Opel stelt nieuwe 1.0 SIDI Turbo voor op Aachen Colloquium Nieuwe 1,0-liter turbomotor met 85 kW/115 pk bepaalt maatstaf voor verfijning van driecilinders Eerste in nieuwe familie van kleine benzinemotoren met directe injectie maakt debuut in Opel Adam Meer koppel en betere brandstofefficiëntie dan 1.6 motor met natuurlijke aanzuiging Baanbrekend design met onder meer uitlaatspruitstuk geïntegreerd in cilinderkop
Opel geeft tekst en uitleg bij zijn nieuwe driecilinder benzinemotor op het Duitse congres “Aachen Colloquium”. Schoon, soepel en stil: Opel’s volledig nieuwe 1,0-liter SIDI Turbo zal bij zijn debuut in de Opel Adam volgend jaar de lat hoger leggen voor de verfijning van de driecilindermotoren. Hij is niet alleen zuinig en milieuvriendelijker, hij rijdt ook uiterst zacht, met minder geluid en trillingen dan vele viercilindermotoren. Het kleine formaat van deze pocketmotor staat in contrast met een vermogen van 85 kW/115 pk en een sterk koppel van 166 Nm over het volledige bereik van 1.800 tot 4.700 t/min. Daardoor accelereert de motor bij laag toerental sneller dan grotere motoren met een gelijkaardig vermogen, en zorgt hij tegelijk voor veel minder brandstofverbruik en CO2-uitstoot. Vergeleken met Opel’s huidige 1,6-liter motor met natuurlijke aanzuiging, biedt de nieuwe 1.0 SIDI Turbo (Spark Ignition Direct Injection) hetzelfde maximumvermogen, terwijl hij 30 percent meer koppel levert en 20 percent minder brandstof verbruikt. De gebruikte ultramoderne technologieën omvatten directe inspuiting onder hoge druk, een ultracompact turbosysteem, voortdurend variabele kleptijden en een lichtgewicht aluminium constructie met een uitspruitstuk dat in de cilinderkop is geïntegreerd. De uitgebreide 'sound engineering' die bijdraagt tot een verfijning die nieuwe normen oplegt, omvat een akoestisch ontwikkeld cilinderblok; een op de carter gemonteerde balansas; structurele isolatie van het brandstofinjectiesysteem en de krukas; aandrijfkettingen met omgekeerde tanden en geluiddempende motordeksels.
De 1.0 SIDI Turbo is de eerste motor in een nieuwe, modulaire familie van drie- of viercilinder benzinemotoren in de sub-1,6-liter klasse die ontwikkeld werden als antwoord op de vraag van de klant naar sterke aandrijvingen met beperkte cilinderinhoud. De motor maakt volgend jaar zijn debuut in de Opel ADAM, samen met een gloednieuwe, manuele zesversnellingsbak. Alle varianten van de 1.0 SIDI Turbo zijn ontworpen om gebruik te maken van de Start/Stop-functie en verwacht wordt dat de CO2 -uitstoot beduidend minder dan 100 g/km zal bedragen. “Bij de ontwikkeling van deze kleine motor namen we ons niet alleen voor het brandstofverbruik en de CO2-uitstoot zoveel mogelijk te beperken, maar wilden we ook aantonen dat de driecilinders even verfijnd kunnen zijn als motoren met vier cilinders of meer", zegt Dr. Matthias Alt, Chief Engineer, Small Gasoline Engines bij Opel. “We pakten de problemen op gebied van balans, geluid en trillingen, die typisch zijn voor conventionele driecilindermotoren, bij de bron aan en we vertrouwen erop dat onze klanten aangenaam verrast zullen zijn door de resultaten. Dit is een heel energieke en verfijnde driecilindermotor die geen compromissen sluit op het vlak van rijplezier. Kortom, hij is groots in verfijning en prestaties maar klein in brandstofverbruik." Duitse engineering voor toonaangevende verfijning Opel’s en GM's wereldwijde engineering teams begonnen met een schone lei en maakten gebruik van hun gebundelde expertise om de ruwe, 'off-beat' draaigeluiden te elimineren die traditioneel een minpunt vormen tegenover het brandstofzuinig rijden met driecilindermotoren. Hierdoor krijgt de 1.0 SIDI Turbo een geluidsniveau dat gelijkaardig is aan een viercilindermotor, waardoor hij onder de driecilindermotoren duidelijk een nieuwe maatstaf legt voor verfijning. Doorheen het ontwikkelingsproces werden trillingen en ruwe geluiden vermeden en verzacht dankzij uitgebreide modelbouw, en dankzij de validatie op de testbank van de onderdelen en van de volledige motor. De reikwijdte van de werkzaamheden omvatte ook de ontwikkeling van motorbeheerfuncties en de integratie in het voertuig van de volledige aandrijving.
De volledig aluminium architectuur van de motor werd akoestisch ontworpen om de geluidsemissie door zowel de luchtstroming als de structuur van de motor te beperken en om hem lichter te maken. Zijn inherente verfijning is zo goed dat de behoefte om het geluid van de motor te maskeren met geluidsisolatie binnenin de auto, of met complexe motorsteunen en subframes, aanzienlijk verminderd is. De voortdurende beperking van ongewenste motorgeluiden geeft de ingenieurs ook meer vrijheid voor de fine-tuning van het inductiegeluid en het geluid van de uitlaatsystemen om zo te voldoen aan de vereisten van specifieke voertuigapplicaties. Als gevolg van deze intense focus op verfijning draait de 1.0 SIDI Turbo niet alleen soepeler dan gelijkaardige driecilindermotoren, maar ook stiller dan vele viercilinderaandrijvingen. Tijdens de proefbanktests in laboratoria aan volle snelheid maakte hij bij elk toerental minder geluid dan de benzineturbomotoren met een cilinderinhoud tot 1,6 liter. Andere specifieke kenmerken die bijdragen tot de indrukwekkende verfijning van de motor, zijn: Een kleine balansas die in de lengterichting gemonteerd is op het oliecarter. Deze in tegengestelde richting roterende balansas, die aangedreven wordt door een ketting met omgekeerde tanden voor soepel draaien, draait met de snelheid van de krukas. Het gewicht van deze balansas werd geoptimaliseerd om de trillingen die inherent zijn aan een driecilinder, te neutraliseren. De hogedrukbrandstofrail en injectoren werden geïsoleerd van de cilinderkop. Dit zorgt ervoor dat er geen metaal-op-metaalcontact is en voorkomt dat de transmissie energie door de motorstructuur jaagt. De brandstofpomp en brandstoflijn werden ook akoestisch geoptimaliseerd. De aandrijfketting van de nokkenas werd geoptimaliseerd voor lage geluidsemissies door een ontwerp met omgekeerde tanden. De volledige kettingarchitectuur, met inbegrip van haar spanning, omhulsel en geleiders, werd ontworpen voor een lagere totale geluidsoverlast en het wegnemen van alle waargenomen abnormale geluiden.
De integratie van een plaat van geperst staal in het oliecarter onderaan het aluminium oliereservoir beperkt eveneens de geluidsafstraling. Andere geluiddempende maatregelen zijn: akoestisch geoptimaliseerde deksels voor de bovenkant en de voorkant van de motor, de vormgeving van het inlaatspruitstuk en de behuizingen van de nokkenas, isolatie van de krukas met ijzeren hoofdlagerkappen, en het gebruik van een turbocompressor die weinig sissende geluiden maakt. Lichtgewicht volledig aluminium structuur De architectuur van de motor is gefocust op het besparen van gewicht en bestaat uit een onder hoge druk gegoten aluminium cilinderblok, cilinderkop en grondplaat van de krukas. Het gewicht van de combinatie blok/grondplaat is exact 15,5 kg, terwijl de volledige motor 10 percent lichter is in vergelijking met Opel’s huidige 1.6 motor met natuurlijke aanzuiging en een gelijkaardig vermogen. De cilinderlayout met 'lange slag' kan een hoger koppel aan, waarbij de zuigerslag van 77,4 mm zijn diameter van 74,0 mm overschrijdt. Voor meer vermogen wordt een compressieverhouding van 10,5:1 gecombineerd met turbocompressie en directe inspuiting onder hoge druk. De cilinderkop is voorzien van een watergekoeld uitlaatspruitstuk dat in het aluminium gietstuk geïntegreerd is. Dit 'in één stuk'-concept biedt een aantal voordelen: het draagt bij tot een snelle opwarming van de motor en het verbetert de duurzaamheid door de behoefte aan pakkingdichtheid rond de uitlaatpoorten te elimineren. Bovendien biedt het voordelen op gebied van ruimtebenutting onder de motorkap. Voor een structurele stijfheid heeft het blok stalen, gietijzeren cilindervoeringen, met gegoten aluminium over de topoppervlakken om de pakkingdichtheid van de cilinderkop te optimaliseren. De scheidingswanden van de grondplaat bevatten ook gietijzeren, nodulaire inzetstukken voor plaatselijke structurele stijfheid. Het carter in gegoten aluminium zorgt voor een bijkomende structurele stevigheid.
Een smeedijzeren krukas met zes contragewichten draagt het krachtige specifieke vermogen van de 1.0 SIDI Turbo met een minimum aan trillingen over naar de aandrijflijn. De hoofdlagerkappen aan de bovenkant zijn bekleed met polymeer voor een verbeterde duurzaamheid, in het bijzonder in Start/Stop-omstandigheden. De ijzeren drijfstangen zijn gesmeed van poedermetaal, wat zorgt voor evenveel of nog meer stevigheid in vergelijking met een standaard smeedproces, terwijl het minder variaties van de massa oplevert. Een oliehoudende groef, in combinatie met een geoptimaliseerde conushoek aan het smalle uiteinde, zorgt voor minder slijtage van de lagerbus. Oliestralen onder de skirt koelen de aluminium zuigers en zorgen voor een bijkomende smering van de boring, wat de motorgeluiden bij een koude start ook beperkt. De dubbele bovenliggende nokkenassen sturen vier kleppen per cilinder aan met hydraulische tuimelaars met lage wrijvingscoëfficiënt, hebben holle delen om gewicht te besparen, en worden aangedreven door een distributieketting met een onderhoudsvrije automatische, hydraulische spanner. Aluminium nokkenasfaseringen zorgen voor variabele openings- en sluitingstijden van de inlaat- en de uitlaatkleppen, wat bij alle motorbelastingen leidt tot het best mogelijke brandstofverbruik, de beste prestaties en lage emissies. Directe brandstofinspuiting voor meer vermogen en betere brandstofefficiëntie De 1.0 SIDI Turbo is slagvaardig door 30 percent meer koppel te genereren dan de huidige 1,6-liter motor met natuurlijke aanzuiging, en een even groot maximumvermogen van 85 kW/115 pk te leveren. Het maximumkoppel van 166 Nm is beschikbaar over een ruim bereik van 1.800 t/min. tot 4.700 t/min., terwijl het maximumvermogen geleverd wordt bij 5.200 t/min. Deze motor is klein in omvang maar groot in prestatie. De 1.0 SIDI Turbo is ook uiterst zuinig, met 20 percent minder brandstofverbruik ten opzichte van de 1,6-liter motor. In de Opel ADAM zal zijn CO2-uitstoot beduidend minder dan 100 g/km bedragen en zal het gecombineerd brandstofverbruik 4,0 l/100 km benaderen.
Een belangrijk element voor zowel het vermogen als de zuinigheid is een systeem van directe inspuiting onder hoge druk, dat zoveel mogelijk energie uit de brandstof haalt. De SIDI-brandstofinjectoren met zes openingen, die met een maximale druk van 200 bar functioneren, zitten op een ideale plaats centraal boven de verbrandingskamer en zorgen voor een fijne, homogene verstuiving zonder dat de inlaatkleppen en de poortwanden nat worden en brandstof verspillen. Het brandstofdebiet aan de injectoren maakt de dosering van kleine, meervoudige injecties mogelijk. Er is geen metaal-op-metaalcontact tussen de cilinderkop en de brandstofrail of de injectoren. Deze zorgvuldige isolatie neemt een belangrijk pad van geluidsemissie via de structuur van het injectiesysteem weg. De brandstofrail is ontkoppeld door een rubberen/stalen demper en de injectoren worden door met carbon gevulde Teflondichtingen geïsoleerd in de verbrandingskamer. De akoestiek wordt verder verbeterd door softwarealgoritmen die geluiden van een naald van de hogedrukbrandstofpomp en een schuimrubberen buitenhuls onderdrukken. De langere ontstekingsintervallen van een driecilinder maken het gebruik van bredere nokkenprofielen dan bij viercilindermotoren mogelijk. Hierdoor worden de openingstijden van de klep verlengd voor betere cilinderspoeling (gasuitwisseling) en dus een completere verbranding. Om meer brandstof te besparen en voor een betere werkingsefficiëntie van de motor, wordt olie verspreid door een tweetraps oliepomp met variabele inhoud. Dit levert hoge of lage druk naargelang de werkingsomstandigheden en schakelt de oliestralen van de zuiger onder de skirt in en uit. Een uitschakelbare waterpomp, die niet gebruikt wordt wanneer de motor koud is om zo de opwarming te versnellen, draagt eveneens bij tot een laag brandstofverbruik. De Front End Accessory Drive (FEAD) – een riem met vijf ribben die de waterpomp, de alternator en de airconditioningcompressor verbindt – is voorzien van een mechanische isolator die het effect van de krukastrillingen wegneemt. Naast de voordelen van de verfijning zorgt dit voor een verminderde spankracht zodat de wrijving verminderd en de efficiëntie verbeterd wordt.
Ultracompact turbosysteem met snelle boost Terwijl de directe inspuiting onder hoge druk de verbrandingskamer van de motor vult met een fijne waas van brandstof, verpakt een ultracompact turbosysteem de cilinders met lucht. Dankzij alle voordelen van de vormgeving van het uitspruitstuk dat in de cilinderkop is geïntegreerd, is de turbolader van de 1.0 SIDI nauwer gekoppeld aan de motor dan bij alle andere motoren, wat de bestuurder een snelle en krachtige respons van het gaspedaal oplevert. De integratie van het watergekoelde uitspruitstuk binnenin de cilinderkop, en de vormgeving van de minuscule, watergekoelde turbolader met lage inertie is een toonbeeld van uiterst nauwkeurig en precies ingenieurswerk. De grootte van de turbolader is de sleutel voor een goede balans tussen de behoefte aan een sterk koppel bij laag toerental, een snelle respons van het gaspedaal, minder brandstofverbruik en een hoog maximumvermogen. De eentraps turbolader met enkelvoudige scroll die een maximale boostdruk van 1,5 bar genereert met een tussenkoeler en drukafvoersluis werd als beste configuratie gekozen. De diameter van het turbinewiel bedraagt 35 mm, terwijl de compressor, die weinig sissende geluiden maakt, slechts een doorsnede heeft van 40 mm. Deze combinatie zorgt voor een uitstekende respons van het gaspedaal, waarbij vanaf 1.500 t/min. binnen 1,5 seconde 90 percent van het maximumkoppel gegenereerd wordt. Dit brengt een verzesvoudiging van de cilinderdruk met zich mee, waardoor de turbo-as tot 250.000 t/min. draait. De waterkoeling van de uitlaat verlaagt de temperaturen voor een betere beheersing van de emissies, terwijl de hittevorming rond de turbine eveneens beperkt wordt. Hierdoor kan gebruik gemaakt worden van een turbinewiel in Inconel en een middelgrote turbinebehuizing in austenietstaal. De pakking tot de cilinderkop is geïntegreerd in één van de hitteschilden. Ook de V-bandklemmen en de vormgeving voor een optimaal gewicht dragen bij tot de lichtgewicht constructie van de turbolader. De turbo voedt de motor via high tumble-inlaatpoorten, wat een vroege verbrandingsfase, een korte verbrandingsduur en een goede verbrandingsstabiliteit vergemakkelijkt. Turbomotoren laten draaien aan een hoge belasting vereist gewoonlijk vertraging van het
ontstekingsmoment om 'kloppen' of schadelijke pre-ontsteking van de inlaatlading te voorkomen. Een high tumble-poort minimaliseert de noodzaak van deze maatregel. Voldoen aan de behoeften van vandaag en morgen De lancering van de 1.0 SIDI Turbomotor is de meest recente stap in de substantiële vernieuwing van Opel’s motorgamma, dat tussen 2012 en 2016 13 nieuwe motoren zal introduceren, plus een hele reeks nieuwe versnellingsbakken. Het programma is al begonnen met de lancering van de eerste 1,6-liter turbomotoren in de nieuwe families van benzine- en dieselmotoren met middelgrote inhoud. De 1.0 SIDI Turbo is het eerste voorbeeld van een nieuwe, modulaire familie van benzinemotoren met kleine cilinderinhoud, die bestaat uit drie- en viercilinder motoren met een inhoud van minder dan 1,6 liter. Alle varianten van deze nieuwe motorfamilies werden gebouwd in Opel’s ultramoderne fabriek in Szentgotthard, Hongarije, waar benzine- en dieselmotoren op dezelfde band geassembleerd worden. Terwijl de 1.0 SIDI Turbo volgend jaar zijn debuut maakt in de kleine ADAM, kan hij ook wereldwijd gebruikt worden in een reeks van GM-modellen, met inbegrip van grotere voertuigen, in combinatie met manuele en automatische versnellingsbakken. Zoals alle motoren van de nieuwe generatie van Opel biedt de 1.0 SIDI Turbo-motor met succes een antwoord op de groeiende vraag van klanten naar ‘downsized’ aandrijvingen die in staat zijn het brandstofverbruik en de CO2-uitstoot te verminderen, in combinatie met het vermogen en de verfijning die typisch zijn voor motoren met een grotere cilinderinhoud.
