Fiat SGE TwinAir - dvojvalec s neistým osudom

Autor: František Kupec

Príchodom reinkarnovaného Fiatu 500 v roku 2007 sa vo Fiate rozbehla úspešná retro vlna modelov. Charizmatickou päťstovkou to len začalo a úspech priniesol aj príchod rodinného MPV Fiat 500L a malého crossoveru 500X. Taliani to retro zobrali až príliš vážne a pokúsili sa ho pretlačiť aj pod kapotu. Vznikli tak unikátne dvojvalcové motory TwinAir označované skratkou SGE (Small Global Engine).

Krátko z histórie

Dvojvalce neboli pre Fiat neznámou, veď sú spojené s celou históriou prvej legendárnej päťstovky z roku 1957. Ukrývali sa aj pod kapotou modernejšieho Fiatu 126 a zdedil ich aj nový model Fiat Panda 30 z roku 1980. Posledný model od Fiatu, kde bilo dvojvalcové srdce, je poľské Fiat Cinquecento, ktoré motor zdedilo ešte z Fiatu 126p BIS.

Koncept trvalej udržateľnosti

Motor TwinAir dorazil ako koncept už v roku 2007 a hovorilo sa, že je reakciou na najaktuálnejšie ekologické požiadavky na spaľovacie motory. Argumentačne sa marketingu hodil aj ako reakcia na vznikajúcu hospodársku krízu v záujme šetrenia pohonných hmôt. Verejnosti bol predstavený v automobile Fiat Panda Aria a to na frankfurtskom autosalóne ako nová ekologická voľba s ohľadom na trvalú udržateľnosť.

Panda Aria bola teda prvým autom vybaveným inovatívnym 0.9-litrovým motorom, malým dvojvalcom. Koncept vznikol na základe filozofie "downsizingu", teda zníženie objemu motora v kombinácii s preplňovaním tak, aby sa zachoval výkon. Ten sa podarilo dosiahnuť aj vďaka technológii MultiAir, ktorá dvojvalcu nezávisle na polohe valcov otvárala a zatvárala sacie ventily vďaka elektrohydraulickým členom. Úspore paliva napomáhali aj optimalizačné riešenia ako systém Stop&Start alebo špecifický ladená robotická prevodovka.

Koncepčný motor by bol trendy aj dnes. Dosahoval totiž nízke emisie oxidu uhličitého a to iba 69 g CO2/km. Dokázal tak splniť emisné limity Euro 5 a 6 bez hrozby pokút už v roku 2007. Nebolo to však až také jednoduché, pre splnenie musel spaľovať benzín a zmes zloženú zo 70% metánu a 30% vodíka. Spaľovaním zmesi palív dosahoval motor výkon 59 kW, teda 80 koní, pri prevádzke na čistý 95 oktanový benzín to však bolo 77 kW, teda 105 koní. [2]

Sériová verzia

Na 80. ženevskom autosalóne bola predstavená sériová verzia nového motora TwinAir. Vŕtanie dvoch vedľa seba uložených valcov s priemerom 80,5 mm a zdvih piestu 86 mm dáva celkový objem 875 cm3. Blok motora je vyrábaný z liatiny, hlava zase z hliníka a olejová vaňa z ľahkej zliatiny kovov.

Do sériovej podoby bola uvedená aj technológia MultiAir, pomocou ktorej sú ovládané sacie ventily. Výfukové ventily sú ovládané bezúdržbovou rozvodovou reťazou typu Morse ukrytou v dodatočne odhlučnenom kryte. TwinAir využíva štvorventilovú techniku typu SOHC, dva sacie a dva výfukové ventily na každý valec. Ku kľukovému hriadeľu je čelným ozubením pripojený vyvyžovací hriadeľ rotujúci dvojnásobnými otáčkami. Piesty bežia súbežne a palivo do sacieho potrubia privádza elektronické vstrekovanie Multipoint, motor má teda nepriame vstrekovanie paliva.

MultiAir technológia

Princípom technológie MultiAir je ovládanie sacích ventilov pomocou elektrohydraulických aktuátorov. Celok pozostáva z akého si olejového piestu, v ktorom sa reguluje tlak podľa požiadaviek. V momente, keď sa od motora požaduje maximálny výkon, aktuátor otvára ventily kopírovaním tvaru a pohybu vačky výfukových ventilov, aby sa dosiahol maximálny zdvih a potrebné uhly časovania. Ak sa z piestu vypustí časť oleja, ventil mení svoj zdvih. Rôznymi kombináciami tak prichádza k ľubovoľnej kombinácii otvárania a zatvárania sacích ventilov. TwinAir je štandardne nastavený na päť typov zdvihu odpovedajúcich jazdným podmienkam.

"Za pochodu" motora je možné aktivovať aj režim "multilift", kedy dôjde k dvojitému otvoreniu ventilov počas nasávacej fázy pre zlepšenie plnenia spaľovacieho priestoru. Minimálny zdvih ventilu je nastavený na 0,5 až 1 mm, zatiaľ čo maximálny zdvih je 7 až 9 mm v závislosti od výkonovej verzie motora. Vďaka technológii MultiAir odpadá aj potreba použitia škrtiacej klapky, tá je ale z bezpečnostných dôvodov súčasťou motora. Celý modulový systém MultiAir pre Fiat dodáva výrobca INA Schaeffler.

Dve výkonové verzie

Výkon preplňovaného dvojvalca dosahuje 63 kW, teda 85 koní a krútiaci moment 145 Nm dostupný už pri 1900 ot./min. Okrem slabšej verzie bola predstavená aj silnejšia s výkonom 77 kW, teda 105 koní s rovnakým krútiacim momentom, dostupným však o 100 ot./min neskôr. Obe verzie pracujú pri kompresnom pomere 10:1. Vyvinutá a do praxe zavedená bola aj dvojpalivová verzia s priškrteným výkonom 59 kW a 80 koní uspôsobená pre spaľovanie CNG.

Plniaci tlak 2,4 baru zabezpečuje turbodúchadlo od Mitsubishi a vďaka jeho kompaktným rozmerom a medzichladiču chladeného vodou motor reaguje takmer okamžite bez typickej "turbodiery". V motore sú použité výfukové zvody integrované do hlavy valcov pre rýchlejšie zahriatie motora na prevádzkovú teplotu a teda zvýšenie efektivity spaľovania čo najskôr po studenom štarte. O adekvátne mazanie v každom prevádzkovom režime sa stará olejové čerpadlo s variabilitou.

Ekológia ostala len na papieri

Motor sa pýšil skvelými hodnotami pri predstavení a to spotrebou paliva 3,96 l/100 km a vypúšťanými emisiami 95 g CO2 na kilometer. Nízke emisie boli laboratórnym meraním dosiahnuté aj vďaka systému Stop&Start a trojcestnému katalyzátoru s dvoma lambda sondami. Spotreba v praxi však často neplní udávané hodnoty, priblížiť sa k nej dá jedine vďaka štandardne dodávanému režimu ECO. Tlačidlom na palubnej doske je možné okamžite "premapovať" motor na výkon 57 kW, teda 78 koní a krútiaci moment 100 Nm. Ani tak však dvojvalec v reálnej premávke často nedosahuje deklarovanú spotrebu a tak ekológia ostáva v skutočnosti len snom z laboratórnych podmienok. 

Chválenou prednosťou bola aj kompaktnosť nového motora TwinAir. Dvojvalec meria 307 mm na dĺžku, 500 mm na šírku a 596 mm na výšku. Oproti konvenčnému motoru 1.2 FIRE klesla aj hmotnosť a to o jednu desatinu na konečných 85 kilogramov. Táto kompaktnosť sa nehodila len nižším výrobným nákladom ale aj lepším jazdným vlastnostiam automobilov vďaka nižšej hmotnosti.

Atmosférický dvojvalec

Okrem preplňovanej verzie bol pre rok 2012 predstavený aj nepreplňovaný dvojvalec s rovnakým názvom, ale iným objemom. Atmosféricky plnená verzia mala vŕtanie 83,5 mm a zdvih piesta 88 mm. Objem bol teda vyšší a činil 964 cm3. S kompresným pomerom 11,2:1 dosahoval výkon 48 kW, teda 65 koní a skromný krútiaci moment 88 Nm dostupný pri 3500 ot./min.

Motor sa hromadne vyrábal v Poľsku v továrni Bielsko-Biala. Obchodne sa jednotky označovali ako TwinAir 65, TwinAir 85 a TwinAir 105 s číslom prislúchajúcim podľa výkonu. Zatiaľ čo preplňované verzie boli dodávané takmer všade, kde Fiat predával, atmosférický TwinAir bol vyhradený len pre niektoré trhy.

Nerealizovaný hybrid

O nerealizovanom hybride existuje len veľmi málo informácií. V skutočnosti mal ako prvý dovoliť elektrifikovať malé mestské Fiaty, svojou kompaktnosťou totiž vytvoril priestor pre zástavbu elektromotora. Uvedenie sa plánovalo na rok 2014 pre model Fiat 500. Atmosférický dvojvalec TwinAir mal dostať elektrickú podporu z malého elektromotora umiestneného v prevodovke s označením HDDCT.

Išlo o päťstupňovú automatickú dvojspojkovú prevodovku. Energia na jej pohon mala byť dodávaná z lítium-iónovej batérie. Technické riešenie počítalo s jej umiestnením v batožinovom priestore spolu s vetracím systémom pre zabezpečenie prevádzkových podmienok. Dobíjanie bolo zabezpečené buď rekuperáciou energie pri jazde alebo plug-in zásuvkou umiestnenou pri hrdle palivovej nádrže.

Elektromotor pomáhal dvojvalcu nepretržite výkonom 3 kW (4 k) a krútiacim momentom 14 Nm. Krátkodobo ho bolo možné zvýšiť na 10 kW a 24 Nm po dobu 60 sekúnd a 20 kW a 65 Nm po dobu 10 sekúnd. Takáto podpora stačila aj na niekoľko metrov elektrickej jazdy, prioritne však pomáhala dvojvalcu v prvých metroch rozbehu pre zníženie spotreby. Od tohto riešenia sa očakávala úspora paliva o 24% v mestskej premávke a 12% v kombinovanom režime v porovnaní s bežným motorom TwinAir.

Napriek tomu, že išlo o nadčasové a veľmi zaujímavé riešenie, Fiat ho do sériovej podoby nepriniesol. Dôvod, prečo sa tak stalo, nie je známy. Hybridných Fiatov 500 však bolo vyrobených niekoľko desiatok, dokonca bol v roku 2011 prezentovaný novinárom.

Ocenenia

Napriek tomu, že staršie generácie si dvojvalcové motory pamätajú celkom živo, nový TwinAir šokoval verejnosť aj odborné poroty. Prvým ocenením, ktorým sa pýši je cena Paula Pietscha od časopisu Auto Motor und Sport za technologický rozvoj. V hodnotení International Engine Of The Year 2011 získal absolútne prvenstvo, ale aj ďalšie tri ocenenia. ako najlepší nový motor, najzelenší motor a ako najlepší motor v kategórii objemov do 1.0 litra

Použitie

Dvojvalec bol pochopiteľne určený najmä do malých a kompaktných áut. Vďaka vysokému litrovému výkonu až 88 kW (120 koní) sa ho Fiat nebál nasadiť aj do rodinného MPV Fiat 500L kombi pre siedmich pasažierov. Atmosférické verzie s výkonom 48 kW (65 koní) boli prioritne určené pre Fiat 500 a Panda. Slabší preplňovaný agregát s výkonom 63 kW (85 koní) montovali taktiež do Fiatov 500 a Panda, ale aj do Lancie Ypsilon. V rokoch 2012 a 2013 ho využívali aj Alfa Romeo MiTo a Fiat Punto.

Od roku 2013 došlo k rozšíreniu silnejšej verzie s výkonom 77 kW (105 koní) a to do modelov Fiat 500L, Fiat Punto, Alfa Romeo MiTo. Dvojpalivová verzia na stlačený zemný plyn s výkonom 59 kW (85 koní) bola od začiatku produkcie určená pre modely Fiat 500L, Fiat Panda a Lancia Ypsilon. Zaujímavosťou je použitie v koncepčnom automobile Chrysler 200C EV, kde slúži ako generátor elektrickej energie pre batérie elektromotora.

V modeloch Fiat 500, Panda a Lanciu Ypsilon boli dvojvalce spriahnuté s päťstupňovou manuálnou prevodovkou C514, voliteľne bolo možné zvoliť aj robotizovanú prevodovku. Najšpecifickejšia kombinácia je použitá vo Fiate Panda 4x4, kde je použitá prevodovka s veľmi krátkymi šiestimi stupňami. Pre väčšie modely Fiat Punto a Alfa Romeo MiTo bola použitá päťstupňová manuálna prevodovka, silnejšia verzia TwinAir 105 využíva šesťstupňovú prevodovku. Spomínaná dvojspojková automatická prevodovka HDDCT sa pre TwinAir napokon nikdy nedodávala.

Je pažravý, ale spoľahlivý

Vďaka vzornému vyváženiu a odhlučneniu je motor na voľnobeh pomerne pokojný a tichý. Odlišnosť je počuteľná a citeľná až pri otáčkach, kde sa menší počet valcov ťažko maskuje. Motor treba jazdou udržiavať nad hranicou 1900 ot./min a to najlepšie zo seba vydáva od 2500 do 4000 ot./min. Trpí aj vysokou spotrebou benzínu, z časti ale spôsobenou tým, že akusticky vodiča zvádza udržiavať vysoké otáčky motora. Pri 2000 ot./min skrátka znie ako výrazne podtočený.

Počas prevádzky sa objavili problémy najmä s modulom MultiAir a to v prvých dvoch rokoch výroby. Oprava sa väčšinou končila výmenou celého modulu. Platí, že ak sa časom vyskytne problém s nepravidelným chodom motora alebo slabším ťahom, súvisí buď s chybným modulom MultiAir alebo s nedostatočnou údržbou. Pre spoľahlivú prevádzku je potrebná nezanedbaná výmena oleja a taktiež kontrola špeciálnej skrutky modulu MultiAir so sitkom pre zachytenie nečistôt oleja aspoň raz za čas. Dlhodobá odstávka znamená dlhšie štartovanie, kým modul vyvinie dostatočný tlak na uzavretie ventilov. Motor ako taký však netrpel na žiadne konštrukčné slabosti a dá sa povedať, že patrí medzi "držiaky".

Ešte stále aktuálny

Hoci sa pôvodne plánovalo, že motory TwinAir nahradia legendárne štvorvalcové motory FIRE, nepodarilo sa, nahradila ich až nová rodina agregátov GSE Firefly. Dvojvalec však dopĺňa ponuku menších modelov už viac ako desať rokov a v ponuke jazdených automobilov nie je problémom nájsť TwinAir s viac ako 200.000 najazdenými kilometrami. Najideálnejší je pod kapotou modelu Fiat 500, kde sa hodí charakterovo aj výkonom.

Posledné roky bol dvojvalec dostupný pre modely Fiat Panda 4x4 a Lancia Ypsilon CNG. Dnes žiaľ už nie je v ponuke, hoci jeho koniec nebol oficiálne oznámený. Vyradenie z ponuky je momentálne odôvodnené chýbajúcimi komponentami do výroby. Ešte tento rok bolo v Taliansku vytvorených množstvo objednávok na model Panda 4x4, no dodanie zákazníkom nebolo realizované. Čaká sa preto, či sa dvojvalec vráti, alebo bude úplne zrušený.

Dvojvalca sa ako jazdenky určite netreba báť. Platia základné pravidlá - ak sa mení olej, nie je dôvod k obavám z konštrukčných nedokonalostí. Elán, ktorý tento malý motor v sebe má, prekvapí nejedného automobilového fanúšika a výcvik Passatov s malou Pandou v kopcoch vyčaruje úsmev každému, kto trpí vášňou pre autá. Ak ste ho nikdy nejazdili, nezavrhujte ho, chce to skúsiť!

Technické údaje

Vybranlý model - Fiat Panda 4x4 0.9 TwinAir

Objem: 875 cm3, Počet valcov: 2, Rozvod motora: SOHC, Počet ventilov na valec: 4, Palivo: Benzín, Maximálny výkon: 63 kW (85 koní) pri 5500 ot./min, Maximálny krútiaci moment: 145 Nm pri 1900 ot./min, Pohon: 4x4, Prevodovka: 6 stupňová manuálna, Maximálna rýchlosť: 163 km/h, Zrýchlenie 0-100 km/h: 12,8 s, Emisná norma: Euro 6D Final, Spotreba meraná metodikou WLTP v l/100km: Nízka: 7,9, Stredná: 6,1, Vysoká: 5,8, Extra vysoká: 7,8, Emisie: 156 k CO2/km.