SR-серия двигателей Nissan (возможно самый известный из них SR20DET , 2,0-литровый турбо-двигатель, мощный и легко поддающейся модернизации) был разработан концерном Nissan, как замена для более ранней CA-серии двигателей. Как инженеры подошли к разработке нового двигателя.
Задачи
- Мощность и большой крутящий момент в диапазоне средних и высоких оборотах двигателя;
- Хороший баланс между высокой производительностью и экономичностью;
- Шумность двигателя вплоть до красной зоны.
Интересен тот момент, что экологичность двигателя как-то выпала из поля зрения инженеров и, возможно, это стало причиной того, что спустя 13 лет с начала производства данной серии двигателей, их заменили на более экологичные.
Обзор
В отличие от конструкции многих современных двигателей, которые постоянно модернизируют (например, от 2 до 2.2 или 2.4 литра) инженеры Nissan, зациклились на «традиционном» 2-литровом двигателе, с цилиндром и ходом поршня 86 мм. Чтобы сохранить низкую массу двигателя, был использован алюминиевый блок.
Головка блока цилиндров
Впускные порты были разработаны с тв стиле, который Nissan называет «порт с аэродинамической формой», то есть, порт, который уменьшается по сечению к впускным клапанам. Эти порты были размещены в головке, что позволило уменьшить извилистость каналов, что благоприятно сказалось на работе двигателя. Высокий порта позволил прибавит от 4 до 7 Nf крутящего момента на оборотах двигателя свыше 4400 об/мин.
Был выбран меньший угол наклона (29 градусов – против 45-градусов у CA серии) впускных и 
выпускных клапанов. По сравнению с двигателем CA18DE, двигатель SR20DE показал увеличении экономичности на 2,7% при том же крутящем моменте (который достигался на скорости 60 км/ч).
Высокие порты потребовали изменения в способе привода клапанов, нажатие производилось через Y-образные коромысла. Это позволило сократить контактную зону между кулочками приводных валов и клапанами. Приод валов осуществлялся по средствам цепи.
Выхлопная часть головы блока цилиндров была разработана в последнюю очередь. Чтобы уменьшить эффекты интерференции выхлопных газов, выпускной коллектор использовал дизайн, где 1 и 4, 2 и 3 цилиндры объединены в двойной коллектор – что являлось стандартной практикой на большинстве 4 цилиндровых двигателей.
Инженеры Nissan очень тщательно рассмотрели всевозможные варианты, прежде чем остановились на DOHC, малый угол между клапанами, Y-образный коромысла.
Блок
Двигатель SR20 был разработан в то время, когда для люксовых автомобилей Infiniti использовался 4,5 литровый двигатель VH45 V8. Оба двигателя использовали алюминиевые блоки, отлитых при низком давлении. При их производстве Nissan опирался на опыт, который он приобрел еще с производства превых 1,0-литровых двигателей, серии МА. Технологический скачок был огромен, хотя снижение веса блока SR20 над блоком CA18/20 (он был чугунный) было только 9 кг. Однако инженеры Nissan сделали это не сколько для уменьшения массы двигателя, сколько для обеспечения эксплуатационной надежности и улучшить характеристики NVH [шум, вибрация, прочность]».
Для блока использовался термообработанный JIS AC2A сплав, который уже использовался Nissan в головках блока цилиндров. Блок цилиндров был адоптирован по следующим причинам:
- герметичность прокладки головки цилиндров;
- Улучшенные характеристики NVH;
- снижение искажение цилиндров.
Для проверки сокращения NVH блоке цилиндров, инженеры Nissan взяли за основу блок CA20 и проверяли, как будет вести себя прототип SR20. В новом блоке шумовые эффекты от системы охлаждения снизились на 2-3дБ.
Дизайн юбки блока был принят, чтоб повысить жесткость– но при этом сократить NVH, а не улучшить прочность двигателя. Для этого, инженеры провели испытания модифицированных 3-х литровых VG30 Ниссан, в глубокой юбкой и половинчатой. В глубоких юбка двигатель показал четкое увеличение частоты, свидетельствующее о более жестком подсоединении трансмиссии. Кроме того подключение к КПП была улучшено с помощью двухсекционного масляного поддона, с верхней половины из литого алюминия. Это было необходимо, особенно по опыту с Pulsar GTiR, где инженеры были обеспокоены массой полноприводной раздаточной коробки и дифференциала, которые монтировались на двигателе.
Шумность
Инженеры Nissan сказали, что они придают большое значение снижению шума двигателя и «улучшению тона звучания». С этой целью они сосредоточелись на жесткости двигателя (в комбинации двигатель/трансмиссия, которая использует 10-болтовое соединение), двухсекционный картер. (Интересный момент, что легендарная прочность получилась из-за попыток уменьшить шумность двигателя…)
Надежность и техническое обслуживание
Nissan предложил использование цепного привода газораспределительного механизма, где натяжение цепи производилось за счет масляных натяжителей.
Необычны для своего времени, платиновые свечи зажигания, позволяли эксплуатировать двигатель без замены и регулировки до 100 000 км. Помимо прочего, болты крепления головки блока цилиндров имели такую затяжку, что позволило раскручивать двигатель до 7500 об/мин без каких либо последствий.
Для управления форсунок с радиальной подачей топлива использовался 16-битный ECU в паре датчиком расхода воздуха на основе пленки. Дополнительно, система управления двигателем включала контроль соотношения воздух/топливо (с регулировкой соотношения по датчику кислорода), датчик детонации и самообучающегося контроллера холостого хода.
В заключении
Nissan потратил около 3 лет на разработку двигателей SR-серии – включая SR20DE, SR20DET, SR20DI, SR18DE и SR18DI.
Инженеры говорили о этом двигателе: «Мы достигли идеального баланс между высокой производительностью и экономии топлива, в сочетании с приятным звуком двигателя. Это стало возможно с применением 4-х клапанной системы DOHC, которую Nissan оттачивал в течение многих лет и надежности, которую Nissan заложил в этот автомобиль при производстве».