Νέοι πετρελαιοκινητήρες Mitsubishi “4N1”

Η νέα οικογένεια πετρελαιοκινητήρων της Mitsubishi Motors ονομάζεται “4N1” και προέκυψε από τη συνεργασία με τη Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI). Ο πρώτος κινητήρας της νέας σειράς είναι ο 1.800άρης “4N13” που γνωρίσαμε στο ASX και που πλέον τοποθετείται και στα Lancer Sport Sedan και Sportback. Επόμενος στη σειρά θα είναι ο “4N14”, ένας μεγαλύτερος 2.268 cc diesel (86.0mm x 97.6mm) με ισχύ 177 ίππων, ροπή 380 Nm και εκπομπές CO₂ από 155 g/km, ο οποίος προορίζεται για το Outlander και άλλα μεγάλα οχήματα της Mitsubishi.

Οι κινητήρες αυτοί είναι τετρακύλινδροι, 16βάλβιδοι, κατασκευασμένοι από αλουμίνιο και διαθέτουν σύστημα άμεσου ψεκασμού common rail “low impact” Euro 5* και διπλό εκκεντροφόρο επικεφαλής (DOHC).

 

Παγκόσμια Πρωτιά: Diesel με μεταβλητό χρονισμό βαλβίδων

Η Mitsubishi έχει μακρά πείρα στους κινητήρες diesel που χρονολογείται από το 1931, όταν παρουσίασε τον “450AD”, τον πρώτο πετρελαιοκινητήρα που εξελίχθηκε στην Ιαπωνία για χρήση σε αυτοκίνητα. Η νέα οικογένεια “4N1” διαθέτει αρκετές καινοτομίες, με κυριότερη το σύστημα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων MIVEC. Είναι η πρώτη φορά που πετρελαιοκινητήρας επιβατικών αυτοκινήτων διαθέτει σύστημα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων. Η τεχνολογία MIVEC εφαρμόζεται στο σύστημα βαλβίδων εισαγωγής και μεταβάλλει το χρονισμό, τη βύθιση και τη διάρκεια του ανοίγματος των βαλβίδων χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά έκκεντρα. Στόχος είναι η βελτιωμένη διαχείριση της ροής του αέρα εισαγωγής για μεγαλύτερη απόδοση και ισχύ σε μία ευρύτερη κλίμακα στροφών και ασφαλώς καλύτερη οικονομία και λιγότεροι ρύποι.

Άλλα χαρακτηριστικά των νέων κινητήρων είναι:

• το ελαφρύ μπλοκ κυλίνδρων: Κατασκευασμένο από αλουμίνιο, είναι ελαφρύτερο κατά περίπου 10 kg συγκριτικά με ένα μπλοκ από χυτοσίδηρο. Μπορεί να αντέχει στις υψηλές θερμοκρασίες και στις μεγάλες δυνάμεις που αναπτύσσονται μέσα σε ένα πετρελαιοκινητήρα, χάρη σε μία διεξοδική διαδικασία σχεδίασης CAD/CAM που πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τη ΜΗΙ και η οποία συνέβαλε στη σημαντική βελτίωση της ποιότητας χύτευσης.
• το πλαστικό κάλυμμα της κυλινδροκεφαλής: Το εξάρτημα αυτό που έχει εξελιχθεί από τη Mahle για την MMC, είναι 50% ελαφρύτερο (1 kg αντί 2 kg περίπου για ένα εφάμιλλο αλουμινένιο) με πρόσθετα πλεονεκτήματα στην απόδοση καυσίμου και την οδική συμπεριφορά.
• η ομοιότητα αρχιτεκτονικής με την οικογένεια βενζινοκινητήρων “4B1” της Mitsubishi: Προσφέρει εμφανή πλεονεκτήματα, αφενός στους χρόνους εξέλιξης (περίπου 3 χρόνια από τις πρώτες μηχανολογικές μελέτες και την έναρξη παραγωγής τον Απρίλιο του 2010), αφετέρου στην οικονομία κόστους λόγω χρήσης κοινών εργαλείων παραγωγής στο εργοστάσιο κινητήρων της MMC στο Shiga.
• η ‘τετράγωνη’ διάταξη: Η διάμετρος των κυλίνδρων είναι σχεδόν ίση με τη διαδρομή τους, κάτι που μεταφράζεται σε μικρότερες και ελαφρύτερες μπιέλες και έμβολα και επομένως μικρότερο βάρος και λιγότερους εκπεμπόμενους ρύπους.
• το σχήμα του θαλάμου καύσης: Για την ολοκληρωμένη καύση του μίγματος και αποφυγή υπερβολικών θερμοκρασιών ώστε να μην παράγονται οξείδια του αζώτου NOx, οι μηχανικοί αποφάσισαν να επιλέξουν μια ρηχή κοιλότητα με στενή είσοδο στην κεφαλή του εμβόλου για βελτιωμένη κατανάλωση και αξιοπιστία καύσης.
• η διαδικασία ψεκασμού: Το σύστημα common rail πολύ υψηλής πίεσης 2.000 bar – σε σχέση με τη συνήθη 1.800 bar – επιτυγχάνει τη δημιουργία καλύτερου σπρέι καυσίμου
• η αθόρυβη λειτουργία: Οι κραδασμοί που χαρακτηρίζουν τους παραδοσιακούς diesel απουσιάζουν χάρη σε στοιχεία όπως η αναλογία συμπίεσης 14.9:1, η βελτιωμένη καύση και ο έκκεντρος στρόφαλος.
• ο αυλός εισαγωγής: Διαθέτει παρόμοια σχεδίαση με τον αυλό ενός βενζινοκινητήρα.
• ο υπερσυμπιεστής μεταβλητής γεωμετρίας (VG): Ο υπερσυμπιεστής TF035 της MHI διαθέτει φτερωτής 8 πτερυγίων (έναντι των 12 του συμβατικού τύπου) έχοντας ως αποτέλεσμα την αύξηση του λειτουργικού εύρους του και επομένως της απόδοσης υπερπλήρωσης. Παράλληλα, η μεταβλητή παροχή της τουρμπίνας μεταφράζεται σε υψηλή απόκριση επιτάχυνσης και βέλτιστη πίεση υπερπλήρωσης σε όλη την κλίμακα στροφών με στόχο τις δυναμικές επιδόσεις και τις χαμηλές εκπομπές ρύπων.

 

Τεχνολογία ClearTec

Οι περιβαλλοντικές επιδόσεις των νέων κινητήρων “4N1” της Mitsubishi μπορούν να βελτιωθούν περαιτέρω με την υιοθέτηση του πακέτου χαμηλών εκπομπών CO₂ ClearTec, το οποίο περιλαμβάνει:

• Σύστημα “Automatic Stop & Go”
• Ηλεκτρική υποβοήθηση τιμονιού
• Σύστημα διαχείρησης φόρτισης της μπαταρίας
• Ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης
• Φίλτρο σωματιδίων κλειστής ροής
• Λιπαντικά χαμηλού ιξώδους, κλπ

 

Ο ρόλος της Mitsubishi Heavy Industries

Κατά την διάρκεια της εξέλιξης των νέων κινητήρων, η  MHI προσέφερε – μεταξύ άλλων – την εμπειρία της από τους βιομηχανικούς και ναυτικούς Πετρελαιοκινητήρες καθώς και τις τεχνολογίες υπερσυμπιεστών. Συγκεκριμένα, οι μηχανικοί της MHI ασχολήθηκαν με ειδικά θέματα όπως η ροή σε χυτά εξαρτήματα (αλουμινένιο μπλοκ κυλίνδρων), οι θερμοκρασιακή κατανομή (κυλινδροκεφαλή) και η καύση, χρησιμοποιώντας τεχνολογία «Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής» - «Computational Fluid Dynamics» (CFD). Η τεχνολογία CFD είναι ένα προηγμένο εργαλείο που χρησιμοποιείται στην αεροναυπηγική βιομηχανία και σκοπό έχει τη μοντελοποίηση και ανάλυση διαφόρων δυναμικών δομών (θερμοδυναμική στην περίπτωσή μας) πριν τις δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες. Στα πλαίσια αυτά, το CFD μειώνει το χρόνο εξέλιξης και την επένδυση, ενώ παράλληλα αυξάνει την ακρίβεια της σχεδίασης.