Nuovo L200
con motore diesel MIVEC a basso impatto
Nella filosofia di Mitsubishi Motors Corporation, tra le responsabilità d’impresa rientra anche offrire una
gamma di veicoli con il minor impatto possibile sull’ambiente indipendentemente dal segmento, dalle city
car ai pickup...
... Da qui lo sviluppo pionieristico di veicoli elettrici (EV) e ibridi-elettrici plug-in (PHEV).
... Da qui i considerevoli sforzi messi in campo per migliorare l’aerodinamica e ridurre il peso.
...Da qui lo sviluppo di una nuova famiglia di motori diesel MIVEC, di cui il nuovissimo L200 accoglie la
variante “4N15” da 2,4 litri. Annunciata originariamente il 20 giugno 2006, montata in anteprima su Concept-cX nel settembre del
2007 (cilindrata 1,8 litri) e infine riconfermata su Concept-ZT nell’ottobre del 2007 (cilindrata 2,2 litri),
“4N1” – frutto della collaborazione tra Mitsubishi Motors Corporation e Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
(MHI) – è una famiglia ultraefficiente di motori diesel DOHC 16 valvole e 4 cilindri common rail a iniezione
diretta, interamente in alluminio, “pulita” e con il più basso rapporto di compressione del settore (15,5:1
per il modello da 2,4 litri di L200).
Lanciata nel 2010, in Europa è disponibile su ASX, Lancer e Outlander e, da oggi, sul nuovo L200.
MIVEC + diesel = prima mondiale
Ultimi nati di una lunga tradizione di propulsioni diesel, che in Mitsubishi risale al 1931 con “450AD”, il
primo diesel sviluppato in Giappone per il settore automobilistico...
… i motori “4N1” beneficiano di una serie di innovative tecnologie proprietarie, incluse quelle attinte dalla
famiglia di unità benzina “4B1” di MMC, nonché di caratteristiche di combustione altamente efficienti,
derivate dall’applicazione delle tecnologie analitiche di MMC e MHI.
Il punto di forza dei nuovi motori è il sistema di fasatura variabile delle valvole MIVEC, tecnologia
proprietaria di Mitsubishi – per la prima volta al mondo a bordo di un pickup – grazie al quale si ottiene un
rapporto di compressione eccezionalmente basso, che si traduce in notevoli vantaggi per il cliente.
Nuovo approccio
Di importanza strategica per l’Europa, il diesel MIVEC Mitsubishi “4N1” offre una fluidità di marcia che è il
risultato di un approccio innovativo alla propulsione diesel efficiente applicata a pickup, SUV e
autovetture.
Completamente svincolati da convenzioni progettuali interne e/o tradizioni, gli ingegneri Mitsubishi 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 far assomigliare
un diesel a un motore benzina?
! Le tecnologie dei motori benzina ci possono aiutare a elaborare una nuova generazione di diesel
puliti?”
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 delle unità “4N1” di Mitsubishi e determina il bassissimo rapporto di
compressione (rispetto ad altri diesel) che contraddistingue la gamma:
! 14,9:1 per il “4N13” da 1,8 litri
! 14,9:1 per il “4N14” da 2,2 litri
! 15,5:1 per il “4N15” da 2,4 litri, installato sul nuovo L200
Questi rapporti da record erano 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 tutte le varianti di cilindrata, 1.8, 2.2 o 2.4.
“4N1” ha in comune l’architettura base con la 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 del
pionieristico 4N13 in aprile 2010).
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.
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.
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”).
Al momento dello sviluppo di “4N1”, il MIVEC era la soluzione migliore per ottenere il basso rapporto di
compressione auspicato dai progettisti di MMC e MHI, da cui derivano le performance strutturali e
dinamiche del motore.
Applicata al gruppo valvolare di aspirazione, questa tecnologia varia la fasatura, l’alzata e la durata di
apertura della valvola 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
! 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 può contare su:
- un sistema common rail ad altissima pressione – 2.000 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
! MIVEC e le possibilità che questo sistema offre in termini di gestione del flusso dell’aria: in
condizioni di massimo carico, l’ottimo livello di potenza e coppia viene raggiunto grazie a 1) la
grande alzata delle valvole di aspirazione e 2) l’applicazione di un ampio angolo operativo delle
valvole in modalità alta velocità.
! Una luce di aspirazione dal design analogo a quello dei motori benzina.
! Un turbocompressore a geometria variabile con una configurazione delle palette che aumenta
l’efficienza della carica nella guida ad alta velocità.
La geometria variabile mira a ottenere il rapporto d’aspetto (aspect ratio) ottimale ad alta e bassa
velocità, ed è di per se stessa garanzia di efficienza, soprattutto per quanto attiene a gas di
scarico e reattività (assenza di ritardo, ecc.).
Nel caso di “4N1”, la scelta di una configurazione a 8 palette per la ruota del compressore in
alluminio (contro le 12 della tipologia tradizionale) ha inteso ampliare il range operativo del
compressore e quindi l’efficienza della sovralimentazione.
Inoltre, l’unità compatta TF035 di Mitsubishi Heavy Industries adottata sul modello 4N1 migliora
del 10% il momento d’inerzia del compressore e della turbina.
Parallelamente, la capacità variabile della turbina si traduce in accelerazioni pronte e grintose, e
in vigorosi “surplus” di pressione a tutti i regimi del motore, per garantire performance dinamiche
e basse emissioni.
Marcia fluida e silenziosa
Il motore “4N15” è leggero ed efficiente grazie al basso rapporto di compressione di 15,5:1. Come
renderlo anche silenzioso ed eliminare le vibrazioni e la tipica rumorosità dei diesel?
In sostanza, sono state battute quattro diverse strade:
! Rapporto di compressione: il basso valore di 15,5:1 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 2.000 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.
! Catena silenziosa: per ridurre i rumori della distribuzione.
! Albero di bilanciamento: sulle orme della tecnologia “Silent Shaft”, lanciata nel 1975 in anteprima
mondiale sui motori Astron e pensata per ridurre le vibrazioni prodotte dai motori di grossa
cilindrata (in particolare a 4 cilindri), oggi MMC amplia il know-how in questo campo introducendo
un albero di bilanciamento sul potente diesel 4N15 da 2,4 litri di L200. Automatic Stop&Go (AS&G):
Le credenziali “verdi” di Mitsubishi 4N13 saranno ulteriormente rafforzate dalla presenza (a seconda del
modello e del mercato)
del sistema proprietario AS&G, visto di rado nel segmento dei pickup da una
tonnellata. Riassumendo:
! “Auto Stop&Go” è un sistema start/stop che spegne automaticamente il motore quando l’auto è
fera (ad esempio ai semafori) e lo riavvia per ripartire senza bisogno di girare la chiave.
! In pratica, quando il veicolo è fermo, con il pedale della frizione rilasciato e il cambio in folle, si
illumina una spia sul quadro strumenti e il motore si spegne da sé. Per riavviarlo basta
schiacciare la frizione per innestare la marcia.
! Il sistema “Auto Stop&Go” si attiva quando il blocchetto di accensione viene portato in posizione
“ON”. È in grado di spegnere e accendere automaticamente il motore dopo circa 3 minuti dal
primo avviamento del veicolo.
! Il guidatore può, se lo desidera, disattivare il sistema agendo su un interruttore sul cruscotto (ad
esempio negli ingorghi stradali con continue soste e ripartenze).
! Il principio del sistema “Auto Stop&Go” è che si adatta alle esigenze del mezzo (ad esempio il
fabbisogno energetico). Questo significa che, in circostanze specifiche, il motore non si spegne
(temperatura esterna inferiore a 3 °C, velocità del veicolo ≥ 5km/h non raggiunta dopo
l’accensione automatica, ecc.) mentre in altre si avvia da sé.
! Di default, il sistema “Auto Stop&Go” è attivato, ovvero, se si porta il blocchetto di accensione in
posizione “LOCK” dopo aver guidato con il sistema disinserito, alla successiva riaccensione
(blocchetto in posizione “START”) il sistema risulterà sempre inserito.
! Le doti di equilibrio e compostezza proprie del diesel MIVEC 4N15 contribuiscono a rendere
ugualmente fluido il funzionamento del sistema start/stop, senza ritardi tra lo spegnimento e
l’accensione.
! Per agevolare l’avviamento a freddo, il nuovo L200 alloggia anche una batteria di capacità
superiore.w