- Noul motor turbo cu cilindree de 1,0 l şi putere de 85 kW/115 cp ridică ştacheta rafinamentului motoarelor cu trei cilindri
- Primul model din familia nouă a motoarelor pe benzină cu sistem de injecţie directă şi cilindree mică va debuta pe Opel ADAM
- Cuplu mai mare şi consum mai mic de carburant decât în cazul motorului cu aspiraţie naturală cu cilindree de 1,6 litri
- Designul de ultimă generaţie include galeria de evacuare integrată în chiulasă
Aachen/Rüsselsheim. Opel a prezentat detalii cu privire la noul motor pe benzină în cadrul evenimentului Aachen Colloquium din Germania. O funcţionare uniformă şi silenţioasă: motorul Opel, SIDI Turbo de 1,0 litri, în totalitate nou, va ridica ştacheta rafinamentului motoarelor cu trei cilindri atunci când îşi va face debutul pe modelului ADAM, anul viitor. Pe lângă faptul că este mai economic şi mai ecologic, are o rulare perfect uniformă, cu un nivel de zgomote şi vibraţii mai mic decât al multor motoare cu patru cilindri.
Această unitate de propulsie de dimensiuni mici îşi contrazice mărimea „de buzunar”, dezvoltând o putere de 85 kW/115 cp şi generând un cuplu mare, de 166 Nm, în gama de turaţii 1.800 – 4.700 rpm. Prin urmare, asigură o accelerare mai bună la turaţii reduse decât motoarele mai mari de putere similară, consumând mult mai puţin carburant şi având emisii mai mici de CO2. De exemplu, în comparaţie cu motorul curent de 1,6 litri, cu aspiraţie naturală, noul motor 1.0 SIDI Turbo cu injecţie directă de benzină (SIDI = Spark Ignition Direct Injection) oferă aceeaşi putere maximă, generând un cuplu mai mare cu 30% şi asigurând o economie de carburant de 20%.
Tehnologiile de ultimă oră includ injecţia directă de carburant la înaltă presiune, un sistem de supraalimentare ultra compact, sincronizarea continuu variabilă a supapelor şi o structură uşoară, din aluminiu, cu o galerie de evacuare integrată în chiulasă. Numeroasele măsuri de „proiectare a comportamentului acustic”, care contribuie la rafinamentul de excepţie includ un bloc de cilindri dezvoltat din punct de vedere acustic; un arbore de echilibrare montat în baia de ulei; izolare structurală a sistemului de injecţie carburant şi a arborelui cotit; lanţuri de acţionare cu dinţi inversaţi şi capace ale motorului cu un design ce asigură atenuarea zgomotului.
Motorul 1.0 SIDI Turbo este primul membru al unei familii noi, modulare, de motoare pe benzină cu trei şi patru cilindri din clasa cu cilindree mai mică de 1,6 litri, care sunt proiectate astfel încât să satisfacă cererea clienţilor de motoare puternice, de mari performanţe, cu cilindree redusă. Acesta îşi va face debutul anul viitor pe modelul Opel ADAM, alături de o transmisie manuală cu şase trepte de viteză, nouă în totalitate. Motorul 1.0 SIDI Turbo este proiectat să fie utilizat împreună cu sistemul Start/Stop pentru toate autovehiculele şi se preconizează că în regim mixt va avea emisii de CO2, mult sub 100 g/km.
Tehnologie germană pentru un rafinament de primă clasă
Echipele internaţionale de ingineri ale Opel şi GM au pornit de la zero, valorificându-şi experienţa combinată pentru a elimina caracteristicile de rulare neuniformă, „defazată”, care au cauzat în mod tradiţional diminuarea atracţiei generate de conducerea economică a motoarelor cu trei cilindri. Ca urmare, motorul 1.0 SIDI Turbo se mândreşte cu un nivel de sunet asemănător unui model cu patru cilindri, care îl poziţionează în mod clar drept noul standard în materie de rafinament în gama motoarelor cu trei cilindri.
Pe parcursul întregului proces de dezvoltare, prevenirea şi reducerea nivelului de vibraţii şi duritate au fost realizate prin intermediul unei activităţi extinse de modelare, precum şi prin validarea pe bancul de testare a tuturor componentelor motorului. Lucrările au inclus dezvoltarea funcţiilor de management al motorului şi integrarea în autovehicul a întregului sistem de propulsie.
Structura motorului, integral din aluminiu, a fost proiectată astfel încât să fie redus atât nivelul de zgomot cauzat atât de pătrunderea aerului, cât şi cel transmis prin structura motorului, precum şi pentru a reduce greutatea. Rafinamentul inerent al acestui motor este atât de avansat încât necesitatea de efectuare a unor izolări fonice suplimentare în interiorul autovehiculului sau de montări complexe ale motorului şi sub-cadre este redusă semnificativ. Măsurile persistente de reducere a zgomotelor nedorite la nivelul motorului au oferit inginerilor, de asemenea, libertatea de a lucra la reglajul fin al sunetului sistemelor de admisie şi de evacuare, pentru a îndeplini cerinţele utilizărilor specifice în cadrul autovehiculelor.
Ca urmare a acestor eforturi intense pentru asigurarea rafinamentului, motorul 1.0 SIDI Turbo nu este doar mai rafinat decât alte motoare cu trei cilindri, ci are şi o funcţionare mai silenţioasă decât a multor unităţi de propulsie cu patru cilindri. De exemplu, în cadrul probelor la acceleraţie maximă pe bancul de testare are niveluri de zgomot în toată gama de turaţii mai mici decât motoare turbo pe benzină cu o cilindree de până la 1,6 litri.
Printre alte caracteristici specifice care contribuie la rafinamentul impresionant al motorului, pot fi enumerate:
· Un arbore de echilibrare de dimensiuni mici, montat longitudinal în baia de ulei. Fiind acţionat de un lanţ cu dinţi inversaţi pentru o rulare silenţioasă, arborele cu rotaţie în sens opus se roteşte cu viteza arborelui cotit şi are o masă optimizată, pentru a compensa vibraţiile inerente funcţionării în trei cilindri.
· Rampa de alimentare carburant la înaltă presiune şi injectoarele sunt izolate faţă de chiulasă. Acest lucru evită contactul metal – metal şi previne transmisia vibraţiilor în cadrul întregii structuri a motorului. Pompa şi conductele de carburant sunt, de asemenea, izolate fonic.
· Lanţul de acţionare a arborelui cu came are un design cu dinţi inversaţi, pentru reducerea nivelului de zgomot. Întreaga structură a lanţului, inclusiv tensionarea, rolele şi ghidajele sunt proiectate pentru a reduce transmiterea generală a zgomotelor şi pentru a elimina orice sunete anormale percepute.
· Integrarea unei plăci din oţel ştanţat în baia de ulei, la partea inferioară a cavităţii din aluminiu, reduce de asemenea transmiterea zgomotului.
· Alte măsuri pentru reducerea nivelului de zgomot sunt: capace cu izolare fonică optimizată pentru partea superioară şi cea frontală a motorului, designul carcaselor galeriei de admisie şi al arborilor cu came, izolarea arborelui cotit prin inserţii din fier ale lagărelor principale şi utilizarea unui turbocompresor cu nivel redus de zgomot în funcţionare.
Structură uşoară, din aluminiu
Structura principală a motorului se axează pe reducerea greutăţii, fiind alcătuită dintr-un bloc de cilindri, chiulasa şi suportul arborelui cotit fabricate din aluminiu turnat la înaltă presiune. Greutatea blocului de cilindri, împreună cu cea a suportului este de numai 15,5 kg, iar întregul motor are o greutate mai mică cu 10% decât cea a motorului Opel curent de 1,6 litri cu aspiraţie naturală, de putere similară.
Configuraţia cu „cursă lungă” a cilindrului asigură caracteristici superioare în materie de cuplu, cu o cursă a pistonului de 77,4 mm, depăşind diametrul acestuia, de 74,0 mm. Pentru a asigura o putere mare, raportul de compresie de 10,5:1 este combinat cu supraalimentarea şi injecţia directă de carburant de înaltă presiune.
Chiulasa din aluminiu turnat integrează galeria de evacuare răcită cu apă. Acest concept al unei piese unice asigură un număr de avantaje: contribuie la încălzirea rapidă a motorului şi sporeşte durabilitatea, deoarece nu mai sunt necesare garniturile de etanşare din jurul orificiilor de evacuare, şi de asemenea, oferă avantaje din punct de vedere al amplasării sub capotă.
Pentru a asigura rigiditatea structurală, blocul de cilindri include garnituri ale cilindrilor din fontă, cu aluminiu turnat peste suprafeţele superioare pentru a optimiza etanşarea garniturii chiulasei. Pereţii despărţitori ai suportului conţin, de asemenea, inserţii din fontă cu grafit nodular, pentru a asigura o rigiditate structurală locală. Baia de ulei din aluminiu turnat contribuie la asigurarea unei rigidităţi structurale suplimentare.
Un arbore cotit din oţel forjat cu şase contragreutăţi transferă trenului de rulare puterea mare, specifică motorului 1.0 SIDI Turbo, cu un nivel minim de vibraţii. Lagărele principale frontale sunt acoperite cu polimer pentru a asigura o durabilitate sporită, în special în condiţiile funcţionării sistemului Start/Stop.
Tijele de conexiune sunt fabricate din oţel forjat, obţinut din pulberi metalice (PM), care asigură o rezistenţă echivalentă sau mai mare decât a pieselor standard forjate, asigurând în acelaşi timp şi o reducere a variaţiei masei. O canelură care reţine uleiul, în combinaţie cu o conicitate optimizată a capătului mic, reduc uzura bucşelor. Pulverizarea interioară cu ulei a pistoanelor din aluminiu asigură o lubrifiere suplimentară a alezajelor, ceea ce reduce, de asemenea, nivelul de zgomot al motorului în timpul pornirii la rece.
Cei doi arbori cu came în chiulasă, care acţionează patru supape per cilindru cu frecare redusă, precum şi tacheţii cu role hidraulice au secţiune tubulară, pentru reducerea greutăţii, fiind acţionaţi de un lanţ cu sincronizare cu sistem de tensionare hidraulică automată cu durată mare de viaţă. Defazoarele din aluminiu ale arborelui cu came efectuează sincronizarea variabilă a deschiderii şi închiderii supapelor de admisie şi de evacuare, asigurând cele mai bune performanţe, cel mai bun consum de carburant şi emisii reduse, în toate condiţiile de sarcină a motorului.
Injecţia directă asigură o putere mai mare şi reducerea consumului de carburant
Motorul 1.0 SIDI Turbo impresionează prin cuplul generat, mai mare cu 30% faţă de cel al motorului Opel actual de 1,6 litri, cu aspiraţie naturală, dezvoltând aceeaşi putere maximă, de 85 kW/115 cp. Cuplul maxim, de 166 Nm, este disponibil pentru o gamă largă de turaţii, între 1.800 şi 4.700 rpm, puterea maximă fiind dezvoltată la o turaţie de doar 5.200 rpm. Acesta este un motor de dimensiuni mici, dar cu performanţe mari.
Motorul 1.0 SIDI Turbo are un consum de carburant extrem de mic, asigurând o reducere de 20% în comparaţie cu motorul de 1,6 litri. În cadrul modelului Opel ADAM, emisiile de CO2 ale acestuia vor fi mult sub 100 g/km, iar consumul de carburant în regim mixt se va apropia de 4,0 l/100 km.
Elementul cheie care asigură atât puterea mare, cât şi consumul redus de carburant este sistemul de injecţie directă a carburantului de înaltă presiune, ajutând la exploatarea la maxim a potenţialului energetic al carburantului. Injectoarele SIDI cu şase orificii, care funcţionează la o presiune maximă de 200 bari, sunt poziţionate în mod ideal, deasupra centrului camerei de combustie, şi asigură o pulverizare fină, omogenă, fără pierderi la nivelul supapelor de admisie sau al pereţilor alezajelor. Debitul de carburant la nivelul injectoarelor asigură posibilitatea contorizării unor injecţii mici, multiple.
Nu există contact metal - metal la nivelul chiulasei, rampei de carburant sau al injectoarelor. Această izolare perfectă elimină o cauză structurală importantă a zgomotului produs de funcţionarea sistemului de injecţie. Rampa de carburant este decuplată de un amortizor fabricat din cauciuc/oţel, iar injectoarele sunt izolate în camera de combustie prin garnituri din teflon cu umplutură de carbon. Izolarea fonică este sporită prin utilizarea unor algoritmi software care elimină zgomotele produse de acul pompei şi carcasa exterioară.
Intervalele de combustie mai mari ale motorului cu trei cilindri asigură posibilitatea utilizării unor came cu profil mai lat decât în cazul motorului cu patru cilindri, ceea ce măreşte durata de deschidere a supapelor, asigurând o evacuare (schimb de gaze) optimizată, pentru o combustie mai completă.
Pentru a spori şi mai mult economia de carburant şi eficienţa funcţionării motorului, circulaţia uleiului este asigurată de o pompă de ulei cu cilindree variabilă, cu două trepte. Aceasta asigură, în funcţie de cerinţele condiţiilor de rulare, înaltă sau joasă presiune, precum şi controlul pornirii/opririi jeturilor de pulverizare interioară pentru răcire. O pompă de apă comutabilă, care este decuplată atunci când motorul este rece, pentru a asigura o încălzire mai rapidă, contribuie, de asemenea, la reducerea consumului de carburant.
Sistemul de antrenare de la extremitatea frontală (FEAD = Front End Accessory Drive): o curea cu cinci nervuri care conectează pompa de apă, alternatorul şi compresorul sistemului de climatizare, este prevăzut cu un element mecanic de izolare care îndepărtează efectul oscilaţiilor arborelui cotit. Pe lângă avantajul rafinamentului, acesta permite reducerea forţei de tensionare, pentru a reduce nivelul de frecare şi a îmbunătăţi eficienţa.
Sistem de supraalimentare ultra compact şi rapid
În timpul prezenţei înaltei presiuni, sistemul de injecţie directă umple camerele de combustie ale motorului cu o cantitate de combustibil fin pulverizat, iar turbocompresorul ultra compact supraalimentează cilindrii cu aer. Valorificând avantajele designului galeriei de evacuare integrată în chiulasă, turbocompresorul motorului 1.0 SIDI este mai strâns cuplat la motor decât în cazul oricărei alte unităţi de propulsie, furnizând un răspuns rapid şi puternic la accelerare.
Integrarea în chiulasă a galeriei de evacuare răcită cu apă şi designul turbocompresorului de dimensiuni mici, cu inerţie redusă, care este de asemenea răcit cu apă, este un exemplu de inginerie cu precizie de ceas.
Dimensionarea turbocompresorului este cheia obţinerii unui echilibru perfect între necesitatea generării unui cuplu ridicat în gama de turaţii reduse, răspunsul rapid la accelerare, reducerea consumului de carburant şi valoarea maximă a puterii dezvoltate. A fost ales un turbocompresor cu o singură treaptă, single scroll, care generează o presiune maximă de 1,5 bar, cu un intercooler şi o supapă de descărcare acţionată de presiune, ca fiind configuraţia optimă. Diametrul roţii turbinei este de numai 35 mm, iar compresorul cu nivel redus de zgomot măsoară doar 40 de mm. Această combinaţie asigură un răspuns excelent al acceleraţiei, generând 90% din valoarea cuplului maxim în doar 1,5 secunde, începând de la turaţii de numai 1.500 rpm. Acest lucru asigură crearea în interiorul cilindrului a unei presiuni de şase ori mai mare, la turaţii de până la 250.000 rpm ale arborele turbocompresorului.
Răcirea cu apă a galeriei de evacuare asigură reducerea temperaturilor, pentru un control mai bun al emisiilor, reducând în acelaşi timp încălzirea zonei din jurul turbinei. Acest lucru permite utilizarea unei roţi de turbină Inconel şi a unei carcase a turbinei din oţel de rezistenţă medie. Garnitura chiulasei este integrată într-unul dintre ecranele termice, iar colierele de fixare cu bandă lată şi designul optimizat în materie de greutate contribuie la structura uşoară a turbocompresorului.
Turbocompresorul alimentează motorul prin intermediul unor porturi de admisie cu înaltă turbionare, ceea ce facilitează faza de aprindere timpurie, o durată mică a arderii şi o stabilitate mare a combustiei. De obicei, utilizarea motoarelor cu supraalimentare la sarcini mari necesită întârzierea temporizării aprinderii, pentru a evita şocul produs de o pre-aprindere dăunătoare a amestecului de combustie. Un port cu înaltă turbionare minimizează nevoia de utilizare a acestei măsuri.
Îndeplinirea necesităţilor curente şi viitoare
Lansarea motorului 1.0 SIDI Turbo reprezintă cea mai nouă etapă a reînnoirii substanţiale a portofoliului de sisteme de propulsie Opel, care prevede introducerea unui număr de 13 motoare noi, în perioada 2012 - 2016, plus numeroase sisteme de transmisie noi.
Programul a început deja, cu lansarea primelor motoare turbo de 1,6 litri din familiile de motoare pe benzină şi diesel cu cilindree medie. Acum soseşte motorul 1.0 SIDI Turbo, ca prim membru al unei familii de motoare pe benzină noi, modulare, cu cilindree redusă, care cuprinde motoare cu trei şi patru cilindri şi o cilindree sub 1,6 litri. Toate variantele din cadrul acestei familii de motoare noi sunt fabricate la uzina Opel cu tehnologie de ultimă oră din Szentgotthard, Ungaria, în care motoarele pe benzină şi cele diesel sunt produse pe o linie de asamblare comună.
Făcându-şi debutul anul viitor pe ADAM, motorul 1.0 SIDI Turbo poate fi utilizat şi global, în cadrul unei game de aplicaţii GM ce include autovehicule mai mari, în combinaţie cu transmisii manuale sau automate.
La fel ca toate sistemele de propulsie Opel de generaţie nouă, motorul 1.0 SIDI Turbo este axat pe satisfacerea cererii din ce în ce mai mari a clienţilor pentru motoare cu cilindree redusă, care să asigure scăderea consumului de carburant şi a emisiilor de CO2, combinată cu puterea şi rafinamentul tipice motoarelor cu cilindree mai mare.
Sursa: Opel Romania