Mitsubishi  Motors  Corporation   considera  que  es  su  obligación  empresarial   ofrecer  una  gama  de vehículos con el menor impactoposible en el medio ambiente, sea cual sea el segmento del vehículo, desde los automóviles urbanos a los pickups…

…Esa  es  la  motivación   del  desarrollo   pionero  de  vehículos  eléctricos (EV)  y  eléctricos  híbridos enchufables (PHEV).

…Esa es la razón de los importantes esfuerzos realizados en áreas como laaerodinámica y la reducción de peso.

…Esa es la razón del desarrollo de una familia completamente  nueva demotores MIVEC Diesel, de los cuales el nuevo L200 es el último receptor,con una versión  “4N15” de 2.4 litros.

 

 

 

Dado a conocer por primera vez el 20 de junio de 2006, presentado luego juntocon el Concept-cX en septiembre  de 2007  (1.8  litros)  y confirmado finalmente  con  el Concept-ZT  en octubre  de 2007  (2.2 litros), el “4N1” -una iniciativa conjunta de Mitsubishi Motors Corporation y Mitsubishi HeavyIndustries,

Ltd. (MHI) - es una familia ultraeficiente  de motores Diesel completamente  fabricados en aluminio, con doble árbol de levas en cabeza (DOHC), 16v, 4cilindros e inyección directa common rail, que incorpora una de las relacionesde compresión más bajas del sector (15,5:1 para la versión de 2.4 litros delL200). Lanzado en 2010, ha estado disponible en Europa fundamentalmente con el ASX, el Outlander y ahora con el nuevo L200.

 

 

Esta familia  la “4N1”, la más reciente  de una larga tradición  en motores diésel de Mitsubishi,  que se remonta a 1931 – con el “450AD”, el primermotor diésel desarrollado en Japón para su uso en vehículos de motor - …

 

 

 

… recibe una serie de exclusivas tecnologías  innovadoras  de motor, entrelas que están las derivadas del desarrollo de la familia de motores degasolina. Esta familia, la “4N1”,es la más reciente de una larga tradición enmotores de gasolina “4B1” de MMC, con características de combustiónaltamente eficientes obtenidas de la aplicación de las tecnologías de análisispropias de MMC y MHI.

 

De todo ello, el aspecto tecnológico más destacado es el sistema deaccionamiento de válvulas variables MIVEC  exclusivo  de Mitsubishi,  eneste caso novedad  mundial  para motores  diésel de pickup  – que permitea los ingenieros de MMC alcanzar su objetivo de reducir al máximo larelación de compresión y conseguir todas las ventajas que ello supone parael cliente.

 

 

El  motor  MIVEC  Diesel  “4N1”  de  Mitsubishi  de  funcionamiento  extremadamente   suave  posee  una importancia estratégica en Europa, yes el resultado de un enfoque innovador a los desafíos que supone aplicarmotores diésel a vehículos ligeros de alta eficiencia, ya sean automóviles depasajeros, vehículos todoterreno o pickups.

Sin las limitaciones que suponen convenciones y tradiciones de ingenieríainternas, los ingenieros de Mitsubishi transformaron ese desafío en unaoportunidad, partiendo de una hoja en blanco y una serie de preguntassencillas:

 

* ¿Es posible aplicar nuestros conocimientos en motores de gasolina atrenes de potencia diésel?

* Conociendo los aspectos específicos de esta tecnología, ¿por qué nopodemos hacer un motor diésel lo más próximo posible a un motor degasolina?

* ¿Pueden  las  tecnologías  de  los  motores  de  gasolina  contribuir  a una  nueva  generación  de motores Diesel?

 

La  respuesta   a  esas  preguntas   fue  el  “4N1”:  una  familia  de  motores compactos   y  ligeros  que proporcionan  altas  prestaciones,  excelente  consumo  de  combustible  y niveles  de  emisión,  y con  un elevadopotencial de desarrollo incorporado.

 

Durante  este desarrollo  innovador,  MHI proporcionó  – entre otras cosas-  la experiencia  de ingeniería obtenida en sus motores diésel industriales ymarinos, así como en tecnologías de turbinas de gas. En particular,  seasignaron  tareas específicas  a los ingenieros  de MHI en las áreas de flujode fundición (bloque de aluminio), refrigeración (culata) y combustión,utilizando “Dinámica de fluidos computacional” (CFD). Como recordatorio, CFD es una herramientasofisticada  utilizada en el sector aeronáutico  cuya función es modelizar y analizar las diversas configuraciones  dinámicas (en este caso, termodinámicas) antes  de realizar  pruebas  físicas.  Como  tal, el CFD permite  reducir  las inversiones  y los tiempos  de desarrollo, aumentando la precisión del diseño.

 

 

Volviendo a los aspectos básicos, el motor diésel utiliza la compresióntérmica para iniciar la ignición y quemar  el  combustible  que  se  inyecta en  la  cámara  de  combustión  durante  la  etapa  final  de  la compresión.

 

Debido a la elevada relación de compresión que requiere este proceso, losmotores diésel cuentan con la mayor eficiencia térmica de todos los motoresde combustión interna ordinarios, lo que a su vez permite obtener unconsumo de combustible reducido y -lógicamente- menores emisiones de CO2.

 

No obstante, con el fin de resistir las presiones de operación causadas por laalta relación de compresión y el elevado par motor generado por el cigüeñal,los motores diésel necesitan piezas más resistentes y pesadas, lo que loshace más pesados que sus equivalentes de gasolina.

 

Por ello, la solución lógica para reducir las fuerzas en juego en el bloquemotor es reducir la relación de compresión.

 

A su vez, ello permitiría una estructura más ligera, no muy distinta de la deun motor de gasolina, algo que  los  ingenieros  de  Mitsubishi  decidieron  aplicar  a la  familia  de  motores    “4N1”  – su  relación  de compresión  extremadamente  reducida  (para  un motor  diésel)  se convirtió  en lacaracterística  que  lo define:

 

 

Estas bajas relaciones de compresión era uno de los principales objetivosde los ingenieros deMMC y MHI para obtener un nivel excelente de ruido,vibraciones y calor (NVH), bajas emisiones, alta fiabilidad, funcionamientosuave y conducción divertida, en todas las cilindradas - 1.8,2.2 o 2.4 litros.

 

Así,  compartiendo  la  arquitectura  básica  de  los  motores  de  gasolina “4B1”  de  MMC  –  pero  como resultado de un desarrollo diésel específico -  los motores “4N1” incorporan, entre otras características:

 

* Bloque ligero. Fabricado en fundición de aluminio, esta unidad esaproximadamente  10 kg más ligera que un bloque de fundición. Puede resistir las altastemperaturas  y las fuerzas extremas que se producen en el interiorde un motor diésel, gracias a un proceso de diseño sofisticado que utiliza CAD/CAM – realizado junto con MHI, que también ha aportadomejoras significativas en la calidad de la fundición.

 

* Además, los ingenieros  de MMC han seleccionado  el mismoconcepto  de tapa de válvulas de plástico que el “4B1”. Desarrolladopor Mahle para MMC, este componente es un 50% más ligero (1  kg  frente  a  aproximadamente   2  kg  para  una  pieza  análoga  de  aluminio)  con  ventajas adicionales en términos de eficiencia decombustible y conducción estable.

 

La analogía  de la arquitectura  de este motor  con la familia  de motores de gasolina  de MMC  ofrecía ventajas evidentes, como tiempo de desarrollo(aproximadamente  3 años entre los primeros estudios de ingeniería y el iniciode la producción del primer 4N13 en abril de 2010).

 

Asimismo,   la  selección   de  una   configuración   “cuadrada”   con   las   cotas   de  diámetro   y  carrera prácticamente iguales permitían bielas ypistones más cortos y ligeros y, por consiguiente, menos peso.

 

Evidentemente,  todos  esos  ahorros  de  peso  mejoran  el  consumo  de combustible  y  por  tanto  las emisiones, pero también las característicasdinámicas, ya que hay menos peso en la parte frontal del vehículo.

 

 

Una estructura más ligera permite una baja relación de compresión, pero¿cómo mantener suficiente compresión para iniciar la ignición? PresentamosMIVEC...

 

La existencia del 4N1 debe mucho a la implantación  de otra tecnologíaexclusiva de Mitsubishi Motors: MIVEC (o “Mitsubishi Innovative Valvetiming Electronic Control system” (sistema de control electrónico deaccionamiento de válvulas innovador de Mitsubishi).

 

En el momento del desarrollo original del “4N1”, el sistema MIVEC era elmejor posible para obtener el desarrollo   de  baja  relación   de  compresión   de  los  ingenieros   de  MMC   y  MHI,   que  a  su  vez desencadenaba elalto rendimiento estructural y dinámico de este motor.

 

Aplicado al tren de válvulas de admisión de esta solución diésel, MIVECvaría la sincronización, la alzada y la duración de la apertura de las válvulasutilizando dos perfiles de leva diferentes. La idea es controlar de modo máseficaz el flujo de admisión, con el fin de obtener mayor eficiencia y potencia,en una gama más amplia de revoluciones del motor, incluso con relacionesde compresión tan bajas y, por supuesto, menor consumo de combustible y emisiones.

 

Esto es especialmente  cierto en motores diésel en los que el rango derevoluciones  del motor es más limitado que en los motores de gasolina. Enlos motores diésel de baja compresión esto es más acusado no sólo paracompensar la pérdida de compresión frente a los motores tradicionales, sinotambién para resolver las cuestiones de:

 

* arranque en frío,

* estabilidad de la combustión ycuestiones de NVH asociadas. En esosdos aspectos, el *  sistema MIVEC esefectivo para:

* adelantar  el  momento  de  cierre  de  las  válvulas  de  admisión  para mejorar  la  relación  de compresión efectiva,

* reducir la elevación de la válvula de admisión para una difusión másenérgica – lo que mejora el mezclado y la combustión, el control dela temperatura en el cilindro al final de la compresión – para evitar lacreación de niveles excesivos de NOx y también para controlar losflujos dentro del cilindro.

 

 

A fecha de hoy, el sistema MIVEC es el factor clave del rendimiento de losmotores 4N1, pero no es el único.  

 

 

 

Una  cosa  es  controlar  el  flujo  de  admisión  de  aire,  pero  obtener  las  características  de  combustión óptimas es otra, y a continuación entran enjuego varios factores  adicionales sucesivos:

 

*  La geometría de la cámara de combustión es uno de ellos, con el deobtener una combustión de la mezcla lo más completa posible,evitando al mismo tiempo temperaturas excesivas y por tanto la creación  de  niveles  excesivos  de  NOx.  En  el  caso  del  4N1,  los ingenieros  de  Mitsubishi decidieron  seleccionar  una geometría  tipo"shallow dish" en la parte superior del pistón, y una entrada  de  cavidad  estrecha  para  mejorar  el  consumo  de  combustible  y  la robustez  de  la combustión.

 

* El   proceso   de   inyección   es   otro   elemento   fundamental.   Para   su   nuevo   motor   diésel, seleccionaron:

 

 

* MIVEC y las posibilidades  que ofrece en términos de control del flujode aire: a plena carga, el excelente nivel de potencia y par se obtienegracias a 1) el elevado alzado de las válvulas de admisión y 2) laaplicación de un amplio ángulo de operación de las válvulas en elmodo de alta velocidad.

 

* Un conducto de admisión cuyo diseño es similar al de un motor degasolina.

 

* Un  turbocompresor   de  geometría  variable  (VG)  que  incorpora  álabes  de  compresor   más espaciados, que permiten una mayoreficiencia de carga en conducción a alta velocidad.

 

Como recordatorio, la tecnología VG tiene como objetivo buscar larelación de proporción óptima a baja y alta velocidad, lo que a su vezgarantiza la eficiencia, especialmente en las áreas de emisiones deescape y respuesta (ausencia de retardo, etc,…).

 

En el caso del “4N1” de MMC, la adopción de un diseño de 8 álabesdel rotor del compresor de aluminio (frente a 12 en losconvencionales)  tenía por objetivo ampliar el rango de operación del compresor y, por consiguiente, la eficiencia de la compresión.

 

Asimismo,  la  unidad  TF035  compacta  de  Mitsubishi  Heavy Industries  adoptada  para  el  4N1 permite una mejora del 10% delmomento de inercia de rotación en el compresor y la turbina.

 

En  paralelo,  la  capacidad  variable  de  la  turbina  se  traduce  en una  elevada  respuesta  a  la aceleración y una presión decompresión óptima en toda la gama de velocidades del motor, para proporcionar altas prestaciones y bajas emisiones.

 

 

Si el 4N15 es ligero y puede funcionar  eficientemente  con su baja relación  de compresión  de 15,5:1,

¿cómo  puede  mantenerse  silencioso  y sin vibraciones,  alejándose  de latradicional  sonoridad  de los motores diésel?

 

En resumen, se han explorado 4 áreas diferentes:

 

* Relación  de compresión:  con un valor de 15,5:1, es evidente  que unnivel de cargas tan bajo contribuye sustancialmente al rendimientoNVH general, especialmente en el aspecto de las vibraciones.

 

* Combustión:  gracias a la combinación  de MIVEC + cámaras decombustión  poco profundas  + inyección multietapa + presión decommon rail de 2.000 bar + control electrónico sofisticado, la sonoridad diésel – que es básicamente ruido de combustión – se hareducido sustancialmente. A título  ilustrativo,  la  primera  inyección  piloto  de  combustible   diésel  en  la  cámara  inicia  la combustión, pero reduce también la explosividad que pueden causarlas vibraciones.

 

* Cigüeñal  desfasado:  con el fin de minimizar  las fuerzas  laterales creadas  por los pistones,  el cigüeñal está desfasado 15 mm parareducir las emisiones de CO2, generando al mismo tiempo una mayorpotencia y reduciendo el NVH para obtener un funcionamiento mássuave a todos los regímenes.  Gracias  a  la  simulación  de movimiento  asistida  por  ordenador,  se  optimizó  la estructura  deldesfase  de los cilindros,  lo que permitió  obtener  una reducción  del20% de las pérdidas por fricción de los pistones, y las consiguientesmejoras en el consumo de combustible.

 

* Accionamiento por cadena silencioso: con el fin de reducir el ruido delsistema de accionamiento de válvulas.

 

* Eje de equilibrado:  Siguiendo los pasos de las tecnologías  introducidas  por primera vez (como novedad mundial) en 1975 en los motoresAstron equipados con el sistema “Silent Shaft”, cuyo propósito  era  reducir  las  vibraciones  en  los  motores  de  gran  cilindrada (especialmente  de  4 cilindros), MMC amplía ahora su cualificaciónen este área introduciendo un eje de equilibrado en el motor diésel4N15 de mayor cilindrada de 2.4 litros para el L200.

 

 

El motor 4N15 de Mitsubishi cumplirá todavía mejor su misiónmedioambiental  gracias a la adopción (en función del modelo y el mercado) delsistema AS&G de MMC, una característica poco frecuente en el segmento depickups de una tonelada.

 

Enresumen:

 

* El sistema  “Auto  Stop & Go” detiene  y arranca  automáticamente  elmotor  cuando  se para el vehículo, sin necesidad de accionar la llavede contacto (por ejemplo, en un semáforo).

 

* En términos prácticos, cuando se detiene el vehículo, se suelta el pedaldel embrague y se sitúa la palanca en punto muerto, se enciende unindicador en el bloque de instrumentos, y el motor se detiene automáticamente.   Para  arrancarlo  de  nuevo,  basta  con  pulsar el  embrague  para introducir una marcha.

 

* El sistema Auto Stop & Go se activa automáticamente  cuando lallave de contacto se sitúa en posición “ON”. El sistema es capaz deparar y volver a arrancar el vehículo aproximadamente  3 minutosdespués de la puesta en marcha inicial del motor.

 

* Un interruptor  en el panel de instrumentos  permite al conductor  desactivar  el sistema si así lo desea, como en caso de atasco conparadas y arranques constantes.

 

* El principio del sistema “Auto Stop & Go” es que se adapta a lasnecesidades del vehículo (por ejemplo,  suministro  de  energía).  Ello significa  que,  en  ciertas  circunstancias,  el motor  no  se detendrá (temperatura  exterior  inferior  a 3° C, velocidad  del vehículo  ≥ 5km/h no alcanzada después de la puesta en macha automática, etc,…) y en otras circunstancias el motor volverá a arrancar por sí solo.

 

* El sistema “Auto Stop & Go” está activado de modo predefinido,  loque significa que cada vez que la llave de contacto se sitúa en laposición “LOCK” después de conducir y se desconecta el sistema,se reactivará automáticamente la siguiente vez que se sitúe en laposición “START”.

 

* La suavidad inherente de los motores diésel 4N15 MIVEC de bajacompresión  contribuye a un funcionamiento   igualmente  suave  en  el  ciclo  parada/arranque/parada,   sin  retrasos  entre  la parada y el arranque.

 

 * Para facilitar el arranque en frío, el nuevo L200 se beneficia también deuna batería de mayor capacidad.