Alfa Romeo Twin Spark -moottori
| Alfa Romeo Twin Spark | |
|---|---|
| |
| Automerkit ja mallit, joissa käytetty | Alfa Romeo 75 Alfa Romeo 164 Alfa Romeo 145 Alfa Romeo 146 Alfa Romeo 155 Alfa Romeo 156 Alfa Romeo GTV Alfa Romeo Spider Alfa Romeo 147 Alfa Romeo 166 |
| Käyttöaika | 1987– |
| Tyyppi | DOHC R4 |
| Sylinterimitat | |
| Iskutilavuus | 1371 - 1995 cm3 |
| Venttiilien lukumäärä | 8 tai 16 |
| Puristussuhde | - |
| Teho | 76 kW (103 hv) - 114 kW (155 hv) |
| Vääntömomentti | 146-190 Nm |
| Materiaali | Kevytmetallinen sylinterikansi ja lohko tai kevytmetallinen sylinterikansi ja valurautainen lohko |
| Polttoaineensyöttö- järjestelmä | Bosch |
| Öljytilavuus | n. 4,4 litraa |
| Sytytysjärjestys | 1-3-2-4 |
Alfa Romeo Twin Spark (TS) moottorit kehitettiin Alfan toimesta 80-luvun alkupuolella. Twin Spark -nimi tarkoittaa kahta sytytystulppaa per sylinteri. Tekniikkaa käytettiin ensimmäisen kerran ALFA Grand Prix -autossa vuonna 1914.[1] Tuolloin kahden sytytystulpan tärkein funktio oli pitää moottori toimintakykyisenä, vaikka toinen tulpista pimenisi. 1960-luvun alussa Twin Spark -tekniikkaa käytettiin moottorin suorituskyvyn parantamiseen merkin kilpa-autoissa TZ ja GTA. 1980-luvun puolivälissä Alfa Romeo sisällytti tämän tekniikan maantieautoihinsa parantaakseen niiden suorituskykyä ja noudattaakseen tiukempia päästörajoituksia. Moottori esiteltiin vuoden 1986 Alfa Romeo 164 -mallissa.
Sisällysluettelo
Twin Spark -moottorit[muokkaa]
Kaikki TS-moottorit ovat 4-sylinterisiä rivimoottoreita varustettuna kahdella sylinterikannen yläpuolisella nokka-akselilla ja niissä on joko 8 tai 16 venttiiliä. Vaihto 8-venttiilisestä moottorista 16-venttiiliseen tapahtui Alfa Romeo 155 -mallin faceliftin yhteydessä keväällä 1995. Alkuperäinen 8-venttiilinen moottori johdettiin Alfan Twin Cam -perheestä ja sen sylinterilohko ja -kansi olivat kevytmetalliseosta (piillä tehostettu alumiiniseos), rautaisilla märillä sylinteriputkilla. Nokka-akseleita ohjattiin yhdellä duplex-jakoketjulla. Rakenne on samanlainen kuin aikaisemmissa Alfa Romeo Twin Cam -moottoreissa, mutta TS-moottorissa on kapeampi venttiilikulma ja kaksoissytytys.
Myöhemmät 16-venttiiliset moottorit olivat osa Fiatin modulaarista Pratola Serra (B-perhe) -moottorisarjaa.[2] Niissä oli raskaampi valurautainen sylinterilohko, kevytmetallikansi ja nokka-akselit olivat hihnavetoisia.
8-venttiilisten Alfa Twin Spark -moottoreiden kaksi sytytystulppaa sijaitsevat symmetrisesti sylinterikannen pituussuuntaisella linjalla, imu- ja pakoventtiilien molemmin puolin. 8V-moottorissa on 8 identtistä sytytystulppaa, sytytysvuorossa olevan sylinterin molemmat tulpat antavat kipinän yhtaikaa. Keskelle sijoitetulle sytytystulpalle ei ole tilaa, koska 2-venttiilinen rakenne käyttää 2.0-moottorissa melko suurta 44 mm:n imuventtiiliä. Järjestelmän etuna on, että palorintaman etuosalla on vähemmän matkaa kuljettavanaan, mikä mahdollistaa pienemmän sytytysennakon käytön. Moottori myös sietää laihoja polttoaineseoksia, jolloin päästään parempaan polttoainetalouteen. Joissain myöhemmissä 8V-moottoreissa on hukkakipinäjärjestelmä. Siinä yksi sytytyspuola on yhdistetty kahden, toisiinsa nähden työkierron vastakkaista tahtia tekevien sylintereiden tulpille, esim. 1-4 ja 2-3 (sylinteri 1 on puristus- ja sylinteri 4 pakotahdissa).
Alfa 16V Twin Spark -moottoreissa yksi sytytystulppa on ihanteellisesti sijoitettu sylinterikannen palotilan keskelle, kuten on yleistä käytännössä kaikissa moniventtiilisissä moottoreissa. Toisen sytytystulpan sijoittamiseksi 4-venttiiliiseen palotilaan, halkaisijaltaan pienempi sytytystulppa on sijoitettu aivan palotilan reunaan imu- ja pakoventtiilin väliin. Lisätulpan sijainnin johdosta sen vaikutus maksimaaliseen suorituskykyyn on marginaalinen. Kuitenkin moottori pystyy käymään tasaisesti joutokäynnillä erittäin laihoilla seosuhteilla (jopa 18:1 AFR), joten lisätulppa pystyy parantamaan palamistehokkuutta kevyillä kuormilla. Seuraavan sukupolven 4-sylinteriset JTS-moottorit menettivät toiset tulppansa, saivat suoraruiskutuksen ja paransivat suorituskykyään.
TS 16V -moottorit, 1.6, 1.8 ja 2.0, käyttävät kaikki halkaisijaltaan 10 mm ja 14 mm pitkäikäistä platinaelektrodisytytystulppaa sylinteriä kohden. Sytytystulppien vaihtoväli on 100 000 kilometriä.
Alfa Romeo 75, 8V Twin Spark
Twin Spark 16V palotila
Twin Spark 16V, vanhempi
Twin Spark 1.6L 16V
16-venttiilisessä moottorissa on yksilöllinen suorasytytys, jossa sytytyksen ajoitusta ohjaa suoraan Boschin moottorinhallintajärjestelmä, ja jokainen puola sytyttää kaksi sytytystulppaa samanaikaisesti. Aiemmissa CF1- ja CF2-16-venttiilimoottoreissa kumpikin puola sytytti alapuolellaan olevan tulpan ja (lyhyen tulpan johdon kautta) tulpan toisessa sylinterissä, joka oli kampiakselin kierrosvaiheessa 360° (eli yksi puola laukaisi sytytystulpan sylinterissä, joka on lähellä puristustahdin yläkuolokohtaa ja myös sylinterissä joka on lähellä pakotahdin yläkuolokohtaa) (4-sylinterisessä 4-tahtimoottorissa, jossa 180° kampikulma, männät 1 ja 4 sekä männät 2 ja 3 nousevat ja laskevat pareina). Tässä kokoonpanossa jokainen puola palvelee kahta sytytystulppaa ja jokaista sylinteriä palvelee kaksi puolaa. Puolan vikaantuessa toinen kahdesta tulpasta toimisi edelleen.
Sytytysjärjestelmiä, jotka laukaisevat tulpan sylinterissä sen pakotahdilla, kutsutaan hukkakipinäjärjestelmäksi; koska kipinä ei sytytä mitään ja se on mennyt hukkaan. Hukkakipinäjärjestelmiä käytetään yleensä tuotantotaloudellisista syistä, koska sytytyspuolia tarvitaan puolet vähemmän kuin suorasytytysjärjestelmissä joissa jokaiselle tulpalle on oma puolansa. Tavanomaisessa 4-sylinterisen moottorin hukkakipinäjärjestelmässä on kaksi puolaa, jotka laukaisevat kipinän vuorotellen jokaisella 180° kampiakselin kierroksella. 16 Valve Twin Sparkissa kahdeksan tulppaa vaativat 4 puolaa, joten tuotannon taloudellisuus ei todennäköisesti vaikuttanut hukkakipinäjärjestelmän valintaan. Tämän järjestelmän haittana on puolan lyhyt latautumisaika, koska ne joutuvat laukaisemaan kipinän kaksi kertaa niin monta kertaa kuin puola-per-tulppa-järjestelmät.
Myöhemmässä CF3:ssa (2001 Euro 3 -päästöstandardilla) 16v TS:n neljä puolaa sytyttävät molemmat sytytystulpat yhdessä sylinterissä. Tällöin puolan vaaditaan laukaisemaan kipinä vain joka 720° kampiakselin kierroksella, jokaisen 360° kampiakselin kierroksen sijaan. Tämä kaksinkertaistaa puolan lataantumisajan, vähentäen käämin kuormitusta ja parantaen kipinän laatua korkeilla kierrosluvuilla. Joillakin Boschin moottorinhallintajärjestelmillä on kyky aikaistaa ja viivästyttää sytytyksen ajoitusta yksittäisissä sylintereissä, mikä olisi mahdotonta CF1- ja CF2-kokoonpanoissa, koska jokaista sylinteriä palvelee kaksi sytytyspuolaa, mutta sitä voitaisiin käyttää CF3-asetuksissa.
Moottoreissa on myös kaksi toimilaitetta, jotka parantavat sen suorituskykyä käytössä, nokka-akselin vaihemuuttaja (Camshaft Phase Variator) ja myöhemmissä 1,8- ja 2,0-litraisissa versioissa (muovinen venttiilikoppa) säädettävä imusarjan pituus (Modular Inlet Manifold). Kun molemmat säädettävät järjestelmät ovat käytössä, niitä ohjataan samanaikaisesti Bosch Motronic -moottorinohjausjärjestelmällä kierrosluvun, kuormituksen ja kaasuläpän asennon perusteella.
Säädettävä venttiilien ajoitus[muokkaa]
Venttiilien ajoituksen muunnin (engl. phase variator) säätää imunokka-akselin kulmaa (vaihe), jotta venttiileiden auki ja kiinnioloaikaa voidaan aikaistaa tai myöhäistää tietyillä moottorin kierrosluvuilla. Nokka-akselin kulmaa voidaan muuttaa vanhemmissa koneissa 30 astetta ja uusimmissa 25 astetta. Venttiilinajoitin oli ensimmäistä kertaa käytössä vuonna 1980 Yhdysvaltain markkinoilla myynnissä olleissa Alfa Romeo Spidereissa.
Ajoittimen toimintaa ohjaillaan moottoriöljyn virtauksella ajoitinlaiteyksikköön. Öljynvirtausta ohjaillaan elektro-mekaanisella solenoidilla, joka on sijoitettu imusarjan päälle moottorin taakse. Solenoidi on kiinni-asennossa tyhjäkäynnillä estäen näin öljyvirran kulun ajoittimelle. Kun moottorin kierrosluku nousee tyhjäkäynnistä, solenoidi aktivoituu ja öljy virtaa moottorin kannessa olevaan ajoittimeen. Tämä aiheuttaa ajoittimen vaiheen muutoksen.
Ajoitin menee pois aktiivitilasta kun moottori nousee korkeille "täysteho" kierroksille eli noin 3500-4000 kierrosta/min. Näin nokka-akselin toimintaa saadaan aikaistettua.
Muuttuvapituuksinen imusarja[muokkaa]
Muuttuvapituuksisen imusarjan kontrolliyksikkö saa aikaan imusarjan lyhentymisen kun tietty moottorin kierrosluku saavutetaan. Pääperiaatteltaan imusarja on säädetty niin, että toimiessaan ideaalitaajuudella venttiileiden suhteen, se auttaa saamaan tasaisen ilmanvirtauksen ja täyttämään sylinterit tehokkaammin.
Lähteet[muokkaa]
- ↑ Elliott Hughes: Ten great Italian engines from Alfa Romeo and Maserati – Magneto magazine, 24. maaliskuu 2022. Viitattu: 21. elokuu 2022.
- ↑ Alfa Romeo Twin Spark engines, those with the “double spark plug” – tekdeeps.com, 20. elokuu 2021. Viitattu: 28. elokuu 2022.
