンジポンプ、インテークマニホールドをご紹介。

シリンダーブロック

NV性能向上のための剛性アップをする一方で、基本は肉厚薄肉化、ライナーの薄肉化、ウォータージャケットの浅低化、駄肉除去による仕様変更を実施。

FA20に対して約7%の軽量化を実現。

スカベンジポンプ

FA20のスカベンジポンプは、エンジン右バンクの吸気カムシャフトリア側で駆動する方式でしたが、「FA24 DIT」ではクランクシャフトの前軸で駆動する方式へ変更。

これによってオイルラインの簡素化、ポンプの小型化が可能になり、約30%の軽量化を実現。

インテークマニホールド

FA24 DIT」のインテークマニホールドは、TGV(タンブルジェネレーターバルブ)のハウジング部の樹脂化とインテークマニホールドを一体構造化することで、約15%の軽量化を実現。

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クルマにとって軽量化は正義。

同じパワーのエンジンを積んでいる2台のクルマがあったとして、車重が軽ければより加速が良くなリマスし、燃費が向上してCO2排出量の削減にも大きく影響しますよね。

特にスポーツモデルの場合、「走る」「曲がる」「止まる」といった運動性能の向上にダイレクトにつながります。

ただ、快適性を重んじると、軽量化はデメリットになることも。

軽量化というのは、まず「余計なものを削る」ことから始めるのが基本ですが、軽量化優先で必要な遮音性まで削っちゃうと、静粛性を悪化させて逆に商品性を下げることになリマス。パワートレーン系も、軽量化と静粛性の両立は難しいのです。

ただ、先ほどで書いた改良パーツたちは、新型レヴォーグに搭載されている「CB18にも織り込まれています。

CB18のチューニングは素晴らしいです。

動力性能は十分なこと間違いないFA24にも、その快適性との両立には期待ができそうですね。

まとめ

先に北米市場に投入されたスバル新型水平対向エンジン「FA24 DIT」。

ノッキング限界の向上をベースに改良を図り、レギュラーガソリン対応(アセント用)としつつも、FA20 DITと同等以上の出力・燃費・排気ガス性能を実現されています。

現段階では確定的な情報ではないものの、これまでのEJ20型がそうであったように、STIモデルではピストン、コンロッドの重量差や、クランクシャフトのダイナミックバランスなど、部品誤差の管理レベルをさらに高め、高精度なエンジンを組み上げるなど、徹底した差別化が検討されています。

新型WRXでは、これに「SPT=スバルパフォーマンストランスミッション」と組み合わされます。

スバルのリニアトロニックには大きく分けて3種類ありますが、その中でも大容量リニアトロニック「TR690」にVTD(バリアブル・トルク・ディストリビューション)センターデフを組み合わせたのがSPTになります。

大きな違いと言われると「基本的にローギアード設定」な点。

ローギアード。すなわち相対的にギア比が低め。

ローギアード、ハイギアードどちらにも特徴が一概にどちらが良いのか、というのはそのクルマの目的にもよりますが、相対的にステップ比(各ギヤ間の離れ具合みたいな)が小さくなり、クロスレシオ化しやすく、ギヤ間のつながりが向上し、あまり回転数を落とすことなく、すばやいシフトアップが期待できるのがローギアード。

これまでのWRXの加速イメージ × FA24 DIT × 最新版リニアトロニック「SPT」による恩恵で、力強い加速が期待できそうですね。

話がWRXのことになってしまいましたが、「FA24 DIT」はこれからのスバルのスポーツシーンを引っ張る重要なエンジンになります。

純ガソリンエンジンでは最後になる水平対向エンジン?とも言われていますが、果たしてどうですかね。

これまでEJ系エンジンを楽しまれてきた人、EZ30のあの気持ちの良い加速感をもう一度楽しみたい人。

全スバルファンが納得できる、ハイパフォーマンスエンジンがまもなく国内で体感できます。

今回は以上となります。

2件のコメント

FA24の指定燃料の記述誤ってませんか?
FAシリーズはハイオク指定だったと思うのですが。

ご指摘ありがとうございます。

当記事に掲載してある諸元はアセント用のFA24 DITです。
Subaru of Americaの公式でも燃料は「Unleaded gasoline (87 octane)」となっておりますので、レギュラー仕様になります。

国内用BRZ、WRX S4、レヴォーグSTI SPORTS R・RXに搭載されるFA24は確かにハイオク指定ですね。

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