Nieuwe lichtgewicht viercilinder Opel, première in Astra Coupé

(1 Februari 2000)

PERSBERICHT:


- Zuinige ECOTEC motor voldoet reeds aan de Euro IV emissienorm van 2005

- Economisch verbruik en lage onderhoudskosten
- Ontwerp uit te breiden met toekomstige technieken
- Ontwikkeld in samenwerking met General Motors Powertrain
- Nieuwe 147 pk sterke motor vindt vervolg in Speedster

In de lente van 2000 beleeft een volledig nieuwe 2,2-liter benzinemotor met vier kleppen per cilinder zijn première in de al even nieuwe Opel Astra Coupé. Deze efficiënte 2.2-16V is de eerste Europese vertegenwoordiger van een nieuwe generatie ECOTEC viercilinder motoren met een aluminium cilinderkop en motorblok. De krachtige motor, die nu reeds voldoet aan de strenge Euro IV emissienormen die vanaf 2005 van kracht worden, ontwikkelt 108 kW (147 pk) en zal in de Astra Coupé een maximum koppel van 203 Nm leveren. Kenmerkend voor deze verfijnde en ultramoderne motor is, naast zijn economische verbruik en lage uitstoot, de voorbeeldige demping van geluiden en trillingen. Een andere belangrijke verbetering zijn de minimale onderhoudskosten: het routineonderhoud omvat alleen de vervanging van bougies, olie en oliefilter. Bij de ontwikkeling van de nieuwe motor hebben de ingenieurs een modulair ontwerpprincipe toegepast zodat in de toekomst andere technieken in de motor geïntegreerd kunnen worden, zoals een turbolader, variabele kleptiming via de nokkenassturing en directe benzine-injectie.

Speedster is het volgende model met de nieuwe lichtgewicht motor Na zijn première in de Astra Coupé zal de innovatieve nieuwe motor ook in andere Opel modellen beschikbaar komen. De volgende auto die met de aluminium 2.2-16V krachtbron zal worden uitgerust, is de Opel Speedster - de lichtgewicht tweezitter met de centraal geplaatste motor die deze zomer in productie gaat.

De motorenfabriek van Tonawanda, de grootste ter wereld en gelegen in de buurt van Buffalo, New York, startte begin 1999 met de productie van de nieuwe motoren. De 2,2-liter versie zal ook gebouwd worden in de Opel fabriek in Kaiserslautern (Duitsland), waar in de lente van 2001 voor dit doel een nieuwe productielijn in gebruik genomen wordt.

De planning en bouw van de nieuwe productielijn in Kaiserslautern werden toevertrouwd aan Rita Forst, de ervaren hoofdingenieur van Opel die belast is met de productieplanning voor motoren en transmissies. Rita Forst is de enige vrouwelijke hoofdingenieur bij General Motors en speelde een belangrijke rol bij de integratie van de nieuwe 2.2-16V in de nieuwe Astra Coupé. Zij was tevens betrokken bij de uitgebreide tests die daarmee gepaard gingen. 65 procent van de nieuwe productielijn in Kaiserslautern is reeds geïnstalleerd,' aldus Forst. 'We zitten precies op schema.'

Een familie wereldmotoren: Opel en GM Powertrain slaan de handen in elkaar
De 2,2-litermotor is lid van een nieuwe generatie motoren, ontwikkeld door een internationaal team dat werd samengesteld uit ingenieurs van Opel's Technische Ontwikkelingscentrum (ITDC) in Rüsselsheim en hun collegae van GM Powertrain in de VS, de afdeling die algemeen verantwoordelijk is voor alle motoren van General Motors. De nieuwe viercilinder benzinemotoren zijn bestemd voor het populaire marktsegment van auto's met een cilinderinhoud van 1,8 tot 2,2 liter. Binnen nu en enkele jaren zullen ze dan ook wereldwijd in een groot aantal modellen en merken binnen de General Motors organisatie voor de aandrijving verantwoordelijk zijn.

Walter Schnittger, Opel Project Manager: 'De samenwerking met onze collegae in de wereldwijde General Motors alliantie leverde ons tal van voordelen op bij de ontwikkeling van de nieuwe generatie motoren. Om goed te kunnen voldoen aan de vereisten van de verschillende markten en platforms, hebben we de basismotor zo veelzijdig mogelijk gemaakt.'

Meer dan 230 ingenieurs en technici bundelden hun krachten om de nieuwe generatie krachtbronnen te ontwikkelen. Voor het eerst tekenden ze de motoren volledig op het computerscherm met behulp van Unigraphics, een ultramodern ontwerp softwareprogramma van GM. De creatie van een driedimensionaal, elektronisch model biedt belangrijke voordelen: het aantal tijdrovende concreet te bouwen modellen wordt tot een absoluut minimum beperkt en verscheidene fasen van het ontwikkelingsproces kunnen aanzienlijk versneld worden. Via satelliet wisselden de ontwikkelingscentra binnen enkele uren elektronische modellen van volledige motoren of aparte modules uit, waardoor het ontwikkelingsproces met dagen of zelfs weken ingekort werd.

Duurzame motoren: het meest veeleisende testproces in GMs geschiedenis Voordat de nieuwe motorenfamilie in productie ging, werd ze onderworpen aan het strengste en meest uitgebreide goedkeuringsproces dat General Motors ooit ingevoerd heeft. Naast uitvoerige tests op openbare wegen in normale verkeers-omstandigheden moesten de motoren een hele reeks zware proeven ondergaan: een duurzaamheidtest van 650 uur (in plaats van 450 uur bij vorige motoren) en 1.000 thermische cycli, waarbij de motor wanneer hij zijn maximale bedrijfstemperatuur bereikt, gespoeld wordt met ijskoude koelvloeistof zodat de onderdelen plotseling inkrimpen. Het testprogramma omvatte ook realistische rijtesten in extreme weersomstandigheden. De motor werd getest bij een temperatuur van 400C in het zand en het stof van het Australische binnenland, om vervolgens aanhangwagens omhoog te trekken op de proving ground van GM in Arizona. De wintertests werden uitgevoerd in Zweden, in de buurt van de poolcirkel, en op de wintertestcircuits van Kapuskasing in Ontario, Canada. Mede dankzij die zware tests krijgen de klanten een motor met een langere levensduur, een hoge mate van betrouwbaarheid en dus ook lagere gebruikskosten.

Compact en doeltreffend: lichtgewicht motor met kettingaandrijving Zowel de cilinderkop als het motorblok van de nieuwe motor zijn uit lichtgewicht aluminium vervaardigd. Daardoor, en door de toepassing van moderne ontwerpprincipes, weegt de 2.2-litermotor maar 138 kg. Dat is ongeveer 10 procent minder dan de 100 kWI136 pk sterke 2.0-liter motor uit de Astra en de Vectra (cijfers volgens de Duitse industrienorm DIN 70020A - zonder motorolie en koelvloeistof). De nieuwe motorenfamilie heeft een even compacte bouw als de 2.0-16V, ondanks de 3 mm grotere cilinderhartafstand van 96 mm. De verklaring hiervoor vormen de twee bovenliggende nokkenassen. Deze bedienen de inlaat- en uitlaatkleppen via nokrolvolgers en worden aangedreven door één enkele rollenketting die maar 12,5 mm breed is en niet door de klassieke tandriem die breder is. De 2.2-liter krachtbron is een langeslagmotor met een boring van 86 mm en een slag van 94,6 mm.

Onderhoud beperkt tot het vervangen van bougies en olie Een ander voordeel van deze constructie is dat de motor bijzonder gemakkelijk te onderhouden is. 'De distributieketting met hydraulische spanner neemt niet alleen minder plaats in, maar vergt ook geen onderhoud tijdens haar hele levensduur,' aldus Dr. Otto Willenbockel, GM Powertrain Directeur en verantwoordelijk voor de internationale ontwikkeling van alle motoren van General Motors. Hetzelfde geldt voor de krachtige, direct onder het klepdeksel gemonteerde ontstekingsmodule die uitgerust is met twee afzonderlijke ontstekingsspoelen die direct boven de platina bougies staan. Een opstelling die bougiekabels overbodig maakt, wat in een grotere betrouwbaarheid resulteert en minder onderhoud vergt. Dankzij de hydraulische aanpassing van de klepspeling heeft het klepbedieningsmechanisme ook geen routineonderhoud nodig. Op het vervangen van de bougies, de motorolie en de volledig recyclebare oliefilter na, is er geen onderhoud nodig.

In tegenstelling tot de vorige schotelklepstoters wekken de nokrolvolgers in de cilinderkop 5 procent minder wrijving op en helpen ze zo om het lage verbruik van de motor nog verder te verminderen. Het specifieke minimumverbruik van de ECOTEC 2,2-liter bedraagt maar 240 gram per kilowattuur, het totale brandstofverbruik van de Astra Coupé maar 8,2 liter per 100 kilometer (MVEG-norm).

Uitstoot: motoren voldoen al aan de strenge Euro IV norm Een elektronisch motormanagement systeem regelt de ontsteking en inspuiting van de nieuwe ECOTEC motoren. Dat systeem verwerkt signalen van de twee zuurstof-sensors, voert de zelfdiagnose uit en stuurt ook de elektronische smoorklep aan. In de toekomst kan het systeem uitgebreid worden met antislipsystemen of met directe brandstof inspuiting. Maar in de eerste plaats zorgt het systeem ervoor dat de motor voldoet aan de Euro IV emissienormen. Die normen van 1,0 g/km voor koolstof-monoxide (CO), 0,1 g/km voor koolwaterstoffen (HC) en 0,08 g/km voor stikstof-oxides (NO) worden in 2005 in de Europese Unie van kracht en liggen opnieuw een heel stuk lager dan de huidige Euro II normen.

De ingenieurs hebben heel wat maatregelen genomen om ervoor te zorgen dat de Astra Coupé nu al onder die strenge normen blijft. Daarbij gaat het niet alleen om het elektronische gaspedaal ('drive by wire'), maar ook om de optimale verbranding, de zorgvuldig gestuurde nabehandeling van de uitlaatgassen in een hoofd- en secundaire katalysator, en de uitlaatgasrecirculatie als een middel om de uitstoot van stikstofoxides te beperken. Andere elementen die de hoeveelheid vervuilende stoffen en de uitstoot van koolwaterstoffen (HC) helpen verminderen, zijn de minimale elektrodeafstand bij de bougies, de zo klein mogelijke klepspleten en de kleine afstand tussen de zuigerveren (3 mm).

Bij de ontwikkeling van het systeem voor de nabehandeling van de uitlaatgassen ligt de prioriteit hoe langer hoe meer bij de eerste seconden na een koude start. Een katalysator begint immers pas te werken vanaf een bedrijfstemperatuur van ongeveer 300 tot 3500C. Om die reden hebben de Opel ingenieurs de cilinderkop van de dwarsgemonteerde motor zo gedraaid dat de uitlaatkant zich in de 'beschermde zone' achter de motor bevindt en niet meer direct in de luchtstroom van de rijwind. Doordat er met dit concept kortere leidingen mogelijk zijn, bereikt de katalysator ook sneller zijn bedrijfstemperatuur.

Katalysatoren: twee zuurstofsensors voor een precieze sturing De veelomvattende regelsystemen voor de uitlaatgassen omvatten een metalen primaire katalysator uit één stuk die heel snel op bedrijfstemperatuur komt, een keramische hoofdkatalysator, twee lambdasondes en een systeem voor de gestuurde recirculatie van uitlaatgassen. Al die voorzieningen samen stellen de motor in staat om aan de strenge Euro IV norm te voldoen. De twee katalysatoren zijn bekleed met een speciale actieve deklaag die een hoge omzettingscapaciteit en een lange levensduur heeft. Achter elke van deze zuiveringseenheden werd een zuurstofsensor gemonteerd: de eerste regelt de hoeveelheid ingespoten brandstof, de tweede sensor (achter de hoofdkatalysator) controleert de zuiverende werking van de katalysatoren. Op die manier wordt constant gecontroleerd of het vooraf bepaalde brandstofmengsel precies behouden blijft. Als de feitelijke waarden grotere afwijkingen vertonen dan de toelaatbare limieten, wordt de bestuurder via een signaal in de wagen gewaarschuwd. Op die manier is de nieuwe motor al klaar voor het Europese boorddiagnose systeem (EOBD).

Nog voor de twee katalysatoren de koolwaterstoffen (HC), de koolstofmonoxide (CO) en de stikstofoxides (NOx) omzetten, vermindert een elektronisch gestuurd uitlaatgas-recirculatie systeem de uitstoot van NOx. Dat gebeurt door een gedeelte van de uitlaatgassen naar de verbrandingskamers terug te leiden waardoor de piektemperaturen lager liggen.

De motor warmt snel op doordat de warmtegeleiding van aluminium aanzienlijk hoger is dan die van gietijzer. Samen met de dunnere wanden van de verbrandingskamers (maar 8 mm) resulteert dat in een opmerkelijk snelle opwarming van de koelvloeistof. Dat zorgt er onder andere voor dat de verwarmingsinstallatie van de auto het interieur 's winters sneller opwarmt. Dankzij de goede warmte-afgifte heeft de motor met manuele versnellingsbak maar 8,1 liter koelvloeistof nodig, met een automaat is dat zelfs maar 7,7 liter. Op zijn beurt betekent dat een nuttige vermindering van het gewicht van de auto.

Verfijnde motorwerking: een stijve krukkast en twee balansassen Andere belangrijke elementen waar men bij de ontwikkeling van de nieuwe familie ECOTEC motoren speciaal oog voor had, waren een zo laag mogelijk motorgeluid en zo weinig mogelijk trillingen. Het gelijkmatige verbrandingsproces met een compressieverhouding van 10:1 en de tweedelige krukkast die op de middenlijn van de krukas verstevigd is, vormen de basis om aan die vereiste te voldoen. Doordat de krukkast met bouten op de versnellingsbak en op het aluminium oliecarter vastgemaakt is, ontstaat een bijzonder stijf geheel met een minimum aan trillingen.

De twee balansassen met hun gietijzeren balansgewichten rusten direct in het motorblok en leveren een aanzienlijke bijdrage aan de uitzonderlijk rustige werking van de nieuwe motor. De balansassen staan op halve hoogte links en rechts van de cilinders, terwijl een aandrijfketting hen in tegengestelde richting doet draaien tegen twee keer de snelheid van de krukas. Dat elimineert doeltreffend de typische trillingen (secundaire inertiekrachten) die in alle viercilindermotoren optreden. 'We hebben de geluids- en trillingskenmerken van een zescilinder geëvenaard,' aldus Dipl. Ing. Walter Schnittger, Project Manager voor de nieuwe motor bij het ITDC in Rüsselsheim.

Het verloren-schuimgietprocédé: milieuvriendelijk en met zeer precieze en hoogwaardige resultaten
Het motorblok, dat volledig uit aluminium vervaardigd is, wordt gegoten met het zogenaamde 'verloren-schuimgietprocédé'. Die techniek, ontwikkeld door General Motors, is verwant met het klassieke verloren-wasgietprocédé dat juweliers en tandartsen gebruiken omdat het zo precies is. In plaats van was wordt een mal uit polystyreen gebruikt, bestaande uit verschillende bladen die heel precies gesneden werden volgens de CAD-gegevens (Computer Aided Design). Wanneer de hete aluminiumlegering in de mal gegoten wordt, vult die de ruimte die door polystyreen-schuim ingenomen werd. Het schuim verbrandt immers bij hoge temperaturen en verdwijnt als een gas. Dat gas kan gemakkelijk afgezogen en zonder enig probleem gefilterd worden. Het proces dankt zijn naam aan dat 'verloren schuim'.

Het procédé is bijzonder milieuvriendelijk omdat er, in tegenstelling tot de gewone gietkernen in hars, geen schadelijke dampen in de atmosfeer terechtkomen. Bovendien is het met dit gietproces mogelijk om kanalen direct in het blok te gieten -bijvoorbeeld voor de ontluchting van de krukkast of de aanvoer van olie en koelvloeistof. En dat is erg belangrijk omdat het verschillende bevestigingen, productiestappen en externe leidingen overbodig maakt. Die ontwikkeling zal dus de kwaliteit van het onderhoud verbeteren en de productie vereenvoudigen.

Opel Nederland

Deel: ' Premiere lichtgewicht viercilinder Opel in Astra Coupé '




Lees ook