日产新型小型化发动机:以直喷机械增压器实现JC08

图1：在9月份上市前公开的新款“Note”车长比现行车型加长80mm，扩大了车内空间，意在覆盖“TIIDA”用户群。

HR12DDR发动机是将“MARCH”配备的自然吸气及进气口喷射的直列3缸“HR12DE”发动机，改为直喷方式并配备了机械增压器制成的（图2、图3）。欧洲款MARCH已从2011年秋季开始配备该发动机。25.2km/L的燃效尽管低于本田“飞度混合动力车”的26.4km/L，但略高于马自达“德米欧13-SKYACTIV”的25km/L，仍属于高水平。与现行Note的18km/L相比，提高了40％。

图2：日产新型发动机“HR12DDR”将1.2L排量直列3缸“HR12DE”发动机改为直喷方式，并组合使用米勒循环和机械增压器，是一款既实现了相当于1.5L发动机的输出功率又提高了燃效的小型发动机。

图3：从排气侧看HR12DDR发动机此为前方吸气、后方排气型发动机，在排气歧管的上方配备着4叶式机械增压器。新款Note除了配备HR12DDR发动机的车型之外，还有配备前述MARCH已经采用的HR12DE发动机车型，燃效与MARCH相同，为22.6km/L，比现行Note提高约26％。

配备HR12DE的车型之所以提高了燃耗，除了发动机排量缩小之外，采用新平台减轻了重量、提高了空气动力性能，以及采用交流发电机再生系统、带副变速箱的CVT（无级变速箱）及怠速停止机构等也发挥了作用。剔除这些效果，仅由HR12DDR发动机实现的燃效提高部分，占上述40个百分点中的14个左右。

超过1.5L的加速性能

在提高燃耗的同时，也没有牺牲动力性能。配备HR12DDR发动机的新款Note,其加速性能超过了配备1.5L发动机的现行Note（图4）。就是说，配备HR12DDR发动机的新款Note在燃效提高4成的同时，动力性能还超过了配备1.5L发动机的现行车型。

图4：HR12DDR发动机的燃效和加速性能纵轴为加速性能，横轴为JC08模式燃效。配备HR12DDR发动机的新款“Note”在加速性能超过配备1.5L发动机的现行Note的同时，燃效还提高了40％。

作为HR12DDR发动机的燃效提高技术，首先要提到的是可将压缩比从现行Note的10.5提高至12。为了防止随着压缩比的提高出现敲缸现象，在改为直喷方式的同时，在活塞的背面设置了冷却通道，并对之喷射润滑油以冷却活塞，此外还提高了活塞环的导热性。并且，排气门采用了内部密封有Na（钠）的类型，促进了排气门的冷却。

在直喷方式下，为了使混合气均匀，最好是向大范围喷射燃料。但若如此，附着于气缸内壁的燃料就会增加，会导致发动机油稀释、劣化。

因此，新型发动机通过采用6喷孔喷油嘴，和在汽油发动机中属于高压的15MPa的喷射系统，将燃料喷雾微粒化，因而缩小喷雾形状，以使绝大部分燃料都喷到活塞上面。

同时，还通过将吸气口制成可产生强滚流的形状，促进了混合气的均匀化。通常情况下，要获得强滚流的话，吸气阻力就会变大，导致吸气效率下降，但新型发动机因是增压发动机，因此无需过多考虑吸气阻力的问题。

除了提高压缩比之外，还采用了在低负荷区推迟吸气门关闭时间，减少吸气量的米勒循环。在关闭时间最迟时，可从活塞下止点开始形成曲柄转角，在超过100度时关闭吸气门。据称此时的几何学压缩比为7左右。

最迟关闭时的吸气量据推算与排量0.7L的发动机相当。因可控制吸气门的关闭时间，其就成了一种可变排量发动机。当然，在需要输出功率的区域，会加快气门的关闭时间，以增加吸气量。

但迟闭吸气门时，旋转的气流会从吸气门溜掉，滚流容易衰减。因此，新型发动机通过安装涡流控制阀（Swirl ControlValve），在米勒循环运转时也可促进混合气的均匀化。

根据响应性选择机械增压器

欧洲发动机的小型化（Downsizing）大多选择涡轮增压器。而日产此次选择机械增压器的原因在于重视对油门操作的响应性。

由于米勒循环区域的吸入空气量变少，因此发动机的扭矩低于通常的发动机。而且，涡轮增压器还存在起作用前的时间差，因此从踩下油门到加速度提高的时间要比自然吸气发动机慢（图5（a））。而通过曲柄轴获得驱动力的机械增压器因可从低速区开始工作，因此响应性高。

图5：选择机械增压器的原因（a）涡轮增压器在加速度的起效上需要时间，因此选择了能够以高响应速度加速的机械增压器。（b）在实用区域用电动离合器断开机械增压器，以使燃效提高。

机械增压器带有电动离合器，在需要高输出功率的区域会断开机械增压器，以极力抑制燃效的恶化（图5（b））。顺便提一句，在JC08模式下机械增压器不工作，“在相当大的运转区域内机械增压器都是关闭的”（日产）。