日産:HR12DDR型エンジンの諸元と性能まとめ [直列3気筒 1198cc]

ここでは日産のE12型・ノート [S DIG-S|2012/09モデル] に搭載されているHR12DDR型のスーパーチャージャーエンジンのデータを参考に、このエンジンが持つ特性や素性について調べてみます。

HR12DDR型のスーパーチャージャーエンジン諸元


E12型 ノート
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DBA-E12型
車名&グレードノート
S DIG-S
エンジン型式HR12DDR
種類直列3気筒
排気量1198cc
内径×行程78.0mm×83.6mm
ボアストローク比1.07
単気筒容積399.5cc
圧縮比12.0
吸気方式スーパーチャージャー
使用燃料レギュラーガソリン
最高出力98PS/5600rpm
最大トルク14.5kgm/4400rpm

まず基本的な成り立ちとして、HR12型エンジンはボア(内径)78.0mm、ストローク(行程)83.6mm、ボアストローク比1.07のロングストローク型エンジン(ピストン径よりもストローク量のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ショートストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に優れ、扱い易いエンジンとされますが、高回転域では充填効率の悪化や摺動抵抗が増大して出力の低下が懸念されます。

なおかつ回転数も同一の場合、ショートストローク型に比べて平均ピストンスピードが高くなりがちなことから、エンジンへの負荷が大きくなる傾向にあります。

過渡特性とリッター換算馬力から見た評価

エンジン性能曲線のイメージ
HR12のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷89.1PS → 98PS
トルクの変遷14.5kgm → 12.5kgm
リッター馬力81.80PS/L
リッタートルク12.1kgm/L

今回の参考車両であるノートの直列3気筒1198cc、圧縮比12.0でレギュラーガソリン仕様のスーパーチャージャーエンジンは、5600回転のとき最高出力98馬力を、5600回転のとき最大トルク14.5kgmを発生させます。

馬力と回転数が分かればトルクが、トルクと回転数が分かれば馬力を知ることができますので計算してみますと、最大トルクが発生する4400回転での馬力は89.1PS、最高出力が発生する5600回転でのトルクは12.5kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は81.80PS/L、トルクは12.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積399.5cc)あたりの馬力は32.7PS、トルクは4.8kgmです。

HR12型スーパーチャージャーエンジンを、このサイトで登録している全てのターボ車から集計した偏差値ベースの10段階評価に当てはめると、評価は換算馬力が[ 4 ]、換算トルクが[ 4 ]の「やや控えめな出力のエンジン」にカテゴライズされます。

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排気量アップと圧縮比の上昇、ボアストローク比の変化

ノーマルの排気量と圧縮比
BoreStroke排気量圧縮比B/S比
78.083.61198cc12.01.07
ボアアップによる排気量拡大
78.583.61214cc12.21.06
79.01229cc12.31.06
79.51245cc12.41.05
80.01261cc12.61.04
80.51276cc12.71.04
81.01292cc12.91.03
ストロークアップによる排気量拡大
78.084.61213cc12.11.08
85.61227cc12.31.10
86.61241cc12.41.11
87.61256cc12.51.12
88.61270cc12.71.14

エンジンの排気量を決める要素には気筒数、ボア径、ストローク量の3つがあり、これらを増減することでさまざまな排気量のエンジンが生まれます。

ここでは実際に可能かどうかは別として、ピストン径を純正の78.0mmから0.5mm刻みで81.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の83.6mmから1mm刻みで88.6mmまで延長した場合の排気量と、燃焼室容積が変化しないと仮定した場合の圧縮比の変化を一覧表にしています。

※ストロークアップと口で言うのは簡単なのですが、ロングストローク化するにあたってはクランクシャフトおよび対応コンロッドが必要になり、純正流用できない場合はワンオフで作らなければならないなど、とにかくお高く付きますので、手を出すには相当の覚悟を求められるメニューです。

圧縮比については、実際のところピストンが大径化するに伴ってピストン天面の凸凹容量も変化する場合が大半ですから、一覧表にある圧縮比の数値の通りにはなりませんが、排気量を大きくすると自ずと圧縮比も上昇しますよ、という雰囲気をご堪能ください。

B/S比はボアストローク比の略で、ボア径を広げていくとロングストローク型からスクエア型、あるいはショートストローク型の特性へと近付いていきます。HR12型エンジンの場合、純正ピストンから+3.0mmのボアアップをすると比は1.07から1.03に変化するという具合です。

ピストン径が近いエンジンと排気量アップ

HR12型エンジンのピストン径78.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが12件ありますので、余興としてピストン流用でボアアップした場合の排気量を計算してみます。

Eg型式ピストン径排気量
スバル
FB16型
78.8mm
[+0.8mm]
1223cc
[+25cc]
マツダ
S8型
79.0mm
[+1.0mm]
1229cc
[+31cc]
いすゞ
4EE1型
79.0mm
[+1.0mm]
1229cc
[+31cc]
日産
MR16型
79.7mm
[+1.7mm]
1251cc
[+53cc]
いすゞ
4XE1型
80.0mm
[+2.0mm]
1261cc
[+63cc]
マツダ
KJ型
80.3mm
[+2.3mm]
1270cc
[+72cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、スバル:GT3型XVに搭載されるFB16型1599ccの78.8mm、マツダ:DM8P型CX-30に搭載されるS8型1756ccの79.0mm、いすゞ:JT641F型ジェミニに搭載される4EE1型1686ccの79.0mm、日産:NF15型ジュークに搭載されるMR16型1618ccの79.7mm、いすゞ:JT191S型ジェミニに搭載される4XE1型1588ccの80.0mm、マツダ:TA3A型ミレーニアに搭載されるKJ型2254ccの80.3mmなどが該当します。

(もはやこのような探求に楽しみを見い出す人は減ってしまいましたが)いくら径が近かろうとも、ピストンピンの径やピストンの高さ、バルブリセスの都合などなどありますので、なるべくなら同じメーカー、なるべくなら同じ燃料で同じ吸気方式、なるべくなら排気量が近いものを選ぶと純正流用できる可能性が高くなる、かもしれません。

ピストン径が小さい 1200ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1200ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1200ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1200ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1200ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1200ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4400rpm
最高出力
5600rpm
83.6mm12.3m/s15.6m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.6m/s20km/h
4000rpm11.1m/s40km/h
6000rpm16.7m/s60km/h
8000rpm22.3m/s80km/h
10000rpm27.9m/s100km/h

続きまして平均ピストンスピードについて見てみます。ストロークが83.6mmのエンジンが最高出力を発生する5600回転での平均ピストンスピードは15.6m/sとなり、これは1秒間に15.6メートル(時速にすると56.2km/h)の距離を進む速さでピストンが上下運動していますよ、という意味です。

最大トルクを発生する4400回転では12.3m/s、最高出力が発生する5600回転より500回転高い6100回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は17.0m/sとなっています。

参考までにストロークが83.6mmのHR12型エンジンを10000回転/毎分まで回したときのピストンスピードの変化を計算してみました。これを見ると回転数が2000回転高くなるごとに概ね5.57m/sずつ速度が増していくようです。

大量生産を前提とした一般的なエンジンの目安である20.0m/sのみを基準として考えると、高回転化の上限を(回るか回らないかは別として)7180回転くらいにするのが機械的にも精神的にも好ましそうです。


HR12DDR型エンジンを搭載する車種の例

全1車種のうち、最高出力が大きいものから順に上位3車種を表示しています。その他の車種については、ページ下部にあるリンクよりHR12型エンジン搭載車種の一覧をご覧ください。

メーカー
車両型式
画像車名&グレード出力/燃費
パワーウェイト
排気量
変速機
日産
E12
2012/09
ノート
S DIG-S
[DBA-E12]
98PS
14.5kgm
25.2km/L
10.918kg/PS
SC
FF/CVT
ハッチバック
5人乗り
車両型式:DBA-E12

ノート
[S DIG-S]
2012/09モデル
最高出力98PS
最大トルク14.5kgm
JC08モード燃費25.2km/L
吸気方式SC
車体構成5人乗りハッチバック
FF/CVT
HR12型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全12車種

その他のHR12型エンジン型式と代表的な車種

HR12DE型
全9車種
日産:ノート [X]
最高出力79PS/最大トルク10.8kgm
2012/09モデル
日産
HR12DE型
全9車種
ノート
[X]
79PS/10.8kgm
HR12DE型
全2車種
光岡:ビュート [12DX]
最高出力79PS/最大トルク10.8kgm
2012/05モデル
光岡
HR12DE型
全2車種
ビュート
[12DX]
79PS/10.8kgm

日産製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】