Opel présente le nouveau 1.0 SIDI Turbo au colloque d’Aix-la-Chapelle

● Nouveau 1,0 litre turbo de 85 kW/115 ch : un 3-cylindres de référence en agrément
● Premier d’une nouvelle famille de petits moteurs essence à injection directe, il fera ses débuts dans l’Opel ADAM
● Plus de couple et plus sobre que le moteur 1.6 atmosphérique
● Une conception innovante, avec collecteur d'échappement intégré dans la culasse



Opel a dévoilé les détails de son nouveau moteur trois cylindres essence lors du colloque d’Aix-la-Chapelle en Allemagne. Soucieux de respecter l’environnement, souple et silencieux : le tout nouvel Opel 1,0 litre SIDI Turbo fera ses débuts sur l'Opel ADAM l'année prochaine. S’il se montre particulièrement économique, il est aussi très agréable à conduire, offrant des caractéristiques de bruit et vibrations bien meilleures que nombre de quatre-cylindres.

Développant 85 kW/115 ch, ce mini bloc moteur offre néanmoins beaucoup de couple dès les plus bas régimes, avec 166 Nm de 1.800 à 4.700 tr/mn, malgré sa taille minuscule. Par rapport au moteur 1,6 litre atmosphérique actuel d'Opel, le nouveau 1.0 SIDI Turbo (Spark Ignition Direct Injection – injection directe, allumage commandé) délivre la même puissance, tout en offrant 30% de couple en plus et en consommant 20% de moins.

Il bénéficie des toutes dernières technologies : injection directe à haute pression, système de suralimentation ultracompact, distribution à calage variable en continu et réalisation allégée en aluminium avec collecteur d'échappement intégré à la culasse. De nombreuses mesures ont été prises par de véritables « ingénieurs du son » pour optimiser le raffinement du moteur. C’est le cas par exemple du bloc-cylindres, développé pour réduire les bruits, de l’arbre d’équilibrage monté dans le carter d’huile, de l’isolation structurelle du système d'injection et du vilebrequin, des chaines de distribution à dents inversées et ou encore des écrans acoustiques venant encapsuler le moteur.

Le 1.0 SIDI Turbo est le premier d'une nouvelle famille de moteurs modulaires à trois et quatre cylindres dans la catégorie de cylindrée allant jusqu’à 1,6 litre, conçus pour répondre à la demande pour des moteurs performants de cylindrée réduite. Il fera ses débuts dans l’Opel ADAM l'année prochaine, accouplé à une nouvelle boîte manuelle six vitesses. Toutes les déclinaisons du 1.0 SIDI Turbo sont prévues pour fonctionner avec un système Start/Stop et offrir des émissions de CO2 nettement inférieures à 100 g/km en cycle mixte

« En développant ce petit moteur, nous ne voulions pas nous borner à réduire la consommation et les émissions de CO2. Nous voulions aussi montrer que les trois-cylindres peuvent se montrer tout aussi agréables que des quatre-cylindres ou plus, » explique Dr Matthias, Opel Chief Engineer, Small Gasoline Engines.

« Nous avons traité à la racine les problèmes d’équilibrage, de bruit et de vibrations typiques des moteurs trois cylindres conventionnels, et nous sommes convaincus que les clients seront agréablement surpris par les résultats. C’est un moteur à trois cylindres très nerveux et onctueux qui ne fait pas l’impasse sur le plaisir de conduire. En résumé, il est excellent en agrément et en performances, mais reste modeste sur les consommations. »

Ingénierie allemande pour acoustique raffinée

Partant d’une feuille blanche, les ingénieurs d’Opel et leurs collègues internationaux de GM ont mis à profit leur savoir-faire pour éliminer le côté désagréable, « claudiquant » typique des moteurs à trois cylindres, qui a toujours été un aspect négatif venant entacher l’aspect positif de la sobriété des moteurs à trois cylindres. En conséquence, le Turbo SIDI 1,0 dispose d'une « bande-son » digne d’un quatre-cylindres, et se positionne clairement comme la nouvelle référence dans l’agrément offert par des moteurs trois cylindres.

Dans le travail de développement, l’objectif de prévention et de réduction des vibrations a été atteint grâce à des travaux de modélisation poussés, qui a été complété par une validation matérielle et des essais au banc de l’ensemble du groupe motopropulseur.

L’architecture du moteur tout en aluminium a été dessinée de façon à réduire le bruit moteur venant des émissions rayonnées et de la structure, avec l’avantage supplémentaire de réduire le poids. Sa discrétion inhérente est en effet si grande qu’il n’a pas été nécessaire de faire appel à des isolants acoustiques spécifiques pour masquer la transmission du bruit, ou à de complexes montages du moteur sur un faux-châssis. La réduction effective des bruits moteur a également donné aux ingénieurs plus de liberté dans la mise au point du bruit des systèmes d'admission et d'échappement pour répondre aux exigences des montages spécifiques à un véhicule.

Résultat de ce travail intensif sur l’agrément du moteur, le 1.0 SIDI Turbo est non seulement plus raffiné que les autres trois-cylindres, mais aussi plus silencieux que nombre de blocs quatre cylindres. Par exemple, au cours de ses analyses au banc d’essai, il émet des niveaux de bruit inférieurs à tous les régimes que des moteurs essence Turbo de même puissance jusqu’à 1,6 litre de cylindrée.

Voici les autres spécificités qui contribuent à l’étonnant silence de ce moteur :

● Montage d’un petit arbre d'équilibrage longitudinalement dans le carter d'huile. Entrainé par une chaîne à dents inversées pour un fonctionnement silencieux, l’arbre contrarotatif tourne à la même vitesse que le vilebrequin. Son poids est soigneusement optimisé de manière à compenser les vibrations inhérentes au fonctionnement d’un trois-cylindres.

● Isolation de la culasse de la rampe d'injection haute pression et des injecteurs. Ceci permet d’éviter tout contact métal contre métal et empêche la transmission de l'énergie pulsatile au travers de la structure du moteur. La pompe à essence et les tubulures de carburant sont également traitées acoustiquement.

● Montage d’une chaine à dents inversées optimisée sur le plan du bruit pour l’entrainement de l’arbre à cames par chaîne. Tout le système d’entrainement, y compris le tendeur, le ressort et les guides, ont été conçus pour réduire le rayonnement global du bruit et éliminer toute perception de sons désagréables.

● Intégration d'une plaque en acier embouti dans le carter d'huile au niveau de la pompe à huile pour réduire également les bruits rayonnés.

● D’autres mesures d'atténuation de bruit peuvent être citées : écrans avec isolants acoustiques pour le haut et l’avant du moteur, dessin du collecteur d’admission et du logement de l’arbre à cames, isolation du vilebrequin avec paliers principaux à inserts métalliques et mise en place d’un turbocompresseur à faible sifflement.

Architecture tout alu pour l’allègement

Tout ce qui concerne l'architecture moteur a visé à gagner du poids. Elle se compose ainsi d’un bloc cylindre en fonte d’aluminium coulé sous haute pression, tout comme la culasse et la semelle de vilebrequin. Le bloc et la semelle ne pèsent que 15,5 kg, et le moteur complet gagne 10% en poids par rapport à l’actuel moteur atmosphérique Opel 1,6 litre de puissance similaire.

Le cylindre « longue course » permet de disposer d’un moteur offrant un fort couple en bas : la course du piston fait 77,4 mm, et est supérieure à son alésage de 74,0 mm. La puissance est garantie par un taux de compression de 10,5 à 1, la suralimentation et l’injection directe à haute pression.

La culasse dispose d'un collecteur d'échappement refroidi par eau intégré à la fonderie en aluminium. Ce concept monobloc offre un certain nombre d'avantages : il contribue à une mise en température rapide du moteur et améliore la fiabilité en supprimant l’obligation de monter des joints d'étanchéité autour des pipes d'échappement, et présente en outre un grand intérêt sur le plan de la disposition sous capot.

Pour la rigidité structurelle, le bloc est monté avec des chemises en fonte coulées en place, avec un revêtement de fonte d’aluminium venant garnir les surfaces supérieures afin d'optimiser l'étanchéité du joint de culasse. Les paliers de la semelle contiennent également des inserts en fonte nodulaire moulée en place, pour renforcer localement la rigidité structurelle. Le carter en fonte d’aluminium de la pompe à huile contribue lui aussi à la rigidité structurelle.

Un vilebrequin en acier forgé à six contrepoids se charge de transférer la forte puissance spécifique du 1.0 SIDI Turbo à l'arbre de transmission avec un minimum de vibrations. Les paliers principaux supérieurs avant reçoivent un traitement polymère pour gagner en longévité (d’autant plus que le moteur est équipé d’un système Start/Stop).

Les bielles sont en acier fritté, ce qui leur procure une résistance égale ou meilleure au forgeage traditionnel, tout en permettant de réduire la masse. Une rainure de rétention d'huile, avec un angle optimisé à l’extrémité, réduit l'usure du palier. Des jets d'huile dirigés sous l’intérieur des jupes refroidissent les pistons en aluminium et permettent une lubrification supplémentaire du cylindre, avec l’avantage de réduire également le bruit du moteur lors des démarrages à froid.

Les deux arbres à cames, actionnant quatre soupapes par cylindre par l’intermédiaire de poussoirs hydrauliques et de linguets à faible coefficient de friction, sont de section creuse pour gagner du poids. Ils sont entraînés par une chaîne de distribution avec tendeur hydraulique automatique sans entretien. Des décaleurs hydrauliques en aluminium se chargent de faire varier l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission pour obtenir le meilleur compromis entre consommation, performances et émissions quelle que soit la demande sur le moteur.



Injection directe pour gagner en puissance et en sobriété

Le 1.0 SIDI Turbo a du punch, délivrant 30% de couple en plus que le moteur atmosphérique actuel 1,6 litre Opel, tout en disposant de la même puissance maximum de 85 kW/115 ch. Le couple de 166 Nm est disponible sur une large plage de régimes allant de 1.800 tr/mn à 4.800 tr/min, et la puissance maxi est délivrée à seulement 5.200 tr/mn. Il s'agit d'un moteur qui a une petite taille mais de grandes performances.

Le 1.0 Turbo SIDI est également extrêmement frugal, offrant une amélioration de 20% de la consommation par rapport au moteur 1,6 litre. Sur l’Opel ADAM, il assurera des émissions de CO2 largement sous 100 g/km, ainsi qu’une consommation en cycle mixte s'approchant de 4,0 l/100 km.

Les clés de sa puissance et de sa sobriété résident dans un système d'injection directe à haute pression, capable d’extraire un maximum d'énergie de chaque goutte de carburant. Les injecteurs à six trous du SIDI, fonctionnant à une pression maximale de 200 bars, sont implantés en position idéale au centre de la chambre de combustion. Là, ils délivrent une pulvérisation fine et homogène sans gaspiller un précieux carburant pour humidifier les soupapes ou les parois des pipes d'admission. Le débit de carburant des injecteurs gère les petites injections multiples.

Il n’y a pas de contact métal contre métal entre la culasse et la rampe d'injection ou les injecteurs. Cette soigneuse isolation élimine un vecteur majeur structurel qui transmettrait le bruit de fonctionnement émis par le système d'injection. La rampe d'injection est découplée par un amortisseur en composite caoutchouc/acier et les injecteurs sont isolés dans la chambre de combustion par des joints en téflon garnis de carbone. Le comportement acoustique est encore amélioré par des lois adaptées supprimant les bruits générés par l’aiguille de pompe de carburant haute pression et une enveloppe mousse.

Les intervalles plus longs entre chaque explosion d'un trois-cylindres permettent l'utilisation de profils de cames plus larges qu’avec un moteur quatre cylindres, ce qui prolonge la durée des temps d’ouverture de la soupape. Ainsi, le brassage des gaz est meilleur et offre une combustion plus complète.

Pour améliorer encore la sobriété et le rendement du moteur, l'huile est distribuée par une pompe à huile à double étage à cylindrée variable. Elle offre ainsi une pression haute ou basse, en fonction des conditions de fonctionnement. Elle comprend aussi la commande marche-arrêt des gicleurs qui vont arroser sous les jupes de piston pour le refroidissement. Une pompe à eau débrayable, qui se désengage lorsque le moteur est froid afin de permettre une mise en température plus rapide, contribue également à abaisser les consommations.

La courroie d’accessoires FEAD (Front End Accessory Drive) – une courroie à cinq côtes entraînant la pompe à eau, l'alternateur et le compresseur de climatisation – dispose d'un isolateur mécanique pour supprimer la portée des oscillations du vilebrequin. Si ce système offre un intérêt sur le plan de l’onctuosité du moteur, il permet aussi de diminuer la tension nécessaire, ce qui amène une réduction des frottements et donc une amélioration du rendement.

Système de suralimentation ultra compact à montée en pression rapide

Pendant que l'injection directe à haute pression se charge de remplir les chambres de combustion du moteur d’un fin brouillard de carburant, un système de suralimentation ultra compact s’occupe lui de gaver en air les cylindres. Profitant des avantages offerts par le concept de collecteur d'échappement intégré à la culasse, le turbocompresseur du 1.0 SIDI est plus étroitement collé au moteur que sur tout autre moteur. Et c’est le conducteur qui en profite, grâce à une réaction rapide et efficace aux mouvements de la pédale d’accélérateur.

L'intégration dans la culasse du collecteur d'échappement refroidi par eau et la conception d’un turbocompresseur minuscule, à faible inertie, également refroidi par eau, est un exercice de mécanique de précision qui relève presque de l’horlogerie.

Le dimensionnement du turbo est essentiel pour parvenir au délicat équilibre entre les besoins d’un couple important à bas régime, d’une réponse rapide à l’accélérateur, d’une faible consommation et d’une puissance maximale élevée. Les ingénieurs ont accordé leur préférence à un turbo simple entrée à simple turbine, générant une pression de suralimentation maximale de 1,5 bar, doté d’un refroidisseur intermédiaire et d’une soupape de décharge. Le diamètre de la turbine n’est que de 35 mm, et le compresseur à faible bruit ne mesure que 40 mm de diamètre. Cette combinaison offre une excellente réponse aux accélérations en régime transitoire, puisqu’elle permet de disposer de 90% du couple maximal en 1,5 seconde dès seulement 1.500 tr/mn. Cela représente une augmentation de six fois la pression dans les cylindres, et l’arbre du turbo atteint 250.000 tr/mn.

Le refroidissement par eau des gaz d'échappement réduit la température pour un meilleur contrôle des émissions, tout en réduisant la montée en température autour de la turbine. Ceci permet l'utilisation d'une turbine Inconel et d’un carter de turbine en acier austénitique de qualité standard. Le joint de culasse est intégré dans l'un des boucliers thermiques et des colliers V au dessin optimisé contribuent à l’allègement du turbo.

Le turbo alimente le moteur par des conduits d’admission à pente marquée, qui facilitent le début de la combustion, la rapidité de l’explosion et une bonne stabilité de la combustion. Généralement, les moteurs turbocompressés fortement sollicités nécessitent d’avoir recours à un retard à l’allumage pour éviter les effets dévastateurs du cliquetis, qui intervient lors d’un allumage prématuré des gaz d'admission. Un conduit d’admission en pente marquée minimise la nécessité de cette mesure.

Répondre aux besoins actuels et futurs

Le lancement du 1.0 SIDI Turbo est une nouvelle étape dans le renouvellement de l’offre de motorisations d’Opel, qui verra le lancement de trois nouvelles familles de moteurs et de 13 nouveaux moteurs entre 2013 et 2016, ainsi que celui de nouvelles transmissions.

Le programme a déjà commencé avec le lancement des nouveaux moteurs essence et diesel de cylindrée moyenne de 1,6 litre. Aujourd’hui, le 1.0 SIDI Turbo arrive et sera la première concrétisation d’une nouvelle famille de moteurs modulaires à faible cylindrée, comprenant des moteurs trois et quatre cylindres dans des cylindrées inférieures à 1,6 litre. Toutes les déclinaisons de ces nouvelles familles de moteurs seront construites dans la nouvelle usine Opel de Szentgotthard en Hongrie, où les moteurs essence et diesel sont produits sur une ligne d’assemblage commune.

Si le 1.0 SIDI Turbo fera ses débuts l'an prochain dans la petite ADAM, il pourra être aussi utilisé dans de nombreux véhicules GM et de tailles supérieures, en association avec des boîtes manuelles ou automatiques.

Comme toutes les nouvelles générations de groupes motopropulseurs Opel, le 1.0 SIDI Turbo répond à une demande en plein essor de la clientèle pour des moteurs « downsized », de cylindrée moins importante, se montrant sobres et peu émetteurs de CO2, tout en offrant la puissance et le couple que l’on aime trouver sur des moteurs de plus forte cylindrée.

Source : Communiqué de Presse media.opel.