Opelia blog

Az Opel négyhengeres motorok fejlődéstörténete

2018. november 03. - tgabika

A második világháború végeztével az Opel technológiailag meglehetősen elmaradott modellpalettáját kivétel nélkül még a háború előtt fejlesztett motorok hajtották, ám az átmeneti recesszió miatt szükséges volt lefelé terjeszkedni a motorizáció elterjedésének megkönnyítése érdekében. A márkánál ez az időszak az '50-es évek végén megjelent Opel 1200 típussal kezdődött, ami tulajdonképpen az Opel Olympia Rekord lebutított változata volt a tömegek szélesebb elérése érdekében, és kizárólag két ajtóval szerelték (az alap Olympia Rekord létezett 4 ajtóval is)

Terveztek viszont hozzá egy új motort, mert a Rekord eredeti, 1488cm3-es motorjának alapja még '37-ben született, és a 6,1-6,5-ös sűrítési arány miatt a majd' másfél literes lökettérfogatból mindössze 45 lóerőt tudott kihozni 3900-as fordulaton, cserébe viszont a háborús idők gyengébb minőségű üzemanyagával is működött. Nos, '59-ben ezt a motort cserélték le egy 1196cm3-es , rövidebb löketű és jobb illesztésű, korszerűbb motorra (sűrítési arány: 7,5:1), ami így az egyötöddel kisebb lökettérfogat ellenére mindössze 5 lóerőt veszített, és 40LE-t tudott leadni némileg magasabb, 4400-as fordulaton, mindezek mellett pedig takarékosabb is lett. Ennek a motornak később készült egy 1500 köbcentiméteres változata is, 50LE-vel.

A kor szokásainak megfelelően ezek a motorok OHV (Over Head Valve, "nyomórudas") motorok voltak, azaz a vezérműtengely nem a hengerfejben volt, hanem a blokk oldalán, a főtengelyről közvetlenül fogaskerékáttétellel hajtva (így feleslegessé téve a vezérműláncot), és a szelepeket a vezérműtengely bütykeitől a himbákig nyúló hosszú nyomórudak mozgatták, gondosan beállított szelephézagokkal.

ohv_animgif.gif

Bár az OHV motorkonstrukció mára meglehetősen elmaradottnak tűnik, meg kell jegyezni hogy a motorizáció története ilyen típusú hajtóművekkel kezdődött (és nem mellesleg a GM volt a világ legnagyobb OHV motorgyártója), és meglepő módon számtalan előnye is van a későbbi OHC motorokhoz képest:

  • az egyik ilyen előny a sokkal egyszerűbb és karbantartásmentes vezérlés kialakítása, tekintve hogy nincs szükség vezérműláncra vagy szíjra
  • ezen felül az OHV motorok sokkal kompaktabbak azonos hengerűrtartalom mellett, mivel nincs szükségük széles, a vezérműtengelynek is helyet biztosító hengerfejre (a közelmúlt Ford Ka típusa éppen azért kapott OHV rendszerű motort, mert az fért el a meredeken lejtő géptető alatt)
  • mivel a vezérműtengely a blokk oldalában van, ezért sokkal egyszerűbb az olajozási rendszerük, a hengerfej nem tartalmaz nagy sebességgel forgó alkatrészt, így nem szükséges oda nagy nyomású motorolajat juttatni, így kisebb teljesítményű olajpumpa is elegendő.

Hátrányuk viszont hogy bár kevés kivételtől eltekintve nem hidrotőkések, hanem lapkás szelepállításúak, ennek ellenére mégsem bírják a nagy fordulatszámokat, és ennek oka a rendszerint egy pár szelep viszonylag nagy méretéből adódó tömeglengések. Nem kedvez az OHV motorok elterjedésének a korlátozottan alakítható hengerfej sem (a nyomórudak helyzete és helyigénye miatt nem lehet akármekkora és akárhogyan álló szelepeket tervezni), valamint a nehezebb karbantartás (a blokkban elhelyezkedő vezérműtengely miatt a legtöbb azon végzendő munka a motor komplett kiszerelésével járt), és a gyorsabb elhasználódás (a szeleprugóknak nem csak a szelepek zárva tartása a feladata, de a himbákat és a nyomórudakat is rá kell feszíteniük a vezérműtengelyre, így sokkal erősebb szeleprugók kellenek, amik gyakrabban is mennek tönkre). Mindezen hátrányok ellenére a márkánál egészen a '80-as évek végéig gyártásban maradtak a korszerűtlen OHV motorok, egészen a modern, elektronikus befecskendezők megjelenéséig, legtovább a Kadett D és a Corsa A típusokban: a 993 köbcentis 10N motor 39, a 10S 47lóerőt teljesített, az egy mérettel nagyobb (1196 köbcenti) 12N pedig 54, a 12S 60 lóerő leadására volt képes.

Mindezek mellett a gyár mérnökei nem tétlenkedtek, és a felülvezérelt motorok fejlesztése már a '60-as évek elején megindult. Szándékosan nem írtam OHC-t, mert az Opel először egy hibriddel próbálkozott, az úgynevezett CIH (Cam-In-Head) motorokkal, ami tulajdonképpen az OHV és az OHC közti átmenet volt: bár a vezérműtengely itt már a hengerfejben volt, még nem középen, a szelepek felett, hanem oldalt, ami szükségessé tette a szelephimbák alkalmazását ahelyett, hogy a vezérműtengely bütykei közvetlenül a szelepeket nyomták volna. 

Ez a motor viszonylag korán piacképessé érett, 1498 köbcentis változata már '65 júliusában megjelent a Rekord B-ben, 15N és 15S változatban, 60 és 65 lóerő közötti teljesítménnyel. Érdekes módon ezek a motorok viszonylag kevés előnyt biztosítottak az OHV kialakítással szemben, ezek egyike volt az egyszerűbb karbantartás (a vezérműtengely/szelepek cseréjéhez/javításához elegendő volt a hengerfej leszerelése az egész motortömb kiszerelése helyett) és a kisebb súly, bár ezt pont az Opeleknél alkalmazott öntöttvas blokk és hengerfej semmissé tette. Bár az előbb említett 1.5-ös motor fénykorát a '70-es években élte a Rekordokba szerelve, későbbi variációi még '87-ben is felbukkantak a konszerntárs Daewoo modelljeiben.

1970 szeptemberében megjelent egy 1.6literes  (1584 köbcentis) verzió is az Ascona/Manta A típusokban. Szintén 16N és 16S verziók léteztek belőlük (az S mindig a növelt sűrítésű változatot jelentette, nagyobb oktánszámú benzinhez), eleinte 68 és 80 lóerővel, de '75 után az olajválság miatt már csak 60 és 75 lóerős teljesítményre voltak képesek.

Az 1.7literes (1688 köbcentis) változat szintén a kezdetektől, '65 augusztusától létezett a Rekordokban, szokás szerint 17N és 17S kivitelben, 60 és 75 lóerővel. Az erősebbik változat '72-től (a Rekord D bevezetésével) 83 lóerősre erősödött egy új karburátor bevezetésével. Egyébként az "S" jelzésű motorok főleg az olyan piacokon voltak népszerűek (pl. Olaszország vagy Görögország), ahol az adózás nem teljesítményalapú volt, hanem hengerűrtartalom alapján történt.

Ezekkel a motorokkal kapcsolatban az első igazán komoly áttörés '79-ben következett be, amikor a szintén a kezdetektől kapható 1.9-es motor alapjain megjelent a 2.0CIH, már hidrotőkés szelepállítással, és később ez volt az első négyhengeres motor, amit benzinbefecskendezéssel is szereltek (ez a technológia a nagyobb, hathengeres motoroknál már majd egy évtizede, '70 szeptembere óta létezett).

Leegyszerűsítve a CIH (Cam-In-Head, azaz vezérműtengely a hengerfejben) egy átmenet az OHV és az OHC motorok között, és a neve jól mutatja a lényegét: ezeknél a motoroknál a vezérműtengely már a hengerfejben került elhelyezésre, de még nem a szelepek felett, hanem oldalt, és kicsi himbák segítségével mozgatták a szelepeket. Így megspórolták ugyan a nyomórudakat, viszont a vezérműtengelyt nem lehetett többé közvetlenül a főtengelyről, fogaskerékáttétellel hajtani, hanem kellett egy vezérműlánc. Tulajdonképpen úgy tűnik mintha egy feleslegesen túlbonyolított közbülső fázis lenne a motorok fejlődéstörténetében, de mégis van benne logika: így sikerült csökkenteniük a felesleges lengő tömeget, ami tartósabb motorműködést és pontosabb szelepvezérlést jelentett az OHV-hoz képest. További érdekesség még hogy az Opel első, személyautókhoz fejlesztett és sorozatgyártásban megjelent Diesel-motorja a '72-es Rekord D-ben is ezzel a szelepkialakítással jelent meg.

szelepvezerlesi_megoldasok.jpg

 

 A mérnökök viszont időközben sem tétlenkedtek, még javában futottak a CIH motorok, amikor az GM-nél már a '70-es évek közepén elkezdtek dolgozni valamin ami később a "Family II" motorcsalád nevet kapta, és '79-től vált szériaéretté. Az elnevezés egy soros négyhengeres motorcsaládot takar, 1,6-tól 2,4 literig terjedő lökettérfogattal, amely a gyár szándékai szerint egyszerre váltaná le az OHV és a CIH motorokat a középső mérettartományban. Alapvetően egy vasblokkos, alumínium hengerfejes, szíjas vezérlésű motorról volt szó (a vezérműszíj egyben a vízpumpát is hajtja), kezdetben még OHC elrendezésben, azaz hengerenként két szeleppel és felülfekvő vezérműtengellyel. Először a Kadett D és Ascona B típusokban jelent meg, és jó darabig párhuzamosan készült a CIH motorokkal. '86-ra a Manta B gyártásának vége felé aztán a CIH kifutott (habár hathengeres verzióban egészen '95-ig készültek), a felszabadult kapacitást pedig a DOHC Family II motorok fejlesztésére fordították, aminek egy évvel később eredménye is született, a legendás (C)20XE motor (erről külön cikk van itt a blogon). Mostanra a 8 szelepes OHC motorok szinte teljesen kikoptak (habár Brazíliában még gyártják őket), a 16 szelepes DOHC-kat pedig leváltotta a teljesen alumínium blokkos Ecotec motorcsalád.

A Family II 8 szelepes verzióinak lökettérfogata 1.6-tól 2.4 literig terjedt, legismertebb képviselője a mára már szintén legendás 20NE motor és változatai (C20NE, 20SEH, stb...) Érdekesség hogy ez a motor '86-ban elnyerte az év motorja címet a közepes lökettérfogatú motorok kategóriájában, és még a Mazda is felfigyelt rá, a japán gyár FE-motorcsaládja részben ezen alapszik. A 20NE motor alapvető jellegzetességei a fentebb említett kialakításbeli sajátosságokon túl a benzinbefecskendezés, a keresztáramú hengerfejkialakítás (a szívó és kipufogószelepek egymással szemben helyezkednek el a gyorsabb gázcsere érdekében), és az elektronikiusan vezérelt gyújtás. Meglehetősen széles körűen használták, az Opel típusain kívül Ausztráliában (Holden Camira és Commodore), Dél-Koreában (Daewoo Racer), és az USÁ-ban is (Buick Skyhawk/Oldsmobile Firenza/Pontiac Sunbird). Utóbbi piacra egy Garett T25-ös feltöltőt is kapott, így, C20GET néven töltőlevegőhűtő nélkül és 0.9bar os töltőnyomással 165LE-re nőtt a teljesítménye az eredeti 115-ről.

c20ne.jpg

 1994-ben, a gyártásának végén a szigorodó környezetvédelmi normák teljesítése miatt elosztó nélküli (DIS) gyújtást, kipufogógáz-visszavezetést és kopogásérzékelőt kapott, így X20SE néven gyártották még 2003-ig.

Ezen blokk DOHC változata, a szintén legendás 20XE '87-ben jelent meg Dr. Fritz Indra álásos munkájának jóvoltából. A blokk maga megegyezett a 8 szelepes változatéval, de a hengerfejet a Coscast Project KB tervezte (eleinte ők is gyártották, később átkerült a gyártás a Kolbenschmidt-hez), ennek megfelelően inkább egy utcára szelidített versenymotor volt, óriási tartalékokkal. Érdekessége hogy a hatékonysága (az 1cm3 üzemanyagból kinyert legnagyobb teljesítmény) 37%-os volt (232g/kWh), amivel néhány akkoriban gyártott dízelmotort(!) is lekörözött. Korát meghaladó mérnöki munka volt, az azóta eltelt időben kiderült hogy a hengerfej áramlástechnikai szempontból még az utód X20XEV Lotus által fejlesztett hengerfejénél is jobb, pedig azért ők sem ma kezdték a motorfejlesztést. Ezen a motoron jelent meg először '88-ban a lambdaszonda és a katalizátor, ami (és ez megint csak a tervezést dicsőíti) mindössze 6 lóerőt rontott a gyári teljesítményadatokon, 156-ról 150 lóerőre.

'92-ben jelent meg ennek a motornak a feltöltött verziója C20LET néven, KKK K16 feltöltővel, kovácsolt Mahle dugattyúkkal, némileg csökkentett kompresszióval és új Bosch Motronic M2.7 motorvezérlővel. 0.6bar turbónyomáson (0.8bar overboost) 204LE volt a névleges teljesítménye.

1994-ben aztán ismét szigorodtak a környezetvédelmi előírások, ami magával hozta az Ecotec motorcsalád megjelenését. Ezek alapvetően a korábbi Family II-es blokkok voltak átdolgozott hengerfejjel, új motormenedzsmenttel és kipufogógáz visszavezetéssel felvértezve. A népszerű C20XE utódjánál, az X20XEV-nél ez konkrétan úgy nézett ki, hogy a Lotus által tervezett hengerfejben hegyesebb szögben voltak elrendezve a szelepek (46°-ban egész pontosan), ami lassította a keresztáramlást és így némileg elvett a magas fordulati teljesítményből, cserébe viszont nőtt az alacsony fordulaton rendelkezésre álló nyomaték. Mindezt arra hivatkozva találták ki, hogy a magas fordulatra optimalizált motorok többet fogyasztanak, ami így közvetve növeli a károsanyag-kibocsájtást, de sajnos hátránya hogy a gázáramlás lelassítása megnöveli a lerakódások kialakulásának esélyét és a koromképződést, ami szintén nem tesz jót a környezetnek, ezt próbálták az AGR-el ellensúlyozni. Alapvetően egy hasonló teljesítményű, de kedvezőbb üzemanyagfogyasztású és "tisztább" motor megalkotása volt a cél.  Később ez a motor is kapott feltölttést, ebből fejlődött ki a Z20LEx motorcsalád eleinte 197/200lóerővel (Z20LET), majd az új Astra megjelenésével 2005-ben három teljesítményfokozatban 170/200 és 240 lóerővel (Z20LEL, Z20LER, és Z20LEH). Utóbbinál ismét visszatértek a kovácsolt dugattyúhoz (a Z20LET, LEL és LER-é öntvény), eltűntek a balansztengelyek a kisebb forgó tömeg végett, és megjelentek a dugattyú alsó részét hűtő olajbefecskendező fúvókák. Az Ecotec motorcsalád első generációja végül 2010-ig, az Antara faceliftjéig húzta, utolsó képviselője a Z24XE volt. 2006 óta az Ecotec Gen. II fut, eleinte a Gen I-el párhuzamosan. Ezek a motorok már a kor szavának engedelmeskedve mind feltöltésesek, kettős megfúvású turbóval rendelkeznek, közvetlen befecskendezéssel és állandóan változó szelepvezérléssel vannak ellátva, nátrim töltetű Inconel kipufogószelepeik vannak a jobb hőleadás érdekében. Olajhűtésű öntött alumínium dugattyúk vannak benne kovácsolt acél főtengely és hajtókarok mellett, valamint rozsdamentes acélból öntött leömlőjük van. Manapság 2.0, 2.2, és 2.4 literes verzióban használják őket több Opel típusnál is.

Nagyjából a Family II-megjelenésével egyidőben, a '80-as évek elején jelent meg a Family I motorcsalád is, ami az 1.6liternél kisebb lökettérfogatú OHV motorokat hivatott felváltani. Ezeket a motorokat eleinte kizárólag az ausztriai Aspernben gyártották, de a DOHC verziók megjelenésével a gyártás átkerült Szentgotthárdra. Alapvetően a Family II-vel megegyező szerkezeti felépítésűek voltak: öntöttvas motorblokk alumínium hengerfejjel és 8 vagy 16 szeleppel. A Kadett D és a Corsa A belépő motoros példányaiban jelent meg először, eleinte még karburátorral (12NV/ST, 13N/S), majd a technika fejlődésével párhuzamosan később befecskendezéssel és katalizátorral (C14NZ/SE C16NZ/SE/SEI) a Kadett E és az Astra F típusokban.

Ennek a motornak is létezett 16 szelepes változata, de az az Ecotec korszak előtt mindössze egyetlen motorra korlátozódott, mégpedig a C16XE-re ami a kizárólag Corsa B GSi-ben volt a '93-'94-es modellévben. Később ezt a motort leváltotta a szintén 16 szelepes, de már Ecotec X16XE. A főbb különbségek: a C16XE-ben nincsen EGR (habár a helye megvan a blokkon), valamint a műanyag szívósor helyett az X16XE öntött alumínium szívósort kapott, illetve MAF szenzor (Mass Air Flow - légtömegmérő) helyett MAP szenzorral (Manifold Air Pressure - szívócsőnyomás érzékelő) rendelkezett. Továbbá a C16XE-nek saját egyedi leömlője volt, az utód X16XE költségtakarékossági szempontból megkapta az Astra leömlőjét.

Az idők szavának engedelmeskedve ezt a motorcsaládot is elérte az Ecotec-korszak, bár jóval később mint a nagy testvér Family II-t ('94 helyett csak '99-ben, az első fecske az X18XE1 volt). Emaitt aztán ebből a motorcsaládból az Ecotec verziók már fejlettebbek is voltak mint a Family II hasonló kialakítású verziói. Ugyanúgy a Lotus fejlesztette a hengerfejeiket, de visszatértek a keresztáramlású hengerfejkialakításhoz (ahogy anno a C20XE-nél), nátriumtöltető kipufogószelepeket kaptak (ez a nagyobb Ecotec-eknél csak a feltöltős verzióknak járt), kipufogógáz visszavezetést, és átdolgozott hengerenkénti befecskendezőrendszert. 200-től elektromos gázpedállal látták el őket a még kedvezőbb emissziós normák miatt.

2005 tavaszán megjelent a harmadik generációs Family I motor (Gen 3 Fam. I), ami már átdolgozott, könnyebb öntöttvas blokkot kapott, magasabb sűrítési arányú hengerfej/dugattyúkiképzést, kettős, folyamatosan változó szelepvezérlést és dugattyúhűtő fúvókákat. Szélesebb és erősebb vezérműszíjjal rendelkeztek, ami már nem hajtotta többé a vízpumpát, ettől a megbízhatóság növekedését váták. A szívó verziók ezen felül változó szívócsőhosszúak voltak. (ú.n. TwinPort kialakítás).

 

 

A bejegyzés trackback címe:

https://opelia.blog.hu/api/trackback/id/tr2014240225

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.
süti beállítások módosítása