Silnik Twin Spark Alfa Romeo

Silnik Alfa Romeo, który zamierzamy rozebrać, należy do rodziny silników Twin Spark. Twin Spark oznacza “podwójną iskrę”. Te silniki benzynowe mają w rzeczywistości dwie podwójne świece zapłonowe na każdy cylinder. Ogólnie rzecz biorąc, inżynierowie Alfa Romeo stworzyli silnik wyścigowy z dwiema świecami zapłonowymi na cylinder w 1914 roku.

Powrócili do podobnego rozwiązania w silnikach do sportów motorowych w latach 60-tych, a w 1986 roku wprowadzili silniki produkcyjne z podwójną liczbą świec. Miało to na celu dostosowanie silników do bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących ochrony środowiska. Z czysto technicznego punktu widzenia, dwie świece zapłonowe, zapewniające dwie sekwencyjne lub jednoczesne iskry, pozwalają silnikowi benzynowemu z powodzeniem pracować na dość ubogiej mieszance. Ponadto dwie świece zapłonowe zwiększają szybkość spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, co oznacza, że możliwe jest zmniejszenie kąta wyprzedzenia zapłonu, co daje pewien przyrost mocy.

Wszystkie masowo produkowane włoskie silniki z technologią Twin Spark były 4-cylindrowymi silnikami o pojemności skokowej od 1,4 do 2,0 litrów. Pierwsze miały pojedynczy wałek rozrządu i dwa zawory na cylinder. Późniejsze były 16-zaworowe. Wśród nich były silniki z żeliwnymi blokami i rozrządem napędzanym łańcuchem.

Rozbierzemy na części jedną z najnowszych wersji silnika Twin Spark, 2-litrowy silnik (AR32310) wymontowany z Alfy Romeo 156 z 2001 roku.

Silniki Alfa Romeo Twin Spark pierwszej generacji

W 1986 roku pierwszy silnik z nowej serii Twin Spark zadebiutował w modelu Alfa Romeo 75. Ten 2,0-litrowy silnik był prawdziwą innowacją jak na tamte czasy. Główną cechą był układ zapłonowy z dwiema świecami zapłonowymi na cylinder, co znacznie poprawiło kompletność spalania mieszanki paliwowo-powietrznej i pozwoliło na pracę w trybie ekonomicznym przy ubogiej mieszance. Silnik posiadał następujące kluczowe cechy techniczne:

• Rozproszony wtrysk paliwa – układ wtryskowy był zaawansowany jak na swoje czasy, poprawiając moc i ekonomię.
• Aluminiowy blok cylindrów z mokrymi tulejami – zmniejszyło to wagę silnika i zwiększyło jego trwałość.
• Rozrząd napędzany łańcuchem – co poprawiło niezawodność i trwałość w porównaniu z napędem pasowym.
• Aluminiowa głowica z podwójnym wałkiem rozrządu (DOHC) – mimo że silnik miał tylko 8 zaworów, działał dobrze.

Linia silników Twin Spark pierwszej generacji:

Zalety pierwszej generacji:

• Wydajność spalania dzięki dwóm świecom zapłonowym na cylinder.
• Oszczędność – możliwość pracy z ubogimi mieszankami przy zmniejszonym obciążeniu.
• Niezawodność dzięki rozrządowi łańcuchowemu i solidnej konstrukcji.

Wady:

• pracochłonna konserwacja: system podwójnych świec wymagał częstszej wymiany i kalibracji.
• 8-zaworowa konstrukcja ograniczała potencjał przy wysokich obrotach.

Silniki Alfa Romeo Twin Spark drugiej generacji

W 1996 roku, wraz z wprowadzeniem modelu Alfa Romeo 155, na rynku pojawiły się silniki Twin Spark drugiej generacji. Silniki te miały znacznie zmienioną konstrukcję:

1. Żeliwny blok cylindrów – zapewniał większą wytrzymałość i niezawodność w porównaniu z aluminiowym blokiem pierwszej generacji.
2. Rozrząd napędzany paskiem – który był łatwiejszy w serwisowaniu, ale wymagał regularnej wymiany.
3. 16-zaworowa głowica bloku – poprawiło to dynamikę silnika, zwłaszcza przy wysokich obrotach.
4. Zmienny układ zmiennych faz rozrządu (VVT) – w układzie dolotowym, co poprawiło osiągi silnika przy niskich i wysokich obrotach.
5. System zmiennej geometrii kolektora dolotowego (VLIM) – stosowany w wersjach 1,8 i 2,0 litra w celu poprawy dynamiki silnika przy różnych obrotach.

Linia silników Twin Spark drugiej generacji:

Zalety drugiej generacji:

• Mocniejsze wersje 16-zaworowe – zwiększona wydajność silnika, zwłaszcza przy wysokich obrotach.
• Fasoregulator i system modyfikacji geometrii dolotu – zapewniają lepszą dynamikę we wszystkich trybach pracy.
• Niezawodność: Pomimo napędu pasowego silnik pozostał jednym z najbardziej niezawodnych w swojej klasie.

Wady:

• Częsta wymiana paska rozrządu: napęd pasowy wymagał regularnej konserwacji, co mogło być kosztowne.
• Skomplikowany układ zapłonowy: podwójny układ świec zapłonowych (jedna duża i jedna mała) wymagał wymiany zestawów świec, co zwiększało koszty konserwacji.

Silnik Alfy Romeo nie daje się uruchomić

Kapryśny silnik Alfy Romeo może nie uruchomić się z wielu powodów: z powodu awarii czujnika położenia wału korbowego, czujnika temperatury płynu chłodzącego lub awarii anteny immobilizera. Najłatwiej zdiagnozować awarię czujnika położenia wału korbowego: Kontrolka Check Engine świeci się, a silnik nie uruchamia się tylko wtedy, gdy jest gorący.

RPM pływają podczas wybiegania na biegu neutralnym

Jeśli obroty silnika Twin Spark zaczynają spadać podczas jazdy na biegu neutralnym, konieczne jest sprawdzenie zaworu odpowietrzania skrzyni korbowej. Znajduje się on z tyłu płyty przepustnicy. W zaworze sprężyna jest osłabiona lub zatkana. Z tego powodu regulacja wypływu gazu ze skrzyni korbowej jest zakłócona. Zawór można kupić i wymienić w całości. Ale taki ruch jak wyczyszczenie i odkręcenie sprężyny też zadziała. To prawda, takie naprawy pomogą na pół roku do roku, potem obroty znów zaczną pływać z tego samego powodu.

Jeśli silnik 2.0 Twin Spark utrzymuje podwyższone obroty biegu jałowego, przyczyną może być awaria czujnika masowego zużycia paliwa (DMRV) lub czujnika temperatury płynu niezamarzającego. Ponadto, jeśli przepływomierz jest uszkodzony, silnik może słabo ciągnąć, gdy jest zimny lub wydawać odgłosy trzaskania, gdy pedał gazu jest mocno wciśnięty.

Kolektor dolotowy

Silniki Twin Spark o pojemności 1,8 i 2,0 litra wykorzystują kolektor dolotowy o zmiennej długości. Dotyczy to późniejszych wersji silników, które charakteryzują się plastikowymi pokrywami zaworów.

Do średnich prędkości obrotowych (do 2800 obr./min) powietrze przepływa przez krótkie kanały kolektora. Przy średnich prędkościach obrotowych (od 2800 do 5200 obr./min) powietrze jest kierowane przez długie kanały, co ułatwia napełnianie cylindrów poprzez rezonans i przyspieszenie przepływu. Powyżej 5200 obr/min powietrze jest kierowane z powrotem do krótkich kanałów, aby zapewnić minimalny opór przepływu i zmniejszyć rozrzedzenie wlotowe.

Klapy geometrii kolektora dolotowego są sterowane przez system podciśnieniowy za pomocą poleceń elektronicznych. System jest generalnie niezawodny, ale zdarzają się przypadki zakleszczenia pręta lub wycieków podciśnienia.

Świece zapłonowe

16-zaworowe silniki Twin Spark są wyposażone w świece zapłonowe o średnicy 14 mm i 10 mm. Świece 14 mm są wyśrodkowane na środku kopuły komory spalania. Świece 10 mm znajdują się z boku komory spalania. W opracowaniu systemu “podwójnej iskry” Włochom pomagali Japończycy z firmy NGK. System Twin Spark nie powoduje specjalnych problemów i awarii. Poza tym, że trzeba kupić dwa razy więcej świec.

Cewki zapłonowe

Do 2000 roku w 16-zaworowych silnikach Twin Spark stosowano cztery sąsiadujące ze sobą cewki zapłonowe. Oznacza to, że jedna cewka zapłonowa dostarczała iskrę “roboczą” do jednej świecy zapłonowej w jednym cylindrze pod koniec suwu sprężania i iskrę “jałową” do jednej świecy zapłonowej w drugim cylindrze pod koniec suwu wydechu. Co ciekawe, dzięki temu schematowi silnik nadal działał stosunkowo dobrze, gdy jedna z cewek uległa awarii. Schemat ten zwiększa jednak obciążenie cewek: muszą one dostarczać iskrę co 360° obrotu wału korbowego.

Od 2000 roku każdy cylinder otrzymał indywidualne cewki zapłonowe. Jedna cewka dostarczała iskrę do obu świec jednego z cylindrów. W tym trybie pracy cewki dają iskrę co 720° obrotu wału korbowego (należy pamiętać, że wszystkie 4 cykle robocze silnika wykonywane są przez 2 obroty wału korbowego) i możliwe staje się kontrolowanie kąta wyprzedzenia zapłonu.

Pasek rozrządu

Pasek rozrządu powinien być sprawdzany co 60 000 km i wymieniany co 115 000 km lub raz na 5 lat. Specjaliści zalecają skrócenie interwału wymiany paska rozrządu o połowę, ponieważ uważają go za zbyt delikatny.

W silnikach Twin Spark nie ma żadnych oznaczeń w mechanizmie rozrządu. Aby prawidłowo ustawić wały, należy użyć specjalnych elementów ustalających.

Wały wyważające

Tylko 2-litrowe wersje silnika Alfa Romeo Twin Spark wykorzystują wałki wyrównoważające. Są one napędzane oddzielnym paskiem zębatym (60620443). Pasek wyważarki również musi być wymieniany co 115 000 km. W rzeczywistości jego zerwanie nie zagraża silnikowi. Wiele 2-litrowych Twin Sparków jeździ w ogóle bez paska rozrządu. Jeśli jednak pęknie, może dostać się pod pasek rozrządu, a wtedy silnik ulegnie “poważnemu” uszkodzeniu.

Powłoka głowicy

16-zaworowe silniki Twin Spark mają takie same głowice cylindrów, ale występują różnice w wałkach rozrządu – w profilu krzywek. W starszych silnikach o pojemności 1,8 i 2,0 litra wałki rozrządu są takie same. Zawory są napędzane przez hydrokompensatory umieszczone w miseczkach popychaczy. Jest to standardowy schemat dla silnika zaprojektowanego do wysokich obrotów, ponieważ w układzie rozrządu nie ma dodatkowych mas – dźwigienek zaworowych.

Jednak tam, gdzie nie ma dźwigienek, nie ma też rolek. Dlatego tarcie między krzywkami i panewkami jest znaczne. Hydrokompensatory wystają wysoko ze studzienek, więc mają tendencję do zacinania się z powodu obciążeń bocznych. Zużyty hydrokompensator wydaje wyraźny, rytmiczny dźwięk. Należy go natychmiast wymienić, ponieważ odpowiadająca mu krzywka wałka rozrządu zaczyna się zużywać i odpryskiwać. Ogólnie rzecz biorąc, wałki rozrządu do silników Twin Spark cieszą się stałym popytem.

Często w silnikach Twin Spark zawodzi jakość wykonania: prowadnice zaworów i same wałki rozrządu nie są zbyt udane i trwałe.

Przesuwnik fazowy

Przesuwnik fazowy jest montowany na wałku rozrządu zaworów dolotowych we wszystkich silnikach Twin Spark od 1998 roku. Sprzęgło hydromechaniczne jest podobne w konstrukcji do sprzęgła w silnikach Volvo (które już omówiliśmy). Koło pasowe wałka rozrządu zaworów dolotowych jest przesuwane przez tłok, który obraca obudowę sprzęgła na ukośnych wielowypustach.

Sprzęgło mechanizmu rozrządu jest krótkotrwałe. Wymaga wymiany w regularnych odstępach od 100 000 do 150 000 km przebiegu z powodu zużycia wielowypustów wału i kół zębatych. Zużyte sprzęgło wydaje grzechoczący dźwięk podczas pracy silnika. Najgorsze jest jednak to, że przez uszczelki olejowe ucieka olej, który powinien trafiać do głowicy cylindrów.

W rezultacie krzywki wałka rozrządu zużywają się z powodu niskiego ciśnienia oleju. Źle zużyty przesuwnik fazowy z osłabioną sprężyną może powodować przeskakiwanie paska rozrządu.

Zawór elektromagnetyczny przesuwnika fazowego jest dość odporny, ale często wycieka z niego olej.

Pompa oleju

Pompa oleju silnika Twin Spark ulega awarii z powodu najmniejszego zanieczyszczenia. Zmniejszone ciśnienie oleju wpływa na żywotność wałków rozrządu i tulei wału korbowego.

Tłoki

Silnik 2.0 Twin Spark spełniający normę Euro 3 różni się od tego samego silnika spełniającego normę Euro 2 tłokami. Oczywiście późniejsza i bardziej przyjazna środowisku wersja ma lżejsze tłoki i cieńsze pierścienie tłokowe. Wysokość takiego tłoka wynosi tylko 51,3 mm. Dla porównania Euro 2.0 Twin Spark ma wysokość tłoka 56,0 mm. Ale są jeszcze bardziej kolorowe wartości: silnik 1.8 Twin Spark w normach Euro-2 i Euro-3 ma wysokość tłoka odpowiednio 60,15 i 50,45 mm.

W silniku 2.0 Twin Spark można umieścić stare tłoki pod warunkiem zamontowania uszczelki głowicy cylindrów starego typu: jej wysokość (grubość) wynosi 1,85 mm wobec 0,38 mm w silniku Euro-3.

Niefortunna geometria grupy tłoków i korbowodu silnika 2.0 Twin Spark

Silnik 2.0 Twin Spark wywodzi się z silnika o pojemności 1,8 litra poprzez zwiększenie średnicy tłoka tylko o 1 mm (z 82 do 83 mm) i znaczne zwiększenie skoku tłoka z 82,7 do 91 mm. Korbowody mają tę samą długość (145 mm). I tak się składa, że ostatecznie geometria silnika 2.0 Twin Spark była bardzo nieodpowiednia dla silnika benzynowego. Jest taki ważny parametr jak RS – stosunek długości korbowodu do skoku tłoka (średnica korby). Jeśli więc w silniku 1,8-litrowym stosunek ten wynosi klasyczne 1,75, to w 2-litrowym – 1,59. Jest to cecha charakterystyczna nawet nie samochodu osobowego, ale ciągnika wysokoprężnego.

Stąd wiele problemów technicznych. Zmieniono skok tłoka, korbowody pozostawiono stare – przez co korbowód bardziej “bujał” “tabletem” (czyli z małą wysokością) tłoki na boki. A także przy niskim parametrze RS tłok doświadcza bardzo gwałtownych przyspieszeń, co mocno obciąża cały mechanizm korbowy. Przy wysokich obrotach taki silnik doświadcza ogromnych naprężeń wynikających z nagłej zmiany przyspieszenia, które dosłownie uderza i bije w wał korbowy.

Prawdopodobnie w celu złagodzenia takich obciążeń bocznych włoscy inżynierowie zostali zmuszeni do zastosowania wałków wyrównoważających w 2,0-litrowym Twin Spark. W końcu wały mogą nie tylko przeciwdziałać masom, ale także mają przyzwoitą bezwładność, łagodząc pracę silnika przy gwałtownym wciskaniu i zwalnianiu pedału gazu.

Spalanie oleju

Wszystkie 2-litrowe silniki Twin Spark mają spory apetyt na olej. Według danych fabrycznych dopuszczalne zużycie oleju wynosi do 1 litra na 1000 km. Wartość ta obejmuje jednak tylko specyfikę tego silnika.

Zużycie oleju jest spowodowane zużyciem cylindrów i pierścieni tłokowych, zatykaniem się pierścieni olejowych. W silnikach Twin Spark pierścienie olejowe są typu skrzynkowego, z małymi otworami do odprowadzania oleju. Jeśli się zatkają, apetyt na olej staje się bardzo duży.

W silnikach Twin Spark spełniających normę Euro-3 wysokość pierścieni olejowych została zmniejszona z 3 do 2 mm.

Jednym słowem, cotygodniowe sprawdzanie poziomu oleju w tych silnikach jest koniecznością.

RAZEM

To właśnie silnik Alfa Romeo 2.0 Twin Spark jest najbardziej żywotny – wszystko przez bardzo nieudaną geometrię grupy korbowej, z powodu której trafia do remontu ledwo osiągając 250 000 km.