Технология Alfa Romeo Twin Spark (TS) была впервые использована в автомобиле Alfa Romeo Grand Prix в 1914 году. [1] В начале 1960-х годов она использовалась в гоночных автомобилях ( GTA , TZ ), чтобы обеспечить более высокую выходную мощность двигателей. А в начале и середине 1980-х годов Alfa Romeo внедрила эту технологию в свои дорожные автомобили, чтобы улучшить их производительность и соответствовать более строгим нормам контроля выбросов.
В современном мире Alfa Romeo название «Twin Spark» обычно относится к двигателям с двойным зажиганием , установленным в автомобилях Alfa Romeo. 8-клапанный двигатель изначально устанавливался на Alfa Romeo 75, но также на 164 и 155. 16-клапанные двигатели появились в моделях 145 , 146 , 155, 156 , 147 , 166 , Alfa Romeo GTV & Spider и Alfa Romeo GT .
Серия TS — это все двухкамерные 4-цилиндровые рядные двигатели. Оригинальный 8-клапанный двигатель был получен из семейства Twin Cam компании Alfa и имел блок + головку из легкого сплава (алюминиевый сплав с кремниевым усилением), железные гильзы цилиндров с мокрым охлаждением , а распредвалы приводились в действие одной дуплексной цепью газораспределительного механизма. Таким образом, конструкция похожа на конструкцию более ранних и известных двигателей Alfa Romeo Twin Cam , но с более узким углом клапана и двойным зажиганием в этой модели.
Более поздние 16-клапанные двигатели были частью модульной серии двигателей Fiat " Pratola Serra " (семейство B) [ требуется ссылка ] и имели более тяжелый чугунный блок двигателя с головкой из сплава, а распределительные валы имели ременной привод. Название Twin Spark происходит от того факта, что на цилиндр приходится две свечи зажигания. Он был чугунным из-за более высокой прочности балки, меньшей сложности и, следовательно, более низких производственных затрат. Когда эти двигатели были новыми, они отличались высокой эффективностью, что демонстрировалось BMEP (средним эффективным давлением тормоза), оказываемым на головки поршней.
Две свечи зажигания на двигателях 8V Alfa Twin Spark срабатывают одновременно и симметрично расположены вокруг вертикальной линии, проходящей через центры впускного и выпускного клапанов. Фронт пламени проходит меньшее расстояние, что позволяет использовать меньшее опережение зажигания. Кроме того, для лучшей экономии топлива можно использовать более бедные смеси. Двигатель 8V также имеет 8 одинаковых свечей зажигания. Нет места для центрально расположенной свечи зажигания из-за конструкции с 2 клапанами, которая использует довольно большой впускной клапан диаметром 44 мм на двигателе 2.0. На более новых моделях, использующих двигатель 8V, система также использует популярную систему холостой искры (также используемую в Ford EDIS), объединяющую одну катушку для 2 свечей на противофазных родственных цилиндрах, таких как 1-4, 2-3 на 4-цилиндровом двигателе.
На двигателях Alfa 16V Twin Spark одна свеча зажигания идеально расположена в центре цилиндра, как это принято практически во всех двигателях с многоклапанной конфигурацией. Для того чтобы разместить вторую свечу зажигания в 4-клапанной камере сгорания, свеча зажигания меньшего диаметра расположена на самом краю камеры сгорания между впускным и выпускным клапаном. Расположение дополнительной свечи означает, что ее влияние на максимальную производительность незначительно. Однако двигатель способен плавно работать на холостом ходу в очень бедных условиях (до 18:1 AFR), это говорит о том, что дополнительная свеча здесь для повышения эффективности сгорания при небольших нагрузках. Следующее поколение Alfa four, двигатели JTS потеряли вторые свечи, получили прямой впрыск и повышенную производительность.
Двигатели TS 16V, 1.6, 1.8 и 2.0, все используют свечи зажигания с платиновым электродом с длительным сроком службы диаметром 10 мм и 14 мм на цилиндр. Интервал замены свечей зажигания составляет 100 000 километров (62 000 миль).
Двигатель с 16 клапанами имеет индивидуальное зажигание «катушка над свечой», где момент зажигания контролируется непосредственно системой управления двигателем Bosch, при этом каждая катушка одновременно зажигает две свечи зажигания. На более ранних двигателях CF1 и CF2 с 16 клапанами каждая катушка зажигала свечу под ней и (через короткий провод свечи) свечу в другом цилиндре, который был сдвинут по фазе на 360° относительно вращения коленчатого вала (т. е. одна катушка зажигала свечу зажигания в цилиндре, приближающемся к верхней точке такта сжатия, а также свечу зажигания в цилиндре, приближающемся к верхней точке такта выпуска (в 4-цилиндровом 4-тактном двигателе с 180° коленчатым кривошипом поршни 1 и 4 и поршни 2 и 3 поднимаются и опускаются парами). Таким образом, в этой конфигурации каждая катушка обслуживает две свечи зажигания, и каждый цилиндр обслуживается двумя катушками. В случае отказа катушки одна из двух свечей все равно будет работать.
Системы зажигания, которые зажигают свечу в цилиндре на такте выпуска, называются системами зажигания с пустой искрой; поскольку искра ничего не зажигает и поэтому «тратится впустую». Системы с пустой искрой обычно используются в целях экономии производства, поскольку требуется вдвое меньше катушек (которые, следовательно, должны зажигаться в два раза чаще), например, четырехцилиндровый четырехтактный двигатель (с одной свечой на цилиндр) требует только 2 катушек, поочередно зажигающихся каждые 180° поворота коленчатого вала, каждая катушка зажигается каждые 360° поворота кривошипа, чтобы зажечь все четыре цилиндра. В 16-клапанном Twin Spark для восьми свечей требуются 4 катушки, поэтому экономия производства вряд ли была фактором принятия системы с пустой искрой.
На более позднем CF3 (2001 г. по стандарту выбросов Euro 3) 16v TS четыре катушки зажигают обе свечи зажигания в одном цилиндре (то есть не 1 и 4 и 2 и 3 как пары), и не могут быть бесполезной системой искры. Потенциальные преимущества каждой катушки, связанной с одним цилиндром, следующие: уменьшение частоты зажигания вдвое - катушке требуется зажигаться только каждые 720° поворота коленчатого вала, а не каждые 360° поворота коленчатого вала. Это удвоит время насыщения катушки, снизит нагрузку на катушку и улучшит качество искры на высоких оборотах. Некоторые системы управления двигателем Bosch имеют возможность опережать и задерживать момент зажигания в отдельных цилиндрах, что было бы невозможно в конфигурациях CF1 и CF2, поскольку каждый цилиндр обслуживается двумя катушками, но может использоваться в настройке CF3.
Двигатели также оснащены двумя другими устройствами для повышения производительности в процессе эксплуатации, вариатором фаз распределительного вала и регулируемым впускным коллектором (или модульным впускным коллектором на языке Alfaspeak) на более поздних (пластиковая крышка кулачка) 1,8- и 2,0-литровых версиях. При использовании обеих этих регулируемых систем они контролируются совместно с помощью ЭБУ Bosch Motronic Engine Management в зависимости от оборотов, нагрузки и положения дроссельной заслонки. Согласно документации по электронному обслуживанию Fiat Auto SpA DTE для 156 Twin Spark (1,8/2,0):
" Для оптимизации количества воздуха, всасываемого в двигатель, блок управления проверяет: синхронизацию впуска в двух угловых положениях (и) геометрию впускных каналов в двух длинах (только 1,8/2,0 TS). При максимальной скорости крутящего момента блок управления устанавливает фазу "открыто": кулачок выдвинут на 25°, впускной корпус длинные каналы (только 1,8/2,0 TS). При максимальной мощности блок управления устанавливает фазу "закрыто": кулачок в нормальном положении, впускной короб с короткими каналами. На холостом ходу блок управления устанавливает фазу "закрыто": кулачок в нормальном положении и впускной короб с короткими каналами. В других рабочих условиях двигателя блок управления выбирает наиболее подходящую конфигурацию для оптимизации производительности - расхода - выбросов. Во время работы на повышенных оборотах впускные каналы коробки всегда короткие. " [2]
Опережение впускного распредвала открывает и закрывает впускные клапаны раньше во впускном цикле. Это позволяет заполнять цилиндры смесью воздуха и топлива начинать и заканчивать раньше в переднем положении, таким образом, сжимая смесь раньше. Или фаза сжатия может начинаться позже (в не переднем положении кулачка) за счет задержки закрытия впускного клапана. Фактическое сжатие газов может начаться только после закрытия впускных клапанов, поэтому, изменяя момент закрытия впускного клапана (с помощью вариатора), можно уменьшить эффективную степень сжатия в не переднем положении. Это имеет преимущества как способ уменьшить эффективную степень сжатия, но при этом сохранить степень расширения как прежде, чтобы снизить механические потери фазы сжатия. Когда впускной клапан также открывается раньше по отношению к закрытию выпускных клапанов, перекрытие клапанов (период, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты) также увеличивается в этом режиме. Это способствует эффекту продувки выходящего выхлопа, что вызывает частичное разрежение в цилиндре, что дополнительно способствует заполнению цилиндра свежим зарядом. Кроме того, это увеличенное перекрытие может привести к тому, что часть выхлопных газов будет попадать обратно в систему, что приведет к ее работе по принципу внутренней системы рециркуляции отработавших газов.
Как и в случае с аналогичными системами фазировки впускного кулачка, такими как BMW VANOS, фазировка возвращается в запаздывающее состояние на более высоких оборотах для повышения мощности и эффективности, поскольку динамика впускного газа изменяется с оборотами. Короткие впускные каналы настраиваются на более высокую частоту и, таким образом, на более короткую волну давления впускного канала.
В двигателях 16V вариатор распредвала используется для улучшения производительности/выбросов, но также может быть источником распространенной проблемы «дизельного шума», часто наблюдаемой на моделях с большим пробегом, в которых использовались более ранние внутренние части вариатора. Та же система вариатора также используется во многих двигателях Fiat / Lancia , например, в 5-цилиндровом двигателе Lancia Kappa , некоторых двигателях Fiat Bravo / Fiat Marea , моделях Fiat Barchetta , Fiat Coupe , Fiat Stilo и т. д.
Модульный впускной коллектор Alfa Romeo — это регулируемая система впуска , устанавливаемая на более поздние двигатели CF2 объемом 1,8 и 2,0 литра Twin Spark. [ требуется ссылка ] Он работает путем переключения между двумя отдельными воздухозаборными каналами разной длины (по одной паре на каждый цилиндр), чтобы либо укоротить, либо удлинить путь от конца впускного канала (внутри камеры) до впускных клапанов. Система представляет собой вакуумный сервопривод коллектора и напрямую управляется системой управления двигателем Bosch, как описано выше. Настроенные впускные каналы работают, используя гармоники, создаваемые во впускном тракте/канале открытием и закрытием впускных клапанов и потоком газа во время цикла впуска. Каждый канал фактически является скоростным стеком , который отражает положительную волну давления обратно вниз по впускному каналу, чтобы максимизировать заполнение цилиндра смесью топлива и воздуха. Диапазон оборотов, в котором волна давления достигает открытых впускных клапанов и может помочь в заполнении цилиндра, задается длиной бегунка и является относительно узким. Перестановка между бегунками разной длины расширяет диапазон оборотов, в котором достигаются преимущества настроенных впускных бегунков, что приводит к более плоской кривой крутящего момента и, следовательно, большей мощности во всем диапазоне оборотов.
Кроме того, воздушный поток в стандартной впускной трубе между дроссельной заслонкой и коробкой также был максимизирован. Это включает в себя «впускную трубу» на конце впускной трубы внутри коробки (часто называемую «конусом» Альфисти), которая предназначена для улучшения воздушного потока и дозирования топлива за счет снижения турбулентности (и может отражать положительные волны давления обратно вниз по впускной трубе). Существует много дискуссий об улучшении производительности путем удаления трубы или «деконуса», как его часто называют, [ необходима ссылка ], поскольку некоторые считают, что труба ограничивает воздушный поток из-за своего малого входного поперечного сечения. Хотя «деконус» приводит к улучшению входного поперечного сечения, любое преимущество, вероятно, будет компенсировано «эффектом защемления» нерадиусного впуска, который составляет 0,6 - 0,5 эффективности радиуса трубы на том же диаметре впуска [3]
Изменяемые фазы газораспределения дали двигателю Twin Spark очень хорошую производительность для его кубатуры, но это одно из слабых мест 16-клапанного двигателя. Оригинальный вариатор , который управляет фазами газораспределения, подвержен износу или заклиниванию, хотя сменная деталь имеет другой номер детали и имеет повышенную надежность. Симптомами являются небольшая потеря производительности и дизельный грохот сверху двигателя, который появляется при запуске и постепенно длится дольше. [4] Поэтому рекомендуется заменить вариатор независимо от его видимого состояния при замене ремня ГРМ на 36 000 миль (60 000 км). Проблема вариатора нечасто встречается в более ранней версии 8V Twin Spark, так как в них используется другой тип системы вариатора фаз газораспределения, это также касается более поздних версий 16v, используемых в Alfa Romeo 156 и 147, где был устранен слабый вариатор.
приложения:
Приложения:
