TWINTURBO-Technologie von Opel

Mit der neuartigen TWINTURBO-Technologie hat Opel den nächsten großen Schritt in der Weiterentwicklung moderner Pkw-Turbodiesel-Motoren realisiert. Den Opel-Ingenieuren ist es erstmals gelungen, die zweistufige Turboaufladung eines Pkw-Selbstzünder-Aggregat erfolgreich anzuwenden. In der auf der Essen Motorshow im November 2003 und jetzt auf dem Genfer Automobilsalon vorgestellten, alltagstauglichen Vectra OPC-Studie arbeitet ein 1,9-Liter-CDTI-TWINTURBO-Triebwerk mit 156 kW (212 PS). Die entsprechende spezifische Leistung von 82 kW (112 PS) pro Liter Hubraum bedeutet Weltrekord für Diesel-Pkw. Das 1.9 CDTI-TWINTURBO-Aggregat stellt sein maximales Drehmoment von 400 Nm bereits ab 1.400 min^-1 bereit, erfüllt die Euro 4-Abgasnorm und verbraucht im europäischen Prüfzyklus lediglich 6,0 Liter Diesel auf 100 Kilometer.

Kern der TWINTURBO-Technologie ist die Aufladung des Motors durch zwei Abgasturbolader, die im Gegensatz zur Biturbo-Technik nicht parallel, sondern seriell arbeiten: Ein kleinerer, schnell ansprechender Turbolader ist für den unteren Drehzahlbereich zuständig, ein großer, auf hohen Durchsatz ausgelegter Lader schaltet sich bei steigender Drehzahl zu. Dank der überlegenen Systemeffizienz ermöglicht TWINTURBO eine extrem hohe spezifische Leistung, ohne die sonst damit einhergehenden Nachteile bei Kraftstoffkonsum und Emissionsverhalten in Kauf nehmen zu müssen.

Hans H. Demant, Technik-Vorstand der Adam Opel AG: "Wir sind stolz, als erster Hersteller mit der TWINTURBO-Technologie eine serientaugliche Anwendung der Stufenaufladung von Dieselmotoren präsentieren zu können. TWINTURBO ist eine intelligente und besonders wirtschaftliche Lösung, die zudem ausgeprägten Fahrspaß ermöglicht.

Das Geheimnis von TWINTURBO liegt in der innovativen Zweistufen-Aufladung des Motors: Ein kleinerer Hochdruckturbolader sorgt bei niedrigen Drehzahlen für spontanes Ansprechverhalten des Motors ohne Anfahrschwäche und so genanntes "Turboloch". Bis 1.800 min^-1 arbeitet der Hochdruckturbolader alleine und verdichtet die angesaugte Luft mit bis zu 3,2 bar. Zwischen 1.800 min^-1 und 3.000 min^-1 schaltet sich ein größerer Niederdruckturbolader hinzu – beide Turbinen laufen in diesem Drehzahlbereich gleichzeitig. Ab 3.000 Kurbelwellenumdrehungen presst nur noch der Niederdruckturbolader die hoch verdichtete Luft in die Zylinder. Die komplexe Steuerung der beiden Lader erfolgt mittels last- und drehzahlgeregelter Abgasklappe im Auslasstrakt des Motors.

Neue Generation von 1.9 CDTI ECOTEC-Motoren bildet hervorragende Basis

Für die Entwicklung von TWINTURBO zeichnen die Spezialisten der Opel-Motorsportabteilung OPC (Opel Performance Center) unter der Leitung von Technik-Chef Donatus Wichelhaus verantwortlich. "Das enorme Potenzial unseres TWINTURBO-Motors zeigt sich am Mitteldruckwert: Während herkömmliche Turbodiesel auf einen Mitteldruck von 17 bis 19 bar kommen, liegt der 1,9-Liter-TWINTURBO bei 26 bar", erklärt Donatus Wichelhaus. Der so genannte Mitteldruck eines Motors beschreibt den durchschnittlichen Arbeitsdruck auf den Zylinderkolben während des Verbrennungsvorgangs – je höher der Mitteldruck, desto höher die Leistung. Wichelhaus weiter: "Voraussetzung für den Serieneinsatz von TWINTURBO ist ein besonders robuster Motorblock, der die enormen Drücke auch auf eine hohe Laufleistung schadlos übersteht. Mit der neuen Generation von 1.9 CDTI ECOTEC-Motoren steht uns eine hervorragend geeignete Basis zur Verfügung."

Vectra OPC: 212 PS aus 1,9 Liter Hubraum bei nur 6,0 Litern Normverbrauch

Je nach Entwicklungsziel lässt sich TWINTURBO in Richtung Höchstleistung oder Verbrauchseffizienz auslegen. So sind gegenüber einem konventionell aufgeladenen Dieselmotor Leistungssteigerungen von bis zu 50 Prozent ohne Mehrverbrauch oder alternativ eine Verbrauchsreduzierung von bis zu einem Viertel bei unveränderter Leistung möglich. Mit dem 1.9 CDTI-TWINTURBO-Triebwerk in der Konzeptstudie Vectra OPC ging Opel den ersten Weg. Das Hightech-Kraftwerk holt aus nur 1,9 Liter Hubraum die Spitzenleistung von 156 kW (212 PS). Die daraus resultierende spezifische Leistung von 82 kW (112 PS) pro Liter Hubraum bedeutet Weltrekord – kein Pkw-Turbodiesel schafft mehr.

Die Zweistufen-Turboaufladung kombiniert mit modernster Common-Rail-Technik, variabler Mehrfach-Direkteinspritzung (Multiinjection) und doppelter Ladeluftkühlung sorgt für das Leistungsplus und ein maximales Drehmoment von 400 Newtonmetern, das im breiten Drehzahlband von 1.400 bis 3.600 min^-1 zur Verfügung steht. Damit beschleunigt der Vectra OPC in 6,5 Sekunden von Null auf Tempo 100; die Höchstgeschwindigkeit beträgt elektronisch abgeregelte 250 km/h. Mit sparsamen 6,0 Litern auf 100 Kilometer im europäischen Prüfzyklus liegt der Verbrauch der Vectra OPC-Studie mit TWINTURBO-Motor auf dem niedrigen Niveau des Vectra 1.9 CDTI (110 kW/150 PS, 5,8 Liter Diesel pro 100 km). Die Abgasemissionen entsprechen der Euro 4-Norm, der mit dem Motor kombinierbare Opel-Diesel-Partikelfilter ist wartungsfrei und arbeitet ohne Additive.