3気筒を侮るな！──日産の新エンジン「KR15DDT」とは？

日産が開発した新しい3気筒エンジン「KR15DDT」について、メカニズムに詳しい世良耕太が解説する。

VC-TURBOの第2弾

日産自動車が新しい3気筒エンジンを開発した。日産の3気筒エンジンなら、シリーズハイブリッド・システム「e-POWER」で走る「ノート」がモーターを動かす発電用に1.2リッター自然吸気ユニットを積んでいる。

その進化版が登場？ いえいえ。新しい3気筒エンジンの排気量は1.5リッターで、しかもターボチャージャー付きだ。1.5リッターの3気筒ターボならBMWに前例があり、「1シリーズ」や「2シリーズ」、「3シリーズ」に搭載されている。ボルボにも1.5リッター3気筒ターボがあり、欧州で販売されている「XC40」に設定がある。

日産の新しい1.5リッター3気筒ターボもCセグメントのクルマに載せるために開発されたと考えるのが普通だろうが、もっと大きなクルマを動かす。北米で「ローグ（Rogue）」の名前で販売されているミッドサイズクロスオーバーに搭載される予定だ。

“予定”としたのは、現時点ではまだ発売されておらず、2.5リッター直列4気筒ガソリン自然吸気エンジンのみ設定されているからだ。ローグの全長は4648mm、全幅は1839mm、全高は1689mm、車重は1530kgである。

現時点で2.5リッター直列4気筒ガソリン自然吸気エンジンが搭載されているということは、新しい1.5リッター3気筒ターボはそれと同等、もしくは上まわる性能を発揮すると予想できる。付けくわえておくと、日産の新しい1.5リッター3気筒ターボエンジンは、ただのターボエンジンではない。マルチリンク式可変圧縮比機構（VCR）というデバイスを用いて、圧縮比を14.0から8.0まで、状況に応じて自動的に切り換える仕組みを備えている。日産はVCRを搭載したエンジンを「VC-TURBO」と呼んでいる。

ローグに設定された1.5リッター3気筒ターボ、KR15DDTはVC-TURBOの第2弾だ。第1弾はKR20DDETの2.0リッター直列4気筒ガソリンターボで、車重が1800kgを超えるミッドサイズSUVクーペのインフィニティ「QX55」や、全長が4900mmある4ドアセダンのニッサン「アルティマ」が搭載している（いずれも北米で販売）。ものすごく大まかに表現すれば、KR15DDTは4気筒のKR20DDETから1気筒切り落としたエンジンだ。最高出力は150kW（204ps）/5600rpm、最大トルクは300Nm/2800～4400rpmを発揮する。

クールドEGRの採用

そう表現すると安っぽく感じてしまう恐れがあるのでフォローしておくと、KR15DDTは遅れて投入するだけあって最新の技術がいくつも採用されており、1気筒切り落とした簡易版というより、進化形と表現するほうが正しい。

たとえば、4気筒版のKR20DDETは直噴とポート噴射を併用しているが、KR15DDTは直噴のみで成立させている。KR20DDETが搭載する直噴インジェクターの最大噴射圧が200barなのに対し、KR15DDTは350barで、量産ガソリンエンジンとしては現時点で最高の部類に入る。

KR15DDTは最新の技術を使い、噴射圧を高くすることができたので、燃料の霧化を促進することができ、KR20DDETでポート噴射が担っていた役割が不要になったのだ。KR15DDTはクールドEGRを採用したのも、KR20DDETとの大きな違いだ。KR20DDETはEGRを採用していない。

EGRとは「Exhaust Gas Recirculaiton」の頭文字をとったもので、「排ガス再還流」などと訳す。本来、大気に放出するはずの排ガスの一部を燃焼室に戻す技術だ。熱いまま戻すとノッキングなど異常燃焼を誘発するので、冷やして（だから、クールド）から戻す。通常、燃焼室には外の新鮮な空気を取り込むが、一定の割合で排ガスを混ぜるのだ。

なぜそんな面倒臭いことをするかというと、燃費向上のためである。自分の普段の走りを振り返ってみればわかるように、アクセルペダルを床まで踏みつけていることなどほとんどない。

アクセルペダルをちょこんと踏んでいるような状況を部分負荷といい、このとき、スロットルバルブは半開きだったり、半分も開いていなかったりする。そうすると、空気は狭い通路を通らなければならない。注射器の細い口から空気を吸おうとするようなもので、吸い込むのに大きな力が要る。本来、クルマを動かすのに使うはずの力の一部が空気を吸うことに使われてしまい、ロス（損失）になる。

そこで、（他の物質と反応しない）不活性ガスである排気をスロットルの手前で混ぜるのだ。すると、スロットルを大きく開けても燃焼室に入る空気の量はスロットルを部分的に開いたのと同じ量しか入らない。スロットルを大きく開いたぶん空気＋EGRを楽に吸うことができ、損失は減って、燃費が向上する仕組みだ。EGRの率を高く、EGRを入れる領域を広くするほど、スロットルが大きく開いている時間が長くなるので、燃費は良くなる。KR15DDTの自慢は、ハイブリッド車などEGRを適用している他のエンジンよりもEGR領域が広いことだ。そのぶん、燃費向上に寄与する。

6気筒のようなエンジン・サウンドが楽しめる!?

VC-TURBOは自然吸気エンジンの燃費の良さとターボエンジンの高いパワーを両立するために、凝ったリンク機構のVCRを設けて圧縮比を14.0から8.0からまで連続的に可変制御するのが最大の特徴だ。

ところがこのVCR、圧縮比を可変制御すること以外にも利点がある。リンク機構を工夫することにより、上死点付近でのピストンの動きを通常のエンジンよりゆっくりにできるのだ。この動きがEGRとの相性を良くしている。

EGRを入れると燃焼が緩慢になるため、通常のエンジンのようにピストンが上死点付近で速く動くと燃焼が追い付かず、不安定になる。VCRの場合はピストンがゆっくり動いてくれるので、EGRを入れても十分に燃焼する期間を確保することができ、安定して燃焼させることができる。VC-TURBO第2弾のKR15DDTが広いEGR領域を確保できたのは、VCRの効果が大きい。

利点はまだある。VCRは3気筒エンジンに特別な効果をもたらしたという。VCRのリンク機構の動きが作用して、3気筒エンジンが発する基本となる周波数のほかに整数倍の倍音成分が重なり、いい音色、もっと具体的にいえば6気筒エンジンのような音がするというのだ。

その音を確かめるべく、追浜（神奈川県横須賀市）にある日産のテストコース、GRANDRIVEで、KR15DDTが載ったローグに試乗した。組み合わせるトランスミッションはCVTだ。

音はどんなもんだ、と高回転まで引っ張ってみたが、6気筒サウンドと言い切るには3気筒っぽい軽さが残っており、なかなか微妙だ。6気筒サウンドであるかどうかは別にして、快音であることは間違いないし、安っぽくはない。それに、大きなクルマを動かすにしては、力は十分で、気になる振動は感じない。テストコースを短距離試乗しただけなので肝心の燃費については確かめるべくもないが、盛り込まれた技術を考えれば、相当期待できるだろう。

もっと期待できるのは、今後の展開だ。そもそもなぜ3気筒VC-TURBOを新規に開発したのか? という理由でもあるが、エンジンで発電してモーターを駆動するe-POWERとの組み合わせを念頭に置いているからだ。

e-POWERは横置きに搭載するエンジンの横にモーターを置く。モーターが占めるスペースが大きいので、エンジンルームに収めるためには、エンジンはできるだけコンパクトであってほしい。

となると、4気筒では難しい。日産は高出力モーターの発電用にふさわしい、出力と燃費を両立した3気筒ターボエンジンを新たに開発したのである。いずれ、ローグ級のサイズを持つ機種に採用するはずだ。

文・世良耕太　写真・日産自動車

Comments

運転してよかったら。気筒数、カム数、バルブ数、ターボの有無、使用燃料何でもいいんだけどね。

プシュンとアイドリングストップして、プルプルプルッとスタートしたら興ざめですけどw