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新世代のベースエンジンは

 この9月に発売される日産・新型ノートに、新開発の3気筒・1.2LのHR12DDR型エンジンが搭載されると発表された。
 HR型のエンジンは、日本ではマーチにHR12DE型が搭載されているが、これは小型軽量、低燃費、実用域での扱いやすさを狙い、なおかつ低コストでまとめたベース・エンジンだ。
 それに対して、HR12DDR型はダウンサイジング・コンセプトを採用している。実はこのエンジンは2011年からヨーロッパではマーチ(マイクラ)に搭載されて発売されている。

日産 HR12DDR型

日産HR12DDR

日産 HR12DDR型エンジン

HR12DE.jpg
マーチ搭載のHR12DE型


 HR12DDR型は、ダウンサイジング・コンセプトを掲げているようにHR12DE型の性能向上版というより1.5Lクラスを置き換えるという意味があり、コンセプトを達成するためにHR12Dをはるかに上回る新技術が投入され「DIG-S」という別称が付けられている。直噴ガソリン+スーパーチャージャーの意味だ。

 まず燃費だが、新型ノート(車重1130kg)でHR12DE型モデルが22.6km/Lで、車重が同じHR12DDR型モデルは25.2km/Lだという。トランスミッションはいずれも副変速機付きCVTだ。
燃費対策としてはいずれも、減速エネルギー回生、アイドリングストップを装備している。

 HR12DDR型エンジンは、圧縮比12.0、ミラーサイクル運転、直噴、EGRを採用し、イートン製の4葉式スクリュー・スーパーチャージャー(クラッチ付き)を装備する。
細部では、クーリングチャンネル式ピストン、DLCコーティングしNo1は高熱伝導のピストンリング、ナトリウム封入式バルブ、真鍮製バルブガイド、DCLコーティング・バルブリフター、可変容量オイルポンプなどを採用。
真円ボア加工、鏡面加工カム、鏡面加工クランクなども実施。フリクションはHR12DEより10%少ないという。
 現状で考えられる技術はほぼ網羅した内容だ。

 クーリングチャンネル・ピストンや高熱伝導リング、真鍮製バルブガイドは、耐ノック性を高める手段。ナトリウム封入バルブは耐熱性向上対策だ。
 直噴システムは15MPAの燃料圧で、6ホール噴射孔としている。
 またインテークポートは、エッジを立てることでタンブル流を発生させるようにしているのも特徴だ。さらに中負荷時にはスワールバルブも併用する。

 ミラーサイクルは、吸気遅閉じで、外部EGR、排気可変バルブタイミングによる内部EGRも併用することでポンピング損失を低減。ミラーサイクル運転状態では実質0.9Lていどの排気量となる。

 スーパーチャージャーは、軽負荷時にはオフにし、中負荷以上で駆動するようにして過給を行いより強いトルクを生み出す。ミラーサイクル運転では大きなトルクを生み出すことが難しいため過給は必須となり、これによって1.5Lエンジン並みのトルクを確保する。

Eaton supercharger


 現時点ではHR12DDR型は、コスト的にかなり上積みされているはずだが、技術的にダウンサイジング・コンセプトをやり切った内容と考えられる。ターボではなくスーパーチャージャーを選んだのは使いやすさ、コスト要因ではないかと考えられる。

 トヨタは、新型カローラから投入を開始した1NZ-FE型改も、燃費を意識した内容になっている。
 高タンブルポートの採用、圧縮比のアップ(10.5→11.0)、EGRクーラーの装備、部分的なミラーサイクル運転の採用、可変オイルポンプの採用などの内容だ。

カローラ INZ-FE改
カローラ用1NZ-FE型改

1NZ-FE改 シリンダーヘッド


 トヨタは、1NZ-FE型のようなベースエンジンはミラーサイクル化の方向ははっきりしている一方で、過給には否定的とのことだ。やはりコストの足枷が大きいのだろう。
 しかしながら、ミラーサイクル運転は通常のオットーサイクルよりトルクが低下することは避けられない。これはマツダのスカイアクティブも同様であるが。スカイアクティブでも当初はターボ過給が想定されたが、コスト的に断念せざるを得なかったのでは、と推測できる。
 ミラーサイクル運転のみでは低速トルクが低く、ハイギヤードなトランスミッションギヤ比での巡航が厳しく、実用燃費を大幅に向上させることが難しいのが実情だ。
 トルクは電機モーターアシストでカバーするのだろうか。
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