Tento spaľovací motor je moderný a neuveriteľne spoľahlivý

V Európe sa objavil v roku 2020 a vyzerá to tak, že má pred sebou ešte dlhú kariéru. Talianske motory vždy patrili medzi to dlhodobo najspoľahlivejšie na trhu a výnimkou nie je ani novodobý nástupca legendárnej rady motorov FIRE. Ponorte sa do sveta atmosférického trojvalca Firefly!

Rad motorov Firefly uzrel svetlo sveta najskôr v Južnej Amerike a to pod kapotou tamojšieho modelu Uno. Stalo sa tak v roku 2017, pričom ich predstavenie prebehlo o rok skôr. Predtým, než sa brazílsko-európsky vývoj pustil do práce, bola netradične vykonaná hĺbková štúdia u zákazníkov. Jej cieľom bolo analyzovať ich jazdný štýl a hlavné požiadavky na odozvu motora. Na základe zozbieraných údajov boli stanovené špecifikácie a ciele pre konštruktérov.

Stavebnica s "chobotmi"

Vyvinúť nový motor nie je ľahkou úlohou a už vôbec nie v období rôznych rázcestí automobilových pohonov. Nová koncepcia motora si vyžiadala stovky hodín analýz, práce s CFD simuláciami a reálneho testovania.

Konštruktéri dospeli k záverom, že bude najlepšie použiť nový stavebnicový princíp motora s valcom o objeme 333 kubických centimetrov. Poskladaním troch valcov tak vznikne motor o objeme 999 a štyroch 1332 kubických centimetrov. Vývoj sa pustil do dvoch rodín motorov a to preplňovaných a atmosférických. Zvlášť pri atmosférických motoroch bola špeciálna starostlivosť venovaná návrhu sacích potrubí - ich tvaru a dynamike prídenia vzduchu. Vzniklo neobvykle dlhé nasávacie potrubie, ktoré môže vznešene pripomínať aj chobot slona. 

Motor bol navrhnutý pre vysoký krútiaci moment v nízkych otáčkach (voči porovnateľným motorom) a používa inteligentné mechanické riešenia. Vývoj sa zameral na nízku spotrebu paliva a nepochybne aj radosť z jazdy. Zatiaľ čo európsky vývoj sa postaral o základné konštrukčné návrhy a riešenia, brazílsky sa pustil do práce pri ladení motora v extrémnych podmienkach, ktoré sú pre Južnú Ameriku typické. To znamená testy vo vysokej nadmorskej výške, vo vysokej vlhkosti a extrémnom teple. A samozrejme testovanie pri spaľovaní jednak nekvalitného benzínu alebo etanolu tak, aby bol motor použiteľný pre všetky trhy sveta.

Zaujímavosťou je, že vývoj nového motora Firefly začal experimentálnym motorom FIRE s objemom 1149 kubických centimetrov.  

Iba dva ventily na valec

Atmosférické motory Firefly uprednostnili konštrukciu s dvoma ventilmi na valec s obrovským nasávacím ventilom pre čo najefektívnejšie plnenie bez použitia preplňovania. Vtedajší koncern FCA urobil takpovediac malú revolúciu a dôsledným ladením dlhého sacieho potrubia, tvaru a sklonu veľkého sacieho ventilu pozitívne ovplyvnil dynamiku plnenia. Výsledkom bolo veľmi dobré a efektné riešenie dynamiky prúdenia a to všetko pri zachovaní pomerne jednoduchej konštrukcie motora s jedným vačkovým hriadeľom.

Riešenie dvoch ventilov na jeden valec je vecou jednoduchosti, ale aj ekonomiky a efektivity prevádzky. Motor nespotrebuváva energiu navyše na rozpohybovanie ďalších dvoch ventilov a teda štyroch pružín, vahadiel na jeden valec v každom cykle. Na pohyb zjednodušenej stavby ventilovej sústavy tak stačí polovica energie v porovnaní s ostatnými motormi. Inovované riešenie uloženia vačkového hriadeľa ďalej znižuje energetické straty, dodáva väčší výkon a zároveň umožňuje motoru znížiť emisie.

Vysoký zdvih až 86,5 mm využíva systém zapaľovania Top Coil s jednou vysokou cievkou na valec, vďaka ktorej sa zvyšuje aj rýchlosť a stabilita spaľovania. Tieto cievky pracujú s vysokou energiou (takmer dvojnásobnou v porovnaní s konvenčnými modelmi). Vďaka vŕtaniu s priemerom 70 mm je spaľovacia komora pomerne úzka a veľmi vysoká. Využíva teda dĺhý zdvih, čo jasne cieli na nízku spotrebu paliva. Pomer zdvihu a vŕtania radí atmosférické motory Firefly medzi výrazne nadštvorcové.

Atmosférický trojvalec Firefly okrem už spomenutých optimalizačných opatrení pracuje v Atkinsonovom cykle s vysokým kompresným pomerom 12:1. Pre zníženie energetických strát boli použité konštrukčné špecifiká z oveľa väčších motorov. Okrem už vyššie spomentých možno ďalej poukázať na posun osi klukového hriadeľa oproti osi valcov o 10 mm pre zníženie trenia.

Stavba motora

Hlava je kompletne hliníková, vyrobená technológiou tlakového liatia. Má integrované výfukové zvody je tu umiestnený jeden vačkový hriadeľ. Rovinnosť hlavy je výrobne nastavená s presnosťou na 0,05 milimetra. Od bloku motora ju oddeľuje viacvrstvové tesnenie s výstužnou vložkou okolo valcov. Sacie a výfukové ventily sú oceľové.

Blok motora je taktiež hliníkový, zložený z dvoch častí. Do bloku sú zapustené liatinové vložky valcov. Kľukový hriadeľ je uložený v štyroch bodoch, pričom obsahuje šesť vyvažovacích elementov, ktoré znižujú vibrácie motora. O ich elimináciu sa stará a aj trojbodové uloženie motora a prevodovky, pričom sú použité aj hydraulické lôžka.

Variabilný rozvod s dvoma ventilmi na valec je poháňaný reťazou, je automaticky napínaný hydraulickým napínačom. Súčasťou rozvodu je ozubené koleso poháňajúce vodnú pumpu. Variabilitu vačkového hriadeľa upravuje variátor z tvárnej liatiny napojený na pohon rozvodu. Ventily sú ovládané pomocou vahadiel a hydraulických zdvihátok.

Fázový variátor obsahuje OCV ventil, pričom maximálny posun fázy časovania predstavuje 34° vzhľadom na referenčnú polohu časovania. Posun sa realizuje prostredníctvom ventilu na základe tlaku oleja, pričom regulácia posunu funguje na základe pokynu elektroniky na plnenie do prednej alebo zadnej komory ventilu. Na základe toho sú vykonané posuny

Chladenie a termostat

Prívod vzduchu

Vývoj prúdenia vzduchu zašiel ešte ďalej ako do základnej konštrukcie motora. Pozornému oku neušlo, že Fiat 500 Hybrid má úplne iný typ tzv. "airboxu" ako ostatné autá s atmosférickým trojvalcom Firefly. Prečo práve Fiat 500, nie je jasné, no rozdiel je dramatický. 

Fiat 500 totiž využíva technológiu vzduchového filtra Multitube, technológiu známu napríklad z vozidiel značky Porsche. Okrem rozdielnej konštrukcii a materiálového zloženia proti klasickému filtru, má Fiat 500 o 50% ľahší "airbox". 

Samotná technológia Multitube využíva filter vyrobený z netkanej textílie zloženej z hydrofóbnych syntetických vlákien vyrobených so špecifickým gradientom rozloženia priemeru a pórovitosti. Na rozdiel od papierových filtroch používaných v bežných filtroch, Multitube zaisťuje úplné oddelenie vody v okruhu nasávania vzduchu, čím predchádza problémom s motorom. Účinnosť filtrácie dosahuje 99,5% a navyše je tento materiál výrazne ohňuvzdorný. 

Recirkulácia výfukových plynov