15-10-2004
Nieuw, groot hart voor kleine Fords
Een nieuwe 16 kleppen tellende commonrail dieselmotor met
turbocompressor en intercooler maakt zijn debuut in de Fiesta en de
Fusion.
De nieuwe 90 pk/ 66 kW sterke Duratorq 1.6-liter TDCi zal samen met de
bestaande 68 pk/ 50 kW sterke 1.4-liter TDCi een aanzienlijk en snel
groeiend aandeel van de dieselmarkt opeisen voor de Fiesta en de
Focus. De verkoop van kleine diesels (B-segment) in Engeland,
Duitsland, Frankrijk en Spanje, wordt voor bijna een kwart
gerealiseerd in het subsegment van krachtige diesels, en dit cijfer
groeit snel nu duidelijk wordt hoeveel voordeel deze motoren opleveren
qua prestaties, flexibiliteit en zuinigheid.
De nieuwe motor is het jongste resultaat van de samenwerking op het
gebied van het ontwikkelen van dieselmotoren tussen Ford Motor Company
en PSA Peugeot Citroën. Het eerste Ford-product van deze samenwerking
was de 1.4-liter Duratorq TDCi die in de Fiesta en de Fusion werd
geleverd.
De lichtgewicht 1.6-liter TDCi-motor heeft een aluminium carter, derde
generatie commonrail dieselinjectie met ultrahoge druk, dubbele
bovenliggende nokkenassen en een gaspedaal met elektronische
drive-by-wire-bediening.
De 1.6-liter TDCi levert meer vermogen en, wat belangrijker is, een
hoger koppel dan zijn kleinere broertje. De motor ontwikkelt 90 pk/ 66
kW bij 4000 tpm, en de enorme trekkracht van 204 Nm komt al vrij bij
1750 tpm. Het resultaat hiervan is een bijzonder soepele motor. Een
motor die bovendien nu al voldoet aan de nieuwe, strikte Euro
IV-richtlijnen voor emissies. De officiële CO2-emissie is 119 g/km.
De motor gebruikt zeer weinig brandstof onder alle omstandigheden,
namelijk 4,5 liter/100 km in de Fiesta bij gecombineerd gebruik. Hij
zal beschikbaar zijn in de 3-deurs- en 5-deursmodellen van de Ford
Fiesta en in de Ford Fusion. Daarnaast kan hij worden geleverd in de
nieuwe Fiesta S, die dankzij de souplesse en pittige prestaties van
deze motor een zuinige, prettig rijdende compacte auto wordt.
De 1.6-liter TDCi-motor is al bekend van de Focus C-Max en wordt
leverbaar in de nieuwe Focus. Deze nieuwe 90 pk sterke versie is
speciaal ontwikkeld voor de kleinere Fiesta en Fusion. Zijn
belangrijkste kenmerk is de even vlakke als brede koppelkromme, die
zowel goede prestaties als emissiewaarden levert, zonder dat dit
nadelige gevolgen heeft voor het brandstofverbruik of het
geluidsniveau.
Dit is een fantastische aanvulling op het programma, zegt Mark
Stanton, Chief Engineer voor de Fiesta en de Fusion. Hij biedt de
perfecte combinatie van prestaties en zuinigheid en zal van de Fiesta
en de Fusion zeer sterke concurrenten maken in de categorie van
hoogwaardige diesels.
De motor in detail
Ruimschoots voldaan aan hoge normen
De ingenieurs van Ford hebben op het gebied van vermogen, prestaties,
zuinigheid, emissies en verfijning van de nieuwe 1.6-liter TDCi-motor
gestreefd naar hoge normen. En veel daarvan zijn niet alleen bereikt,
maar zelfs overtroffen.
Zeer belangrijk was het bereiken van optimale trekkracht bij lage
toeren. De 1.6-liter TDCi-motor ontwikkelt zijn maximale koppel van
204 Nm al bij 1750 tpm en houdt dit vast tot bijna 3000 tpm; 90
procent van dit maximale koppel is beschikbaar tussen 1400 en 3200
tpm. Zelfs bij 1250 tpm is er nog een koppel van bijna 170 Nm.
Dit resulteert in een krachtige acceleratie uit stilstand en een
flexibiliteit waardoor er minder vaak hoeft te worden geschakeld. Deze
superieure souplesse komt vooral tot zijn recht in de Fusion, met zijn
grotere laadcapaciteit.
De rijkwaliteit wordt verder verhoogd door het
`drive-by-wire'-systeem. De PCM (Powertrain Control Module) is zo
afgesteld dat de auto sportief reageert wanneer het gaspedaal wordt
ingetrapt, en soepel wanneer het wordt losgelaten en bij het
schakelen. Het behoud van dit rijplezier, het Ford-gevoel, is zeer
belangrijk geweest bij het ontwikkelen van de motor. De ingenieurs van
Ford hebben dit systeem zo ingesteld dat de Fiesta uniek aanvoelt.
Dankzij de lichtgewicht constructie van de aluminium motor konden niet
alleen indrukwekkende prestaties worden bereikt, maar ook
rij-eigenschappen die niet onderdoen voor de prestaties van
benzinemodellen. De 16-kleppenmotor is slechts 15 kg zwaarder dan de 8
kleppen tellende 1.4 TDCi, en het totaalgewicht van nog geen 120 kg
steekt goed af bij dat van de benzinemotoren van de Fiesta.
De 1.6-liter Fiesta TDCi heeft een topsnelheid van 180 km/u en
accelereert van 0 naar 100 km/u in 11,9 seconden. Maar wat de
eigenaars het meest zullen waarderen is de flexibiliteit die de auto
in staat stelt om van 0 naar 80 km/u te accelereren in 11,2 seconden
en van 80 naar 120 km/u in 12,5 seconden.
Een van de grootste uitdagingen bij het ontwerpen van de motor was dat
hij zo zuinig moest zijn als van een diesel mag worden verwacht en
tegelijk moest voldoen aan de strenge Euro IV-standaarden voor
emissies die vanaf begin 2006 va nkrachtzullenzijn.Demotorzal
afhankelijk van de behoeften van de markt zelfs beschikbaar zijn in
twee uitvoeringen, Euro III en Euro IV.
De nieuwe Euro IV-standaarden betekenen in de praktijk dat de emissies
50 procent lager worden. Deze waarden moeten ook na 100.000 km nog
worden gehaald. Hiermee wordt de lat werkelijk veel hoger gelegd voor
nieuwe motoren, omdat ook rekening moet worden gehouden met
natuurlijke slijtage na verloop van tijd. Het CO2-emissieniveau van de
nieuwe motor is 119 g/km.
In de 90 pk/ 66 kW sterke TDCi is een groot aantal geavanceerde
technieken toegepast om de hoge normen ten aanzien van
brandstofgebruik, emissies, prestaties en verfijning te bereiken. De
meest opmerkelijke techniek is wel het nieuwste
Bosch-brandstofinjectiesysteem met ultrahoge druk, een digitale
massasensor voor het lucht-brandstofmengsel, een elektrische
recirculatieklep voor uitlaatgassen, elektronische wastegate-regeling
van de turbocompressor en een vernieuwde katalysator.
"Het ontwikkelen van een kleine dieselmotor is tegenwoordig een echte
uitdaging", zegt Rashed Khan, Programme Manager voor de TDCi-motor.
"Het gaat om de juiste balans tussen emissies, geluidsproductie,
zuinigheid en prestaties. Ik ben zeer tevreden met wat we met deze
motor hebben bereikt."
Lichte maar sterke constructie
De Duratorq 1.6-liter TDCi-motor is gebouwd in de vorm van een
gelaagde sandwichconstructie van een gegoten aluminiumlegering waarin
elk element zijn eigen optimale verstevigingsribben heeft. Tezamen
vormen al deze elementen een extreem stijve structuur met zeer weinig
lawaai, trillingen en stugheid (NVH: noise, vibration and harshness).
Het hart van de Duratorq 1.6-liter TDCi-motor wordt gevormd door een
aluminium cilinderblok. Dit is een onder hoge druk gegoten blok met
gietijzeren cilindervoeringen die samen met het blok voor de stijfheid
zorgen die nodig is om tegenwicht te bieden tegen de krachten die
vrijkomen bij verbranding.
De onderkant van het cilinderblok is met bouten gemonteerd op een
aluminium grondplaat, waarin gietijzeren lagerschalen zijn geplaatst.
Doordat de lagers hierin niet overmatig kunnen bewegen, is het
NVH-niveau van de motor aanzienlijk verbeterd.
Aan de bovenkant zit de aluminium cilinderkop, die op het cilinderblok
is gemonteerd op een uit meerdere lagen bestaande stalen pakking, die
speciaal voor deze kop is gemaakt en langdurig voor een optimale
afdichting zorgt. De vier kleppen per cilinder worden bediend door
twee bovenliggende nokkenassen. Deze rusten in twee afzonderlijke
aluminium gietstukken, waarvan de naad over de middenlijn van de
nokkenassen loopt en die met bouten op de cilinderkop zijn gemonteerd.
De smeedstalen krukas wordt gedragen door vijf hoofdlagers en heeft
acht contragewichten om trillingen tegen te gaan. De uiteinden van de
krukas zijn afgedicht met keerringen van uiterst duurzaam PTFE. De
zuigerstangen zijn gesmeed uit één stuk en hebben gebroken en
vervolgens aan elkaar gemonteerde schalen voor het krukaslager.
Op de volledig zwevende zuigerpennen zijn lichtgewicht zuigers
gemonteerd met behulp van drie wrijvingsarme ringen. De toleranties
van de boring worden nauwgezet gecontroleerd. Daardoor is er praktisch
geen lekkage van uitlaatgassen langs de zuiger en is het olieverbruik
te verwaarlozen.
De dubbele bovenliggende nokkenassen zijn gemaakt van lichtgewicht
buis. De afzonderlijke nokken zijn op de holle as geperst. Zo ontstaat
er een nokkenas die 30 procent lichter is dan een massieve as uit
gietijzer, en die kleinere massa zorgt op haar beurt voor lagere
traagheidskrachten, waardoor het riemaandrijfsysteem langer meegaat.
Elke nokkenas draait in vijf lagers die direct machinaal in de
dragende gietstukken zijn geplaatst. De inlaatnokkenas wordt
aangedreven door een duurzame, met glasvezel versterkte riem, en de
uitlaatnokkenas wordt vanaf de eerste aangedreven met een korte
ketting met hydraulische zelfspanner.
De nokken op de as bedienen de 16 kleppen via wrijvingsarme rollers
die zijn gemonteerd in vingervormige volgers die kantelen op
onderhoudsvrije hydraulische klepspelingstellers. Een speciaal ventiel
voorkomt dat er olie van de stellers weglekt en beperkt zodoende
slijtage en lawaai bij een koude start, waardoor de onderhoudsinterval
langer is.
De primaire drijfriem drijft ook de hogedrukpomp voor de
brandstofinjectie en de waterpomp aan. De oliepomp wordt rechtstreeks
door de krukas aangedreven.
De bovenkant van de motor wordt afgedekt door een slimme, lichtgewicht
plastic luchtmodule met aansluitingen naar de inlaatpoorten van de
motor. Deze module, (IAM: Integrated Air Module), is een geïntegreerde
unit met het luchtfilter, het inlaatspruitstuk, de luchtstroommeter,
de olieafscheider, de carterdrukregelaar, het brandstoffilter
(wegwerp), EGR-regeling (Exhaust Gas Recirculation), de
uitgangsslurven van de turbocompressor en een resonantiekamer. Verder
fungeert de module als kleppendeksel met ingebouwde geluiddemping, die
makkelijk kan worden verwijderd voor periodieke onderhoudsbeurten.
De 90 pk/ 66 kW sterke Duratorq 1.6-liter TDCi-motor is uitgerust met
een compacte turbocompressor met intercooler (met vaste geometrie en
lage inertie) die is ontwikkeld voor optimale prestaties, vooral bij
lage snelheden.
Nieuwste generatie commonrail injectie
De common-rail dieseltechnologie wordt langzamerhand een door alle
autofabrikanten geaccepteerde manier voor de ontwikkeling van
dieselmotoren die steeds betere emissiewaarden bereiken in combinatie
met een lager brandstofverbruik, een hoger koppel en meer verfijning
(betere NVH-onderdrukking).
De naam van deze technologie is ontleend aan het
brandstofinjectiestysteem van de motor. Commonrail systemen gebruiken
één hogedrukvat, de 'rail,' van waaruit de brandstof in alle cilinders
wordt ingespoten.
Een krachtige brandstofpomp zorgt ervoor dat de druk in de rail'
gelijk blijft bij elk toerental van de motor, waardoor de brandstof
met een hoge mate van precisie wordt ingespoten.
In commonrail systemen van de eerste en tweede generatie werden de
injectors langs mechanische weg geopend en gesloten, maar nu zijn er
methoden ontwikkeld om de inspuiting van brandstof nog preciezer te
regelen.
Dankzij de enorme snelheid waarmee de injectors werken, kunnen de
pauzes tussen insluitingen worden ingekort en kan de hoeveelheid
ingespoten brandstof worden opgesplitst in een groot aantal
inspuitingen per verbrandingsslag. Hierdoor kan de hoeveelheid
ingespoten brandstof nauwkeuriger worden bepaald en kan het
verbrandingsproces zeer nauwkeurig worden geregeld.
Met behulp van een techniek die `pilot injection' genoemd wordt,
worden de verbrandingskarakteristieken van elke cilinder afzonderlijk
bepaald. Dit houdt in dat er een korte proefinspuiting is voordat het
grootste gedeelte van de brandstof wordt ingespoten. Deze
proefinspuitingen, die nauwkeurig worden getimed door het
elektronische motormanagementsysteem, zorgen voor een betere regeling
van de verbranding, waardoor de hoofddosis van de brandstof
gelijkmatiger en efficiënter wordt verbrand.
De brandstofnevel uit de injectors komt in de cilinder terecht via zes
openingen, die elk een diameter van 120 micrometer hebben ongeveer
eenvijfde van de diameter van een menselijke haar. Het sproeipatroon
dat hierdoor ontstaat, voorkomt aantasting van de cilinderwand en een
hogere uitstoot van partikels die daardoor kan ontstaan.
De Duratorq TDCi heeft een compleet motormanagementsysteem, dat via
sensoren informatie krijgt over de stand van de nokkenas, de snelheid
van de krukas, de massa van de luchtstroom, de temperatuur van de
koelvloeistof, de brandstofdruk en -temperatuur, de buitentemperatuur
en de luchtdruk. Deze informatie wordt door de computer van het
beheersysteem vergeleken met een optimalisatietabel voor de
brandstofinspuiting die het resultaat is van een langdurige
ontwikkelproces.
Installatie in de Fiesta en de Fusion
Een effectieve onderdrukking van NVH en eersteklas rij-eigenschappen
waren de voornaamste doelen bij het ontwikkelen van de Ford Fiesta en
Ford Fusion 1.6 TDCi. Verder hebben de TDCi-versies van de Fiesta en
Fusion hun eigen, unieke `voormodule' die plaats biedt aan een andere
radiateur en ventilator, een andere condensor voor de airconditioning
en de intercooler.
De afstand tussen de versnellingen en de overbrengingsverhoudingen van
de handgeschakelde Durashift vijfversnellingsbak zijn aangepast aan de
nieuwe prestaties van de motor, en de tandwielen zelf zijn meer gehard
om bestand te zijn tegen het hoge uitgangskoppel van de motor.
Verder zijn de 1.6-liter TDCi-modellen om redenen van ruimte- en
brandstofbesparing uitgerust met elektrohydraulische
stuurbekrachtiging (EHPAS). Met dit systeem kan het brandstofverbruik,
afhankelijk van het rijgedrag, met wel drie procent afnemen.
EHPAS gebruikt een elektrisch geactiveerde hydraulische
stuurbekrachtigingspomp die alleen wordt ingeschakeld wanneer dat
nodig is (bijvoorbeeld bij manoeuvres); de pomp wordt dus niet
constant door de motor aangedreven zoals bij conventionele
stuurbekrachtiging het geval is. Hierdoor wordt de motor minder belast
en neemt het brandstofverbruik af.
Met EHPAS blijven alle voordelen van traditionele stuurbekrachtiging
behouden. De bekrachtiging kan snelheidsafhankelijk zijn en zo worden
afgesteld dat het stuurgedrag voorspelbaar is.
Ook de ophanging is onder handen genomen om het karakteristieke
rijplezier van de Fiesta te behouden. De voorvering is circa tien
procent stugger ter compensatie van het toegenomen gewicht van deze
kleine auto, en de voordempers zijn zwaarder uitgevoerd.
De 1.6-liter TDCi is echt een prettige motor die makkelijk is in het
gebruik, zegt Andy Boyle, manager van Fiesta Vehicle Engineering. De
souplesse van deze motor geeft de Fusion een extra dimensie, en de
Duratorq TDCi-versie van de Fiesta S heeft een fenomenale trekkracht.
AutoRai