Mitsubishi - 1.8 DI-D MIVEC

[J-Gian]

Ho trovato un articolo in merito ai 2 diesel DI-D, su alcune cose è un po' impreciso (semplifica) ma è molto discorsivo:

Mitsubishi Outlander, nuovo motore diesel MIVEC

16:20 || 3 dicembre, 2010

Mitsubishi Outlander si arricchisce di una nuova motorizzazione diesel 2.2 nella versione con cambio manuale. Questo avviene a pochi mesi dal suo restyling che aveva interessato principalmente il design del frontale totalmente rinnovato (montanti A con stampigliature nuove), caratteristica griglia Jet Fighter di Mitsubishi Motors e nuovi paraurti posteriori laterali; la lunghezza: 466,5 cm (2,5 cm in più rispetto al modello precedente), dettagli esterni più raffinati; una migliore aerodinamica (resistenza, portanza anteriore, rumorosità), nonostante il frontale più angoloso; negli interni i rivestimenti di maggiore pregio per un effetto “tappezzeria” (materiale imbottito per cruscotto e pannelli delle porte, nuovo abbinamento di materiali più sportivi per i sedili), nonché alcuni dettagli interni più raffinati ed un nuovo quadro strumenti.

Infine alcune dotazioni di rilievo particolare per la sicurezza come i fari bi-xeno con sistema AFS (Adaptive Front lighting System), il dispositivo “Hill Start Assist” (HAS), il sistema ESS (Emergency Stop signal System), l’impianto audio Rockford Fosgate™ potenziato (da 650 W a 710 W) ed il sistema ETACS (Electronic Total Automobile Control System) ottimizzato ed il cambio TC-SST (Twin Clutch-Sport Shift Transmission) di Mitsubishi Motors disponibile con motore DiD 2.2 – simile a quello già disponibile con Lancer Evolution – per una soluzione diesel + trasmissione automatica a consumi/emissioni ridotti.

Ora al DiD 2.2 (esclusivamente 4WD e con cambio TC-SST) da 156 CV / 380 Nm, da 189 g/km si affianca la nuova motorizzazione 2.2 MIVEC diesel da 177 CV/380 Nm a g/km con cambio manuale, entrambi Euro 5.

Il nuovo motore fa parte della famiglia “4N1”, una nuova gamma di motori diesel DOHC 16 valvole e 4 cilindri common rail a iniezione diretta, interamente in alluminio e conformi alla direttiva antinquinamento Euro 5* – ambiziosi e innovativi quanto l’architettura flessibile “Project Global” lanciata per i segmenti C e D.

Sviluppati in collaborazione da Mitsubishi Motors Corporation e Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI), i propulsori sono disponibili in due livelli di potenza e alimentano in Europa /Italia:

- ASX (“4N13” da 1,8 litri)

- Outlander (“4N14” da 2,2 litri)

* I motori saranno naturalmente Euro 5, ma già predisposti per requisiti ecologici più stringenti: Euro 6 e oltre, e altri limiti sulle emissioni al di fuori dell’Ue, se necessario (Tier 2 Bin 5 negli Stati Uniti e Post New Long Term in Giappone).

MIVEC + diesel = prima mondiale

Il punto di forza degli ultimi nati di una lunga tradizione di propulsioni diesel, è il sistema di fasatura variabile delle valvole MIVEC, tecnologia proprietà di Mitsubishi – per la prima volta al mondo a bordo di autovetture diesel – grazie al quale si ottiene un rapporto di compressione eccezionalmente basso, che si traduce in notevoli vantaggi per il cliente.

Nuovo approccio

Il diesel MIVEC Mitsubishi “4N1” a basso impatto ha un’importanza strategica in Europa, a fronte di una concorrenza di alto profilo in un segmento estremamente competitivo. La sua fluidità di marcia è il risultato di un approccio innovativo alla propulsione diesel efficiente applicata a veicoli leggeri e autovetture.

Spinti da esigenze di vendita e di marketing strategiche nel mercato europeo, gli ingegneri Mitsubishi hanno dovuto fare i conti con due realtà contrastanti:

Da un lato, un radicato know-how nel campo dei motori benzina: basti pensare al piccolo ma efficientissimo 3 cilindri MIVEC da 660 cc per la “i” destinata al mercato giapponese o, all’estremo opposto della scala, al potente 4 cilindri MIVEC da 2 litri e 295 CV di Lancer Evolution.

Dall’altro, un’area – i motori diesel – dove, nonostante la lunga esperienza, gli sviluppi più recenti erano quasi esclusivamente legati ai 4×4 per incarichi gravosi, come Pajero/Montero/Shogun e L200.

Completamente svincolati da convenzioni progettuali interne e/o tradizioni, hanno trasformato queste sfide in opportunità, ripartendo da zero e ponendosi alcune semplici domande: “Possiamo applicare ai motori diesel il know-how maturato nel campo dei propulsori benzina? Conoscendo le specificità di questa tecnologia, perché non riusciamo ancora a fare assomigliare un diesel a un motore benzina? Le tecnologie dei motori benzina ci possono aiutare a elaborare una nuova generazione di diesel a basso impatto ambientale?”

La risposta a queste domande è “4N1”: un motore compatto e leggero che offre prestazioni elevate, grande economia dei consumi ed emissioni ridotte, e che integra in sé enormi potenzialità di sviluppo.

MHI ha contribuito allo sviluppo con il suo know-how ingegneristico, frutto di anni di lavoro nel campo dei motori diesel per le applicazioni industriali e navali, e delle turbine a gas, dedicandosi in particolare alle aree delle fusioni di alluminio (blocco cilindri), del trasferimento termico (testata) e della combustione, facendo ricorso alla fluidodinamica computazionale (CFD). La CFD (Computational Fluid Dynamics) è una tecnica sofisticata utilizzata nel settore aeronautico per modellare e analizzare le configurazioni aerodinamiche (termodinamiche, in questo caso) prima di passare alla fase di collaudo dei velivoli. La CFD accelera i tempi di sviluppo e riduce l’investimento, migliorando la precisione del design.

Meno peso, meno impatto

Il motore diesel è una tipologia di motore che utilizza il calore della compressione per innescare l’accensione e bruciare il carburante che viene iniettato nella camera di combustione nell’ultima fase di compressione.

In virtù dell’elevatissimo rapporto di compressione che questo processo richiede, i motori diesel hanno il miglior rendimento termodinamico di tutti i motori a combustione interna, che permette di ridurre consumi ed emissioni, in particolare di CO2.

Tuttavia, per resistere alla pressione di esercizio determinata dall’alto rapporto di compressione e dagli elevati valori di coppia generati verso l’albero motore, i diesel devono dotarsi di componenti più robusti e più pesanti rispetto alle controparti benzina.

La soluzione logica per ridurre le forze in gioco nel monoblocco è quindi abbassare il rapporto di compressione.

In questo modo si ottiene una struttura più leggera, non dissimile da quella dei motori benzina. Questa logica progettuale è alla base dell’unità “4N1” di Mitsubishi, che si distingue appunto per il bassissimo rapporto di compressione (per un diesel), il più basso fra tutte le autovetture diesel attualmente sul mercato:

14,9:1 per il “4N13” da 1,8 litri (ASX )

14,9:1 per il “4N14” da 2,2 litri (Outlander)

Questo rapporto eccezionalmente basso era uno degli obiettivi principali degli ingegneri di MMC e MHI, che miravano a ottenere un eccellente livello di NVH (minore rumorosità, riduzione delle vibrazioni e della ruvidità di marcia), basse emissioni, affidabilità a lungo termine, compostezza di marcia e brillanti performance di guida per entrambe le varianti di cilindrata, 1.8 e 2.2.

“4N1” ha in comune l’architettura base con la recente famiglia di unità benzina “4B1” di MMC, ma il suo sviluppo, com’è ovvio, ha seguito un’impostazione specificamente orientata ai diesel. Queste le caratteristiche di spicco:

Monoblocco leggero in alluminio pressofuso, che riduce il peso del motore di circa 10 kg rispetto ai monoblocchi in ghisa. Resiste alle alte temperature e alle grandi forze in gioco nei motori diesel, grazie a un complesso design eseguito con il supporto delle tecnologie CAD/CAM e realizzato in collaborazione con MHI, che ha aiutato anche a ottimizzare la qualità della fusione.

Coperchio della testata in plastica come nelle unità “4B1”. Sviluppato da Mahle per MMC, questo componente pesa la metà (1 kg contro i circa 2 kg di un analogo pezzo in alluminio) e apporta vantaggi esclusivi in termini di efficienza dei consumi e stabilità di marcia.

L’analogia con l’architettura della gamma di motori benzina di MMC ha comportato ovvi vantaggi in termini di tempi di sviluppo (circa 3 anni tra i primi studi ingegneristici e il via alla produzione in aprile 2010) e di risparmio economico grazie all’uso di macchinari di produzione comuni nello stabilimento MMC di Shiga.

Inoltre, il passaggio a una configurazione “quadrata” con alesaggio e corsa quasi uguali significa avere bielle e pistoni più corti, e quindi un peso inferiore. E la cilindrata ridotta fa la sua parte (1,8 litri in questo caso)…

Il risparmio di peso giova ai consumi e abbatte le emissioni, ma è importante anche sul piano della dinamica, perché si alleggerisce il frontale della vettura.

Fasatura variabile MIVEC

“Struttura alleggerita” uguale “basso rapporto di compressione”, ma la compressione deve essere comunque sufficiente a innescare l’accensione. La soluzione è fornita dal sistema MIVEC.

Così come i-MiEV si fonda sul pluripremiato sistema operativo MiEV OS, il motore “4N1” fa cardine su un’altra tecnologia proprietaria di Mitsubishi Motors: il sistema di fasatura variabile MIVEC (dove l’acronimo sta per Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system). Precedentemente riservato agli autocarri diesel adibiti a usi gravosi, il sistema viene oggi montato per la prima volta al mondo su un veicolo leggero/autovettura diesel.

Applicata al gruppo valvolare di aspirazione, questa tecnologia varia la fasatura, l’alzata e la durata di apertura delle valvole utilizzando due distinti profili delle camme.

L’obiettivo è quello di gestire meglio il flusso dell’aria di aspirazione per ottimizzare rendimento e potenza su un più ampio range di regimi del motore (anche con un rapporto di compressione così basso), e di migliorare naturalmente consumi ed emissioni.

L’idea è valida in particolare per i motori diesel, dove i regimi del motore coprono un intervallo più limitato rispetto alle unità benzina. E se il rapporto di compressione del diesel è particolarmente basso, si compensa la perdita di compressione rispetto ai motori tradizionali e, in più, si migliorano le partenze a freddo e la stabilità della combustione e il livello di NVH

I due grandi “plus” della tecnologia MIVEC sono:

Anticipare la chiusura delle valvole di aspirazione migliorando il rapporto di compressione.

Ridurre l’alzata delle valvole di aspirazione per aumentare la turbolenza dell’aria all’interno dei cilindri (swirl) – migliorando la miscela, la combustione e il controllo della temperatura nei cilindri al termine della compressione. In questo modo si evita un’eccessiva produzione di NOx e si controlla il flusso interno ai cilindri.

E inoltre…

La tecnologia MIVEC rimane tuttora la chiave delle performance del motore “4N1”, ma non è l’unica.

Per ottenere le caratteristiche di combustione ideali, non basta gestire il flusso dell’aria di aspirazione, ma occorrono anche altri elementi:

La forma della camera di combustione, per bruciare completamente la miscela ed evitare temperature eccessive e la conseguente produzione di NOx. Nel caso di “4N1”, gli ingegneri Mitsubishi hanno optato per un cielo scarsamente concavo sulla faccia superiore dei pistoni e una stretta cavità d’ingresso per risparmiare carburante e potenziare la combustione.

Il processo di iniezione, che nel nuovo diesel ha:

- un sistema common rail ad altissima pressione – 2000 bar, mentre il valore più frequente è 1800 bar – per migliorare l’atomizzazione del carburante iniettato

- una sequenza di iniezione ottimizzata in tre fasi:

-> iniezione pilota

-> pre-iniezione

-> iniezione principale

Silenzioso:

Il motore “4N1” è leggero ed efficiente grazie al basso rapporto di compressione di 14,9:1. Come renderlo anche silenzioso ed eliminare le vibrazioni e la tipica rumorosità dei diesel?

In sostanza, sono state battute tre diverse strade:

Rapporto di compressione: il basso valore di 14,9:1 già da sé contribuisce ad affinare il livello di NVH, riducendo in particolare le vibrazioni.

Combustione: grazie alla combinazione di MIVEC + camere di combustione poco profonde + iniezione multifase + pressione common rail di 2000 bar + sofisticata elettronica di controllo, il rumore del diesel, dovuto essenzialmente alla combustione, diminuisce in maniera sensibile.

La prima iniezione pilota che immette il carburante diesel nella camera avvia la combustione ma riduce la forza della detonazione e quindi le vibrazioni.

Albero motore disassato: per minimizzare la forza laterale creata dai pistoni, l’albero motore è stato disassato di 15 mm, riducendo le emissioni di CO2 e aumentando la potenza. La concomitante riduzione del livello di NVH dona un funzionamento più fluido a tutti i regimi del motore. La simulazione computerizzata dei movimenti ha permesso inoltre di ottimizzare il disassamento dei cilindri e di ridurre del 20% la perdita per attrito dei pistoni. Ne guadagna, ancora una volta, l’economia di esercizio.

Nel caso di Outlander, va puntualizzato che l’attuale motore 2.2 DiD da 156 CV (di provenienza PSA) continuerà a far parte della gamma, abbinato al cambio TC-SST a doppia frizione di Mitsubishi Motors, e sarà affiancato alla più potente unità “4N14” da 177 CV con trasmissione manuale a 6 marce.

Mitsubishi Outlander, nuovo motore diesel MIVEC|MEGAMODO