Что такое twin spark? Это система зажигания, которой часто хвалятся менеджеры в салонах Мерседес и Хонда. Но откуда это система пришла в автопром? Чем реально отличается система от обыкновенного зажигания? Какие плюсы и минусы есть у зажигания? Обо всем по порядку разберемся вместе.
История появления
На звание twin spark переводится как двойная искра. Подобную технологию использовали с самого начала эпохи машиностроения. Вот только использовалась схема не в автопроме, а в авиационной промышленности.
Авиационный двигатель с двойного зажигания
В цилиндры двигателей внутреннего сгорания самолетов устанавливали две свечи зажигания с целью увеличения надежности конструкции. На высоте проблема с пониженным давлением иногда гасила искру прямо в двигателе. Нерабочий двигатель в авиастроении это смерть пилота и пассажиров. Поэтому и было решено использовать две свечи, на случай если одной искры будет недостаточно. Позже было выяснено, что система предполагает так же экономии довольно дорогого авиационного топлива и повышение мощности при одинаковых габаритах двигателя.
В 1914 году в ходе небольшого эксперимента концерн Alfa использовал методику для создания гоночного автомобиля. Попытка оказалась удачной и с тех пор все машины знаменитой марки Alfa Romeo выпускаются с двойной системой зажигания. Позже к подобному опыту преобщились многие мировые автоконцерны. В России наиболее распространены марки Мерседес и Хонда. Разумеется, что использовалась не точная копия системы. Конструкторы просто позаимствовали идею, доработав конструкцию. Применение системы стало возможно в рамках автомобиля без какой-либо опасности для водителя.
Принцип работы системы
Вспомним, как работает классический цикл двигателя внутреннего сгорания, и на его основе рассмотрим как работает twin spark.
- На первом этапе происходит впрыск топлива. Учебник 7 класса наивно твердит, что цилиндр полностью заполняется бензином, но это неэкономично. Для начала цикла достаточно одной капли топлива с воздухом.
- Топливно-воздушная смесь сжимается. В результате максимально увеличивается внутренняя энергия смеси за счет повышения давления.
- За счет искры, которую производит свеча зажигания, происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. В процессе сгорания смесь расширяется, выталкивая поршень, который в первой фазе максимально уменьшил заполненный объем.
- Поршень возвращается на свое место благодаря шатунному механизму, и цикл повторяется снова.
Схема работы 4-х тактного двигателя
Если говорить конкретно о схеме twin spark, то система совершенствует фазу воспламенения и совершения работы двигателя, то есть третью фазу. Две свечи располагаются таким образом, чтобы поджечь смесь с двух разных сторон. Как итог весь объем цилиндра воспламеняется мгновенно. Это делает двигатель мощнее. При этом концентрация топлива, необходимая для воспламенения становится меньше, то есть появляется возможность экономить на топливе. За счет полученных преимуществ система и получила свое распространение.
Преимущества твин спарк
- Огромным преимуществом является повышение мощности двигателя. Как результат машины Alfa Romeo знамениты на весь мир своими машинами. Это скорость и надежность в одном флаконе. Специально для контроля распределения продуктов сгорания, существует второй распредвал. Эта деталь позволяет всю возможную работу направить на поворот оси двигателя, не упуская и крупицы мощности.
- Надежность. Свечи специально располагаются так, чтобы вторая искра подавалась в цилиндр с небольшой задержкой. Это предохраняет двигатель от взрыва. Чтобы дополнительно усилить конструкцию используются утолщенные стенки цилиндров и детали из лучших сортов стали.
- Компактность. За счет увеличения мощности, поршень проворачивается быстрее. Уменьшается угол поворота шатуна, в результате двигатель внутреннего сгорания с двойной системой зажигания занимает меньше места под капотом автомобиля. Необходимость двух свечей на цилиндр не добавляет больших объемов устройству. Так же не препятствует уменьшению двигателя и второй распределительный вал.
Использование системы twin spark в автомобиле Alfa Roveo
Недостатки системы
Мощность
Любая система имеет ряд недостатков и твин спарк не исключение. Поговорим о наиболее очевидном из них. Что произойдет, если к машине приделать двигатель от самолета? Автомобиль развалится в дороге, так как система жесткости корпуса и запрос прочности деталей не предполагает использование таких мощностей. Действительность такова, что конструкции, которая в полной мере смогла бы использовать принцип работы twin spark, просто не существует.
Современные машиностроительные концерны пытаются увеличивать жесткость ходовой части. Но с другой стороны имеется тенденция использования хрупкого корпуса авто для уменьшения последствий аварий. Это значит, что в ближайшее время полностью раскрыть потенциал системы не получится. И не известно получится ли когда-либо создать подобную конструкцию.
Ремонт
Вряд ли это касается пользователей автомобиля, поэтому поговорим о более насущных проблемах. Первая из них это ремонт. Ремонтировать автомобиль с двойной системой зажигания очень дорого. В обычной СТО мастера даже притрагиваться к фирменной системе не станут. А это означает, что все техобслуживание придется проводить в фирменных салонах.
В особенности часто страдает ремень ГРМ. При этом сам по себе двигатель имеет большой вес, что снова затрудняет обслуживание автомобиля. Отдельно нужно отметить двойную систему зажигания, которую дороже заменить, чем традиционную систему. Небольшой прибавкой к тратам станет двойной набор свечей зажигания.
Для двигателей с твин парк не получится использовать стандартный набор запчастей, поскольку все детали здесь выполняются по отдельной технологии с повышенной степенью надежности. Зачем это нужно – говорилось ранее. Использование деталей с других двигателей, во-первых, крайне неразумно, поскольку конструкция это не предполагает. Но если вдруг какой-то умелец сумел приладить к двигателю с устройством twin spark обычную деталь, то в лучшем случае на следующей неделе автомобиль придется ремонтировать снова
С другой стороны, двигатели сгорания с твин спарк это устройства для машин бизнес-класса. А значит, приобретают такие автомобили достаточно обеспеченные люди, которым не принципиальна цена обслуживания машины. Тем более, что ломается система кране редка. Надежность двигателя с двойной системой зажигания сравнима с надежностью самолета. Поэтому на выходе мы имеем просто качественную надежную систему, достаточно дорогую в обслуживании.
Некоторые критики отмечают особую шумность двигателя. И это правда, при сравнительно одинаковых мощностях, система с твин спарком более шумная, поскольку выхлоп происходит резче, газы движутся быстрее, что создает более громкий звук. Но это не недостаток, а скорее особенность, за которую многие и любят Alfa Romeo. Многие водители небезосновательно полагают шум мотора признаком мощности системы в целом.
Двигатель Alfa Romeo, который мы будем разбирать, относится к семейству моторов Twin Spark. Twin Spark переводится как «двойная искра». У этих бензиновых двигателей действительно две две свечи зажигания на каждый цилиндр. Вообще, инженеры Alfa Romeo еще в 1914 году создали гоночный двигатель с двумя свечами на цилиндр.
К подобному решению для автоспортивных двигателей они вернулись в 1960-е, а в 1986 году представили серийные моторы с удвоенным количеством свечей. Ради того, чтобы вписать свои двигатели в более жесткие экологические нормы. Чисто технически две свечи зажигания, обеспечивающие две последовательные или одновременные искры, позволяют бензиновому двигателю успешно работать на довольно бедной смеси. Также две свечи зажигания увеличивают скорость сгорания топливовоздушной смеси, а, значит, можно уменьшать угол опережения зажигания, что дает некоторый выигрыш в мощности.
Все массовые серийные итальянские двигатели с технологией Twin Spark были 4-цилиндровыми, рабочим объемом от 1,4 до 2,0 литров. Первые были с одним распредвалом и двумя клапанами на цилиндр. Самые поздние были 16-клапанными. Среди них были двигатели с чугунными блоками и цепным приводом ГРМ.
Мы разберем одну из последних версий двигателя Twin Spark – 2-литровый двигатель (AR32310), снятый с Alfa Romeo 156 2001 года выпуска.
На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть разборку 150-сильного двигателя 2.0 Twin Spark последнего образца, соответствующего нормам Евро-3. Этот двигатель был снят с Alfa Romeo 156 2001 года выпуска.
Двигатель Alfa Romeo не заводится
Капризный двигатель Alfa Romeo может не заводится по ряду причин: из-за выхода из строя датчика положения коленвала, датчика температуры охлаждающей жидкости или неисправности антенны иммобилайзера. Проще всего диагностируется неисправность датчика коленвала: загорается Check Engine и мотор не заводится только на горячую.
Дроссельная заслонка
Третья модификация 16-клапанных двигателей Twin Spark появилась в 2000 году. Одно из отличий – электронная дроссельная заслонка.
Выбрать и купить дроссельную заслонку для двигателя для Alfa Romeo вы можете в каталоге на нашем сайте.
Плавают обороты при выбеге на нейтральной передаче
Если обороты двигателя Twin Spark начинают плавать при езде накатом на нейтралке, то нужно проверить клапан вентиляции картерных газов. Он расположен с обратной стороны дроссельной заслонки. В клапане ослабевает пружинка или засоряется. Из-за этого нарушается регулирование разряжения картерных газов. Клапан можно купить и поменять целиком. Но также сработает и такой ход, как чистка и разгибание пружинки. Правда, такой ремонт поможет на полгода-год, потом обороты снова начнут плавать по той же причине.
Если двигатель 2.0 Twin Spark держит повышенные холостые обороты, то причиной может быть неисправность датчика массового расхода топлива (ДМРВ) или датчика температуры антифриза. Также при неисправном расходомере мотор может слабо тянуть на холодную или издавать хлопки при резком нажатии акселератора.
Впускной коллектор
На двигателях Twin Spark объемом 1.8 и 2.0 литра используется впускной коллектор изменяемой длины. Это относится к поздним версиям моторов, которые отличаются пластиковыми клапанными крышками.
До средних оборотов (до 2800 об/мин) воздух поступает по коротким каналам коллектора. На средних оборотах (от 2800 до 5200 об/мин) воздух направляется по длинным каналам, что облегчает наполнение цилиндров за счет резонанса и ускорения потока. На оборотах выше 5200 об/мин воздух снова переключается на короткие каналы, чтобы обеспечить минимальное сопротивление потоку и снизить разряжение во впуске.
Управление заслонками геометрии впускного коллектора осуществляется вакуумной системой по командам электроники. Система в целом надежна, но бывают случаи заклинивания штока или утечек вакуума.
Свечи зажигания
На 16-клапанных моторах Twin Spark устанавливаются свечи диаметром 14 и 10 мм. 14-мм свечи стоят по центру купола камеры сгорания. 10-мм свечи стоят сбоку камеры сгорания. В разработке системы «двойной искры» итальянцам помогали японцы из компании NGK. Каких-то особых проблем и неполадок система Twin Spark не вызывает. Разве что, приходится покупать вдвое больше свечей.
Катушки зажигания
До 2000 года на 16-клапанных двигателях Twin Spark применялись четыре смежные катушки зажигания. То есть, одна катушка зажигания давала «рабочую» искру на одной свече в одном цилиндре в конце такта сжатия и «холостую» искру на одной свече в другом цилиндре в конце такта выпуска. Любопытно, что при такой схеме двигатель продолжал относительно неплохо работать при выходе их строя одной из катушек. Однако такая схема работы увеличивает нагрузку на катушки: они должны давать искру каждые 360° оборота коленвала.
У нас в наличии много катушек зажигания. Выбрать и купить катушки зажигания для Alfa Romeo вы можете в нашем каталоге.
С 2000 года каждый цилиндр получил индивидуальные катушки зажигания. Одна катушка давала искру на обоих свечах одного из цилиндров. В таком режиме работы катушки дают искру каждые 720° оборота коленвала (напомним, что все 4 рабочих такта двигателя совершаются за 2 оборота коленвала) и появляется возможность управлять углом опережения зажигания.
Ремень ГРМ
Ремень ГРМ нужно проверять каждые 60 000 км, а менять с интервалом в 115 000 км или раз в 5 лет. Специалисты советуют вдвое сократить интервал замены ремня ГРМ, т.к. считают его слишком нежным.
В механизме ГРМ на двигателях Twin Spark них нет меток нигде. Для правильного совмещения валов нужно пользоваться специальными фиксаторами валов.
Балансирные валы
Только на 2-литровых модификациях двигателя Alfa Romeo Twin Spark используются балансирные валы. Они приводятся отдельным зубчатым ремнем (60620443). Ремень балансиров тоже нужно менять с интервалом в 115 000 км. По сути его обрыв ничем двигателю не грозит. Немало 2-литровых Twin Spark вообще ездят без ремня привода балансиров. Однако при обрыве он может попасть под ремень ГРМ, и тогда двигатель получит «капитальные» повреждения.
ГБЦ
У 16-клапанных двигателей Twin Spark одинаковые ГБЦ, однако есть различия по распредвалам – по профилю кулачков. На старших двигателях 1.8 и 2.0 литра распредвалы одинаковые. Привод клапанов осуществляется гидрокомпенсаторами, помещенными в толкатели-стаканчики. Это стандартная схема для двигателя, рассчитанного на высокие обороты, т.к. в приводе клапанов отсутствуют лишние массы – рокеры.
Однако там, где нет рокеров, нет и роликов. Поэтому трение между кулачками и стаканчиками значительное. Гидрокомпенсаторы высоко выступают из колодцев, поэтому склонны подклинивать из-за боковых нагрузок. Изношенный гидрокомпенсатор издает четкий ритмичный звук. Менять его следует незамедлительно, т.к. соответствующий кулачок распредвала начинает изнашиваться и гнать стружку. В целом, распредвалы к двигателям Twin Spark пользуются устойчивым спросом.
Часто моторы Twin Spark подводит качество изготовления: направляющие клапанов и сами распредвалы не очень-то удачные и долговечные.
Выбрать и купить ГБЦ (головку блока цилиндров) для двигателя для Alfa Romeo вы можете в каталоге на нашем сайте.
Фазовращатель
Фазовращатель устанавливается на впускном распредвале всех двигателей Twin Spark с 1998 года. Конструктивно гидромеханическая муфта напоминает муфту на двигателях Volvo (о которых мы уже рассказывали). Смещение шкива впускного распредвала осуществляется поршнем, который на косых шлицах проворачивает корпус муфты.
Муфта механизма изменения фаз газораспределения недолговечная. Она требует замены с регулярностью в 100 000 – 150 000 км пробега из-за износа шлицов вала и шестерен. Барахлящая муфта издает стрекочущий звук при работе двигателя. Но хуже всего, что через ее сальники уходит масло, которое должно поступать в ГБЦ.
В результате из-за низкого давления масла изнашиваются кулачки распредвалов. Сильно изношенный фазовращатель с ослабшей пружиной может стать причиной перескока ремня ГРМ.
Соленоидный клапан фазовращателя довольно живуч, но из-под него частенько течет масло.
Маслонасос
Маслонасос двигателей Twin Spark выходит из строя из-за малейших загрязнений. Снижение давления масла сказывается на ресурсе распредвалов и их вкладышах коленвала.
Поршни
Двигатель 2.0 Twin Spark под Евро-3 отличается от такого же мотора под Евро 2 поршнями. Разумеется, у более поздней и экологичной версии поршни легче, а поршневые кольца тоньше. Высота такого поршня – всего 51,3 мм. Для сравнения, у мотора 2.0 Twin Spark под Евро-2 высота поршня – 56,0 мм. Но есть еще более красочные величины: у двигателя 1.8 Twin Spark под Евро-2 и Евро-3 соответственно высота поршней составляет 60,15 и 50,45 мм соответственно.
На двигатель 2.0 Twin Spark можно поставить старые поршни при условии установки прокладки ГБЦ старого образца: ее высота (толщина) составляет 1,85 мм против 0,38 мм у двигателя для Евро-3.
Неудачная геометрия поршневой группы и кривошипа двигателя 2.0 Twin Spark
Двигатель 2.0 Twin Spark получился из 1,8-литрового мотора увеличением диаметра поршней всего на 1 мм (с 82 до 83 мм) и значительным увеличением хода поршня с 82,7 до 91 мм. Длина шатунов у этих двигателей одинаковая (145 мм). И так получилось, что в итоге геометрия двигателя 2.0 Twin Spark оказалась очень неподходящей для бензинового мотора. Есть такой важный параметр, как RS – отношение длины шатуна к ходу поршня (диаметру кривошипа). Так вот, если у 1.8-литрового мотора это соотношение равно классическому 1.75, то у 2-литрового – 1.59. Это характеристика даже не легкового, а тракторного дизеля.
Отсюда появляется куча технических проблем. Ход поршня изменили, шатуны оставили старые – поэтому шатун сильнее «раскачивает» «таблеточные» (т.е. с низкой высотой) поршни из стороны в сторону. А еще при низком параметре RS поршень испытывает очень резкие ускорения, что сильно нагружает весь кривошипно-шатунный механизм. На высоких оборотах такой двигатель испытывает колоссальные нагрузки от резкой смены ускорений, которые буквально колотят и бьют его коленвал.
Вероятно, ради смягчения таких побочных нагрузок итальянские инженеры были вынуждены использовать балансирные валы именно на 2.0-литровом Twin Spark. Ведь валы способны не только противодействовать массам, но и имеют приличную инерцию, смягчающую работу двигателя при резком нажатии и отпускании акселератора.
Жор масла
Все 2-литровые двигатели Twin Spark обладают немаленьким масляным аппетитом. По заводским данным, допустимый расход масла составляет до 1 литра на 1000 км. Но эта величина лишь прикрывает особенности этого мотора.
Жор масла провоцируется износом цилиндров и поршневых колец, закоксовывыванием маслосъемных колец. На моторах Twin Spark маслосъемные кольца коробчатого типа, с крохотными отверстиями для отвода масла. Если они забиваются, то масляный аппетит становится очень большим.
А на двигателях Twin Spark под Евро-3 высота маслосъемных колец уменьшена с 3 до 2 мм.
Одним словом, еженедельная проверка уровня масла на этих двигателях – обязательная необходимость.
ИТОГ
Именно двигатель Alfa Romeo 2.0 Twin Spark является самым недолговечным – все из-за очень неудачной геометрии кривошипно-шатунной группы, из-за которой он отправляется на капремонт едва добравшись до 250 000 км.
Выбрать и купить двигатель, навесное оборудование и любые запчасти для различных моделей Альфа Ромео 156, Альфа Ромео 147 , Альфа Ромео 159 и других вы можете в каталоге на нашем сайте. Здесь по ссылке вы найдете актуальный перечень конкретных автомобилей Альфа Ромео на разборке.
Twin Spark — система зажигания, при которой к каждому цилиндру автомобиля подводится две свечи зажигания. Система позаимствована с авиационных моторов. Изначально твин спарк появилась на автомобилях известного итальянского концерна Alfa Romeo. Внедрение «авиасистемы» должно было понизить расход топлива, рационально распределить мощность двигателя.
Twin spark
Twin spark появилась в начале XX века, а именно в 1914 году. В 1922 году Твин спарк попробовали установить на гоночную машину Alfa RL. Это позволило компании без увеличения объема двигателя повысить мощность двигателя.
На некоторое время совершенствование этой системы приостановилось. С начала 1960-х годов стартовал второй этап развития Твин спарк.
В восьмидесятые годы компания сумела внедрить Twin spark в серийное производство автомобилей. Это было обусловлено повышением мощности двигателя на основе стандартов по выбросу вредных отработанных газов.
Принцип работы
Сейчас система зажигания с двойными компонентами — Twin spark — применяется на всех транспортных средствах автопроизводителя Alfa Romeo. Главная конструктивная фишка такой системы — использование двух свечей. Эти свечи вдвоем поджигают рабочую смесь в каждом цилиндре. Твин спарк применялась на двигателях с 8-ми и 16-ти клапанами.
Первые движки Твин спарк не имели отличий от других производителей. Установка на автомобиль такой системы зажигания обеспечивала надежную работу двигателя при хорошей экономичности. Система предполагала что за рабочий цикл произойдет две вспышки, которые отделены несколькими долями секунд друг от друга.
Компания Mercedes поставила систему Твин спарк для маленького двигателя объемом 0,66 литра. Для первоначальных систем Твин спарк применяли два контура зажигания с индивидуальной катушкой под каждый. Бегунок распределения зажигания имел два рабочих контакта. Эти контакты находились рядом друг с другом.
Электроды, которые предназначены для каждой группы свечей, находятся немного в отступе друг от друга. Поэтому контакт бегунка, расположенного выше, срабатывал на несколько сотых секунды быстрее чем нижний.
Все классические четырехтактные двигатели имеют 4 фазы работы. Конструктивно такие двигатели не располагают системой, которая контролирует клапаны. Клапаны в четырехтактных двигателях открываются в одно время. Вся работа системы обеспечивается наличием двух распредвалов. Эти валы могут производить контроль над фазами газораспределения. От оборотов двигателя полностью зависит время раскрытия клапанов. Распредвал совершает движения по углу поворота коленчатого вала.
Совмещение фаз газораспределения позволило повысить КПД двигателя. Экономия топлива наблюдается на любой фазе работы двигателя.
Твин спарк на Alfa Romeo
Постепенное развитие системы шло параллельно с изменением конструктивных особенностей двигателей компании Alfa Romeo. Поздние модели восьмиклапанных двигателей уже изготавливались с возможностью воспламенять рабочую смесь в двух точках. Это позволило получить зажигание сразу с двух сторон в цилиндре. Зажигание с двух сторон обеспечило быстрое прохождение пламени, поэтому уменьшился угол опережения. Появилась возможность добиться новых экономических показателей двигателям. Параллельно улучшилось проветривание камер сгорания.
Есть еще одна особенность — при поломке одной из катушек, двигатель с системой Твин спарк не глохнет. В двигателях Твин спарк с шестнадцатью клапанами разработчики смогли поставить еще одну свечу, которая находится в самом центре цилиндра. Здесь развивается большой крутящий момент при низких оборотах.
Твин спарк применялся на машинах Alfa Romeo 6 лет назад. Сейчас используется более перспективная и совершенная система.
Особенности двигателей с Твин спарк
Владельцам автомобилей с двигателями оснащенных с системой Twin spark приходится покупать два комплекта свечей для замены. На практике это не снижает надежности системы.
И еще три интересных преимущества системы Твин спарк:
- весьма крепкая двухрядную цепь;
- прочные шатуны;
- конструктивные особенности двигателя.
Двухрядная цепь не заставит своего владельца думать о скорой замене. Двигатель с такой цепью издает больше шума при работе, но надежнее. У него приемлемая отдача тепла при работе. Цепи имеют хороший коэффициент выносливости.
Минусы двигателя — только слабый блок и некачественные гильзы. На многих ремонтных станциях технического обслуживания не любят производить ремонт таких двигателей. Это связано с тяжелой конструкцией. Запчасти очень сложно найти в России и стоят они дорого. С другой стороны, те, кто покупает машины с Твин спарк, могут себе позволить дорогостоящий ремонт.
Автомобилям с Твин Спарк характерен шум мотора, который никак не влияет на работу всего транспортного средства.
Твин спарк в наше время
Нельзя сказать что система Твин спарк безупречна. Сложная конструкция и высокая цена ограничивали «область» применения. Твин спарк не устанавливали на доступные автомобили до некоторого времени.
После разработки этой системы, никто не был готов к столь высокой мощности, поэтому ходовую часть транспортных средств пришлось совершенствовать.
После перехода компании Alfa Romeo в Fiat group, систему Твин спарк, наконец, внедрили на бюджетные автомобили с маленьким объемом двигателя. В наше время вся работа системы подчиняется контролю электроники, поэтому эффективность двигателей перешла на новую ступень.
С 1985 года на все транспортные средства компании стали устанавливать двигатели с Твин спарк.
Эту систему стали применять такие гиганты, как Mercedes, Honda, Aston Martin. В наше время основной проблемой при ремонте таких двигателей из-за его конструктивной сложности считается — замена ремней ГРМ.
