Twin-Spark-Alfa-Romeo-Motor

Der Alfa-Romeo-Motor, den wir zerlegen werden, gehört zur Familie der Twin-Spark-Motoren. „Twin Spark“ bedeutet „Doppelzündung“. Diese Benzinmotoren haben tatsächlich zwei Doppelzündkerzen für jeden Zylinder. Im Allgemeinen haben die Alfa-Romeo-Ingenieure bereits 1914 einen Rennmotor mit zwei Zündkerzen pro Zylinder entwickelt.

In den 1960er-Jahren kehrten sie zu einer ähnlichen Lösung für Motorsportmotoren zurück und führten 1986 Serienmotoren mit der doppelten Anzahl an Zündkerzen ein. Dies geschah, um ihre Motoren an strengere Umweltvorschriften anzupassen. Rein technisch gesehen ermöglichen zwei Zündkerzen, die zwei aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Funken erzeugen, den erfolgreichen Betrieb eines Benzinmotors mit einem relativ mageren Gemisch. Außerdem erhöhen zwei Zündkerzen die Verbrennungsrate des Kraftstoff-Luft-Gemischs, was bedeutet, dass der Zündvorschubwinkel reduziert werden kann, was zu einer gewissen Leistungssteigerung führt.

Alle in Serie hergestellten italienischen Motoren mit Twin-Spark-Technologie waren 4-Zylinder-Motoren mit einem Hubraum von 1,4 bis 2,0 Litern. Die ersten hatten eine einzelne Nockenwelle und zwei Ventile pro Zylinder. Die späteren waren 16-Ventil-Motoren. Darunter waren Motoren mit Gusseisenblöcken und kettengetriebener Steuerung.

Wir nehmen eine der neuesten Versionen des Twin-Spark-Motors auseinander, einen 2-Liter-Motor (AR32310), der aus einem Alfa Romeo 156 aus dem Jahr 2001 ausgebaut wurde.

Alfa Romeo Twin-Spark-Motoren der ersten Generation

1986 debütierte der erste Motor der neuen Twin-Spark-Serie im Alfa Romeo 75. Dieser 2,0-Liter-Motor war für die damalige Zeit eine echte Innovation. Das Hauptmerkmal war ein Zündsystem mit zwei Zündkerzen pro Zylinder, das die Vollständigkeit der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erheblich verbesserte und einen wirtschaftlichen Betrieb mit einem schlechten Gemisch ermöglichte. Der Motor hatte die folgenden technischen Hauptmerkmale:

1. Verteilte Kraftstoffeinspritzung – das Einspritzsystem war für seine Zeit fortschrittlich und verbesserte die Leistung und Wirtschaftlichkeit.
2. Zylinderblock aus Aluminium mit nassen Laufbuchsen – dies reduzierte das Gewicht des Motors und erhöhte seine Haltbarkeit.
3. Kettengetriebene Steuerung – dies verbesserte die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit gegenüber dem Riemenantrieb.
4. Aluminium-Doppel-Nockenwellenkopf (DOHC) – obwohl der Motor nur 8 Ventile hatte, leistete er gute Arbeit.

Twin-Spark-Motoren der ersten Generation:

Vorteile der ersten Generation:

• Verbrennungseffizienz dank zwei Zündkerzen pro Zylinder.
• Wirtschaftlichkeit – Fähigkeit, mit schlechten Gemischen bei reduzierter Last zu arbeiten.
• Zuverlässigkeit durch kettengetriebene Steuerung und robuste Bauweise.

Nachteile:

• Arbeitsintensive Wartung: Das Doppelstecker-System musste häufiger ausgetauscht und kalibriert werden.
• 8-Ventil-Design begrenzte das Potenzial bei hohen Drehzahlen.

Alfa Romeo Twin Spark-Motoren der zweiten Generation

1996 kamen mit der Einführung des Alfa Romeo 155 die Twin-Spark-Motoren der zweiten Generation auf den Markt. Diese Motoren hatten ein deutlich überarbeitetes Design:

1. 1. Zylinderblock aus Gusseisen – bot im Vergleich zum Aluminiumblock der ersten Generation eine höhere Festigkeit und Zuverlässigkeit.
   2. Zahnriemengetriebene Steuerung – war einfacher zu warten, musste aber regelmäßig ausgetauscht werden.
   3. 16-Ventil-Blockkopf – verbesserte die dynamische Leistung des Motors, insbesondere bei hohen Drehzahlen.
   4. Variable Ventilsteuerung (VVT) – am Einlass, was die Motorleistung bei niedrigen und hohen Drehzahlen verbesserte.
   5. System mit variabler Ansaugkrümmergeometrie (VLIM) – wurde bei den 1,8- und 2,0-Liter-Versionen eingesetzt, um die Motordynamik bei verschiedenen Drehzahlen zu verbessern.

Die Twin-Spark-Motoren der zweiten Generation:

Vorteile der zweiten Generation:

• Leistungsstärkere 16-Ventil-Versionen – erhöhte Motorleistung, insbesondere bei hohen Drehzahlen.
• System zur Änderung der Fasoregulator- und Ansauggeometrie – sorgte für eine bessere Dynamik in allen Betriebsmodi.
• Zuverlässigkeit: Trotz Riemenantrieb blieb der Motor einer der zuverlässigsten seiner Klasse.

Nachteile:

• Häufiger Zahnriemenwechsel: Der Zahnriemenantrieb erforderte eine regelmäßige Wartung, die teuer sein konnte.
• Kompliziertes Zündsystem: Das Doppelzündkerzensystem (eine große und eine kleine Zündkerze) erforderte Ersatzkerzensätze, was die Wartungskosten erhöhte.

Alfa-Romeo-Motor springt nicht an

Der launische Alfa-Romeo-Motor kann aus verschiedenen Gründen nicht anspringen: aufgrund eines Ausfalls des Kurbelwellen-Positionssensors, des Kühlmitteltemperatursensors oder einer Fehlfunktion der Wegfahrsperrenantenne. Der einfachste Weg, den Ausfall des Kurbelwellensensors zu diagnostizieren: Die Kontrollleuchte „Motor“ leuchtet auf und der Motor springt nur an, wenn er heiß ist.

Drehzahl schwankt beim Ausrollen im Leerlauf

Wenn die Drehzahl des Twin Spark-Motors beim Ausrollen im Leerlauf zu schwanken beginnt, muss das Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil überprüft werden. Es befindet sich auf der Rückseite der Drosselklappe. Im Ventil ist die Feder geschwächt oder verstopft. Dadurch wird die Regulierung des Kurbelgehäuse-Gasausstoßes gestört. Das Ventil kann gekauft und komplett ausgetauscht werden. Aber auch eine Reinigung und das Entfernen der Biegung der Feder funktioniert. Solche Reparaturen helfen zwar für sechs Monate bis zu einem Jahr, dann schwankt die Drehzahl jedoch aus demselben Grund wieder.

Wenn der Motor 2.0 Twin Spark eine erhöhte Leerlaufdrehzahl aufweist, kann die Ursache eine Fehlfunktion des Sensors für den Kraftstoffverbrauch (DMRV) oder des Frostschutztemperatursensors sein. Wenn der Durchflussmesser defekt ist, kann der Motor im kalten Zustand schlecht ziehen oder Knallgeräusche verursachen, wenn das Gaspedal stark betätigt wird.

Ansaugkrümmer

Die 1,8- und 2,0-Liter-Twin-Spark-Motoren verwenden einen Ansaugkrümmer mit variabler Länge. Dies gilt für neuere Versionen der Motoren, die durch Kunststoff-Ventilabdeckungen gekennzeichnet sind.

Bis zu mittleren Drehzahlen (bis 2800 U/min) strömt die Luft durch die kurzen Kanäle des Ansaugkrümmers. Bei mittleren Drehzahlen (2800 bis 5200 U/min) wird die Luft durch lange Kanäle geleitet, was die Zylinderfüllung durch Resonanz und Strömungsbeschleunigung erleichtert. Oberhalb von 5200 U/min wird die Luft wieder auf die kurzen Kanäle umgeleitet, um einen minimalen Strömungswiderstand zu gewährleisten und die Verdünnung am Einlass zu reduzieren.

Die Klappen der Ansaugkrümmergeometrie werden über elektronische Befehle von einem Vakuumsystem gesteuert. Das System ist im Allgemeinen zuverlässig, aber es gibt Fälle von klemmenden Stangen oder Vakuumlecks.

Zündkerzen

Twin Spark 16-Ventil-Motoren sind mit 14-mm- und 10-mm-Zündkerzen ausgestattet. Die 14-mm-Zündkerzen sind in der Mitte des Brennraumdoms zentriert. Die 10-mm-Zündkerzen befinden sich an der Seite des Brennraums. Bei der Entwicklung des „Doppelzündungs“-Systems wurden die Italiener von den Japanern der Firma NGK unterstützt. Das Twin-Spark-System verursacht keine besonderen Probleme und Fehlfunktionen. Außer, dass man doppelt so viele Zündkerzen kaufen muss.

Zündspulen

Bis zum Jahr 2000 wurden bei 16-Ventil-Twin-Spark-Motoren vier nebeneinander liegende Zündspulen verwendet. Das heißt, eine Zündspule lieferte am Ende des Verdichtungstakts einen „Arbeits“-Funken an eine Zündkerze in einem Zylinder und am Ende des Auslasstakts einen „Leerlauf“-Funken an eine Zündkerze im anderen Zylinder. Seltsamerweise lief der Motor bei diesem Schema weiterhin relativ gut, wenn eine der Spulen ausfiel. Allerdings erhöht dieses Schema die Belastung der Spulen: Sie müssen alle 360° der Kurbelwellenumdrehung einen Funken erzeugen.

Seit dem Jahr 2000 erhielt jeder Zylinder eine eigene Zündspule. Eine Spule versorgte beide Zündkerzen eines Zylinders mit Zündfunken. Bei dieser Betriebsart erzeugen die Spulen alle 720° Kurbelwellenumdrehung einen Zündfunken (zur Erinnerung: alle vier Arbeitszyklen des Motors erfolgen bei zwei Kurbelwellenumdrehungen), wodurch der Vorzündwinkel gesteuert werden kann.

Der Zahnriemen

Der Zahnriemen sollte alle 60.000 km überprüft und alle 115.000 km oder alle 5 Jahre ausgetauscht werden. Fachleute empfehlen, das Austauschintervall für den Zahnriemen zu halbieren, da sie ihn für zu empfindlich halten.

An den Twin-Spark-Motoren gibt es keine Markierungen im Steuerungsmechanismus. Es müssen spezielle Wellenhalterungen verwendet werden, um die Wellen korrekt auszurichten.

Ausgleichswellen

Nur die 2-Liter-Versionen des Alfa-Romeo-Twin-Spark-Motors verwenden Ausgleichswellen. Sie werden von einem separaten Zahnriemen (60620443) angetrieben. Der Ausgleichsriemen muss ebenfalls alle 115.000 km gewechselt werden. Ein Bruch des Riemens stellt keine Gefahr für den Motor dar. Viele 2-Liter-Twin-Spark-Motoren werden sogar ohne Zahnriemen angetrieben. Wenn dieser jedoch reißt, kann er unter den Zahnriemen geraten, wodurch der Motor „schwer“ beschädigt wird.

Headershell

Twin Spark 16-Ventil-Motoren haben die gleichen Zylinderköpfe, aber es gibt Unterschiede bei den Nockenwellen – beim Profil der Nocken. Bei den älteren 1,8- und 2,0-Liter-Motoren sind die Nockenwellen gleich. Die Ventile werden von Hydrokompensatoren angetrieben, die in Stößelbechern untergebracht sind. Dies ist ein Standardverfahren für einen Motor, der für hohe Drehzahlen ausgelegt ist, da es keine zusätzlichen Massen im Ventiltrieb gibt – Kipphebel.

Wo jedoch keine Kipphebel vorhanden sind, gibt es auch keine Rollen. Daher ist die Reibung zwischen den Nocken und den Lagerschalen beträchtlich. Hydrokompensatoren ragen weit aus den Lagern heraus, sodass sie aufgrund seitlicher Belastungen zum Blockieren neigen. Ein verschlissener Hydrokompensator erzeugt ein klares, rhythmisches Geräusch. Er sollte sofort ausgetauscht werden, da die entsprechende Nocke der Nockenwelle zu verschleißen und abzusplittern beginnt. Im Allgemeinen besteht eine stetige Nachfrage nach Nockenwellen für Twin-Spark-Motoren.

Oftmals sind Twin-Spark-Motoren von mangelhafter Verarbeitung betroffen: Die Ventilführungen und die Nockenwellen selbst sind nicht sehr erfolgreich und langlebig.

Phasenschieber

Der Phasenschieber ist an der Einlassnockenwelle aller Twin-Spark-Motoren ab 1998 angebracht. Die hydromechanische Kupplung ähnelt im Aufbau der Kupplung von Volvo-Motoren (die wir bereits behandelt haben). Die Riemenscheibe der Einlassnockenwelle wird durch einen Kolben verschoben, der das Kupplungsgehäuse auf schrägen Nuten dreht.

Die Kupplung des Steuerungsmechanismus ist kurzlebig. Sie muss in regelmäßigen Abständen von 100.000 bis 150.000 km aufgrund von Verschleiß der Wellenkeile und Zahnräder ausgetauscht werden. Eine defekte Kupplung verursacht bei laufendem Motor ein klapperndes Geräusch. Das Schlimmste ist jedoch, dass durch die Öldichtungen Öl austritt, das eigentlich in den Zylinderkopf gelangen sollte.

Infolgedessen verschleißen die Nocken der Nockenwelle aufgrund des niedrigen Öldrucks. Ein stark abgenutzter Phasenverschieber mit einer geschwächten Feder kann dazu führen, dass der Zahnriemen springt.

Das Phasenverschieber-Magnetventil ist recht widerstandsfähig, aber häufig tritt Öl an der Unterseite aus.

Ölpumpe

Die Ölpumpe des Twin Spark-Motors fällt bei der geringsten Verunreinigung aus. Ein reduzierter Öldruck beeinträchtigt die Lebensdauer der Nockenwellen und ihrer Kurbelwellenbuchsen.

Kolben

Der 2.0 Twin Spark-Motor unter Euro 3 unterscheidet sich von demselben Motor unter Euro 2 durch seine Kolben. Natürlich hat die spätere und umweltfreundlichere Version leichtere Kolben und dünnere Kolbenringe. Die Höhe eines solchen Kolbens beträgt nur 51,3 mm. Zum Vergleich: Der Euro 2.0 Twin Spark hat eine Kolbenhöhe von 56,0 mm. Aber es gibt noch mehr interessante Werte: Der Motor 1.8 Twin Spark hat unter Euro-2 bzw. Euro-3 eine Kolbenhöhe von 60,15 bzw. 50,45 mm.

Beim Motor 2.0 Twin Spark können die alten Kolben unter der Bedingung verwendet werden, dass die Zylinderkopfdichtung der alten Bauart eingebaut wird: Ihre Höhe (Dicke) beträgt 1,85 mm gegenüber 0,38 mm beim Motor für Euro-3.

Ungünstige Geometrie der Kolbengruppe und der Kurbelwelle des 2.0 Twin Spark-Motors

Der 2.0 Twin Spark-Motor ist eine Weiterentwicklung des 1,8-Liter-Motors, bei dem der Kolbendurchmesser nur um 1 mm (von 82 auf 83 mm) vergrößert und der Kolbenhub deutlich von 82,7 auf 91 mm erhöht wurde. Die Pleuelstangen sind gleich lang (145 mm). Und es ist einfach so, dass die Geometrie des 2.0 Twin Spark-Motors am Ende für einen Benzinmotor sehr ungeeignet war. Es gibt einen so wichtigen Parameter wie RS – das Verhältnis von Pleuellänge zu Kolbenhub (Kurbeldurchmesser). Wenn dieses Verhältnis bei einem 1,8-Liter-Motor dem klassischen Wert von 1,75 entspricht, dann bei einem 2-Liter-Motor 1,59. Dies ist eine Eigenschaft, die nicht einmal ein Pkw, sondern ein Traktor-Diesel aufweist.

Daher gibt es viele technische Probleme. Der Kolbenhub wurde geändert, die Pleuelstangen blieben unverändert – so „schaukelt“ die Pleuelstange die „Tablet“-Kolben (d. h. mit geringer Höhe) von einer Seite zur anderen. Außerdem erfährt der Kolben bei niedrigen RS-Parametern sehr starke Beschleunigungen, die den gesamten Kurbeltrieb stark belasten. Bei hohen Drehzahlen ist ein solcher Motor enormen Belastungen durch plötzliche Beschleunigungsänderungen ausgesetzt, die seine Kurbelwelle buchstäblich stoßen und schlagen.

Wahrscheinlich waren italienische Ingenieure gezwungen, Ausgleichswellen für den 2,0-Liter-Twin Spark zu verwenden, um solche Seitenbelastungen zu verringern. Schließlich können die Wellen nicht nur den Massen entgegenwirken, sondern verfügen auch über eine ordentliche Trägheit, die die Arbeit des Motors beim plötzlichen Drücken und Loslassen des Gaspedals abfedert.

Ölverbrauch

Alle 2-Liter-Twin-Spark-Motoren haben einen beträchtlichen Ölbedarf. Laut Werksangaben liegt der zulässige Ölverbrauch bei bis zu 1 Liter pro 1000 km. Dieser Wert deckt jedoch nur die Besonderheiten dieses Motors ab.

Der Ölverbrauch wird durch den Verschleiß von Zylindern und Kolbenringen sowie durch das Verstopfen der Ölabstreifringe verursacht. Bei Twin-Spark-Motoren sind die Ölabstreifringe kastenförmig und mit winzigen Löchern für den Ölablauf versehen. Wenn sie verstopfen, steigt der Ölverbrauch stark an.

Bei Twin-Spark-Motoren unter Euro-3 ist die Höhe der Ölabstreifringe von 3 auf 2 mm reduziert.

Kurz gesagt: Bei diesen Motoren ist eine wöchentliche Überprüfung des Ölstands ein Muss.

TOTAL

Der Alfa Romeo 2.0 Twin Spark ist der kurzlebigste Motor – und das alles wegen der sehr ungünstigen Geometrie der Kurbelwelle, aufgrund derer er nach einer Laufleistung von knapp 250.000 km überholt werden muss.