Le moteur Alfa Romeo que nous allons démonter appartient à la famille des moteurs Twin Spark. Twin Spark se traduit par « double étincelle ». Ces moteurs à essence ont en fait deux bougies d’allumage doubles pour chaque cylindre. En général, les ingénieurs d’Alfa Romeo ont créé un moteur de course avec deux bougies d’allumage par cylindre en 1914.
Ils sont revenus à une solution similaire pour les moteurs de sport automobile dans les années 1960 et, en 1986, ils ont introduit des moteurs de série avec deux fois plus de bougies. L’objectif était d’adapter les moteurs à des réglementations environnementales plus strictes. D’un point de vue purement technique, deux bougies d’allumage, produisant deux étincelles séquentielles ou simultanées, permettent à un moteur à essence de fonctionner avec succès avec un mélange relativement pauvre. En outre, deux bougies d’allumage augmentent la vitesse de combustion du mélange air-carburant, ce qui signifie qu’il est possible de réduire l’angle d’avance à l’allumage, d’où un certain gain de puissance.
Tous les moteurs italiens de série équipés de la technologie Twin Spark étaient des moteurs 4 cylindres d’une cylindrée comprise entre 1,4 et 2,0 litres. Les premiers avaient un seul arbre à cames et deux soupapes par cylindre. Les plus récents étaient à 16 soupapes. Parmi eux, il y avait des moteurs avec des blocs en fonte et une distribution par chaîne.
Nous allons démonter l’une des dernières versions du moteur Twin Spark, un moteur de 2 litres (AR32310) prélevé sur une Alfa Romeo 156 de 2001.
Première génération de moteurs Alfa Romeo Twin Spark
En 1986, le premier moteur de la nouvelle série Twin Spark a fait ses débuts sur l’Alfa Romeo 75. Ce moteur de 2,0 litres était une véritable innovation pour l’époque. Sa principale caractéristique était un système d’allumage à deux bougies par cylindre, qui améliorait considérablement l’exhaustivité de la combustion du mélange air-carburant et permettait de fonctionner en mode économique avec un mélange de mauvaise qualité. Le moteur présentait les principales caractéristiques techniques suivantes :
- Injection distribuée de carburant – le système d’injection était avancé pour l’époque, améliorant la puissance et l’économie.
- Bloc-cylindres en aluminium avec chemises humides – ce qui a permis de réduire le poids du moteur et d’augmenter sa longévité.
- Distribution par chaîne – ce qui améliore la fiabilité et la durabilité par rapport à la distribution par courroie.
- Culasse à double arbre à cames en aluminium (DOHC) – bien que le moteur ne comporte que 8 soupapes, il est performant.
Première génération de moteurs Twin Spark:
| Cylindrée du moteur | Code moteur | Puissance | Couple | Modèles de véhicules |
|---|---|---|---|---|
| 1.7 liter | AR67105 | 115 ch | 146 Nm | Alfa Romeo 155 |
| 1.8 litre | AR67101 | 129 ch | 165 Nm | Alfa Romeo 155 |
| 2.0 litres (1962 cm³) | AR06420 / AR06224 | 148 ch | 186 Nm | Alfa Romeo 164, Alfa Romeo 75 |
| 2.0 litres (1995 cm³) | AR64103 / AR67201 | 143 ch | 187 Nm | Alfa Romeo 164, Alfa Romeo 155 |
Avantages de la première génération:
- Efficacité de la combustion grâce à deux bougies d’allumage par cylindre.
- Économie – capacité à fonctionner avec des mélanges pauvres à des charges réduites.
- Fiabilité grâce à la distribution par chaîne et à une construction robuste.
Inconvénients:
- Entretien intensif : le système à deux bougies nécessite un remplacement et un étalonnage plus fréquents.
- La conception à 8 soupapes limite le potentiel à haut régime.
Moteurs Alfa Romeo Twin Spark de deuxième génération
En 1996, avec l’introduction de l’Alfa Romeo 155, les moteurs Twin Spark de deuxième génération sont entrés sur le marché. La conception de ces moteurs a été considérablement revue :
- Bloc-cylindres en fonte – pour une résistance et une fiabilité accrues par rapport au bloc en aluminium de la première génération.
- Distribution par courroie – plus facile à entretenir, mais nécessitant un remplacement régulier.
- Tête de bloc à 16 soupapes – améliore les performances dynamiques du moteur, en particulier à haut régime.
- La distribution variable des soupapes (VVT) – sur l’admission, qui améliore les performances du moteur à bas et à haut régime.
- Système de géométrie variable du collecteur d’admission (VLIM) – utilisé sur les versions 1,8 et 2,0 litres pour améliorer la dynamique du moteur à différents régimes.
La gamme de moteurs Twin Spark de deuxième génération:
| Cylindrée du moteur | Code moteur | Puissance | Couple | Modèles de véhicules |
|---|---|---|---|---|
| 1.4 liter | AR38501 | 103 ch | 124 Nm | Alfa Romeo 145, 146 |
| 1.6 litre | AR67601 / AR32104 / AR37203 | 105 – 120 ch | 140 – 146 Nm | Alfa Romeo 145, 146, 147, 156 |
| 1.8 litre | AR67106 / AR32201 / AR32205 | 140 – 144 ch | 163 – 169 Nm | Alfa Romeo 145, 146, 155, 156, GT II |
| 2.0 liter | AR67204 / AR32301 / AR32310 / AR34103 / AR36301 | 150 – 155 ch | 181 – 187 Nm | Alfa Romeo 145, 146, 156, GTV II, 166 |
Avantages de la deuxième génération:
- Versions 16 soupapes plus puissantes – augmentation des performances du moteur, en particulier à haut régime.
- Système de modification du régulateur de gaz et de la géométrie d’admission : meilleure dynamique dans tous les modes de fonctionnement.
- Fiabilité : Malgré la transmission par courroie, le moteur est resté l’un des plus fiables de sa catégorie.
Inconvénients:
- Remplacement fréquent de la courroie de distribution : la transmission par courroie nécessitait un entretien régulier, qui pouvait s’avérer coûteux.
- Système d’allumage compliqué : le système à double bougie (une grande et une petite) nécessitait le remplacement des jeux de bougies, ce qui augmentait les coûts d’entretien.
Le moteur Alfa Romeo ne démarre pas
Le moteur capricieux d’Alfa Romeo peut ne pas démarrer pour diverses raisons : défaillance du capteur de position du vilebrequin, du capteur de température du liquide de refroidissement ou dysfonctionnement de l’antenne de l’antidémarrage. La façon la plus simple de diagnostiquer la défaillance du capteur de position du vilebrequin : Le voyant Check Engine s’allume et le moteur ne démarre que lorsqu’il est chaud.
RPMs flottants en roue libre au point mort
Si le régime du moteur Twin Spark commence à flotter en roue libre au point mort, il est nécessaire de vérifier la soupape de ventilation des gaz de carter. Elle est située à l’arrière de la plaque d’accélérateur. Dans la soupape, le ressort est affaibli ou obstrué. De ce fait, la régulation de l’évacuation des gaz de carter est perturbée. La soupape peut être achetée et remplacée dans son intégralité. Mais une opération telle que le nettoyage et le déblocage du ressort peut également fonctionner. Il est vrai que de telles réparations sont utiles pendant six mois à un an, puis le régime recommence à fluctuer pour la même raison.
Si le moteur 2.0 Twin Spark tourne à des vitesses élevées au ralenti, la cause peut être un dysfonctionnement du capteur de consommation massique de carburant (DMRV) ou du capteur de température d’antigel. De même, si le débitmètre est défectueux, le moteur peut mal tirer à froid ou émettre des bruits de claquement lorsque l’on appuie fortement sur la pédale d’accélérateur.
Collecteur d’admission
Les moteurs Twin Spark de 1,8 et 2,0 litres utilisent un collecteur d’admission de longueur variable. Ceci s’applique aux versions plus récentes de ces moteurs, qui se caractérisent par des couvercles de soupapes en plastique.
Jusqu’à des vitesses moyennes (jusqu’à 2800 tr/min), l’air circule dans les canaux courts du collecteur. À mi-régime (2800 à 5200 tr/min), l’air est acheminé par de longs conduits, ce qui facilite le remplissage des cylindres grâce à la résonance et à l’accélération du flux. Au-dessus de 5 200 tr/min, l’air est ramené dans les canaux courts pour minimiser la résistance à l’écoulement et réduire la raréfaction de l’air à l’admission.
Les volets géométriques du collecteur d’admission sont contrôlés par un système à dépression via des commandes électroniques. Le système est généralement fiable, mais il existe des cas de blocage de la tige ou de fuites de vide.
Bougies d’allumage
Les moteurs Twin Spark 16 soupapes sont équipés de bougies d’allumage de 14 mm et 10 mm. Les bougies de 14 mm sont centrées au centre du dôme de la chambre de combustion. Les bougies de 10 mm sont situées sur le côté de la chambre de combustion. Les Italiens ont été aidés par les Japonais de la société NGK dans le développement du système « double étincelle ». Le système à double étincelle ne pose pas de problème particulier et n’entraîne pas de dysfonctionnement. La seule différence est qu’il faut acheter deux fois plus de bougies.
Bobines d’allumage
Jusqu’en 2000, quatre bobines d’allumage adjacentes étaient utilisées sur les moteurs Twin Spark à 16 soupapes. C’est-à-dire qu’une bobine d’allumage fournissait l’étincelle « de travail » à une bougie d’un cylindre en fin de course de compression et l’étincelle « de repos » à une bougie de l’autre cylindre en fin de course d’échappement. Curieusement, avec ce système, le moteur a continué à fonctionner relativement bien lorsque l’une des bobines est tombée en panne. Cependant, ce système augmente la charge des bobines : elles doivent fournir une étincelle tous les 360° de révolution du vilebrequin.
Depuis 2000, chaque cylindre est équipé d’une bobine d’allumage individuelle. Une bobine fournit une étincelle aux deux bougies de l’un des cylindres. Dans ce mode de fonctionnement, les bobines fournissent une étincelle tous les 720° de révolution du vilebrequin (rappelons que les 4 cycles de travail du moteur se font en 2 tours de vilebrequin) et il devient possible de contrôler l’angle d’avance.
La courroie de distribution
La courroie de distribution doit être contrôlée tous les 60 000 km et remplacée tous les 115 000 km ou tous les 5 ans. Les spécialistes conseillent de réduire de moitié l’intervalle de remplacement de la courroie de distribution, qu’ils jugent trop délicat.
Le mécanisme de distribution des moteurs Twin Spark ne comporte aucun repère. Pour aligner correctement les arbres, il faut utiliser des supports d’arbre spéciaux.
Arbres d’équilibrage
Seules les versions 2 litres du moteur Alfa Romeo Twin Spark utilisent des arbres d’équilibrage. Ils sont entraînés par une courroie crantée séparée (60620443). La courroie d’équilibrage doit également être remplacée tous les 115 000 km. En fait, sa rupture ne menace pas le moteur. Beaucoup de Twin Sparks de 2 litres fonctionnent sans courroie de distribution. Cependant, si elle se casse, elle peut passer sous la courroie de distribution, et le moteur subira alors des dommages « importants ».
Coiffe de culasse
Les moteurs Twin Spark 16 soupapes ont les mêmes culasses, mais il y a des différences au niveau des arbres à cames, c’est-à-dire du profil des cames. Sur les anciens moteurs de 1,8 et 2,0 litres, les arbres à cames sont les mêmes. Les soupapes sont entraînées par des hydrocompensateurs placés dans des coupelles de poussoirs. Il s’agit d’un schéma standard pour un moteur conçu pour des régimes élevés, car il n’y a pas de masses supplémentaires dans la commande des soupapes – les culbuteurs.
Toutefois, en l’absence de culbuteurs, il n’y a pas de galets. Par conséquent, le frottement entre les cames et les coupelles est considérable. Les hydrocompensateurs dépassent largement des puits et ont donc tendance à se bloquer sous l’effet des charges latérales. Un hydrocompensateur usé produit un son clair et rythmé. Il doit être remplacé immédiatement, car la came de l’arbre à cames correspondant commence à s’user et à s’ébrécher. En général, les arbres à cames pour les moteurs Twin Spark font l’objet d’une demande constante.
Souvent, les moteurs Twin Spark sont déçus par la qualité de fabrication : les guides de soupapes et les arbres à cames eux-mêmes ne sont pas très réussis et durables.
Déphaseur
Le déphaseur est monté sur l’arbre à cames d’admission de tous les moteurs Twin Spark à partir de 1998. L’embrayage hydromécanique est de conception similaire à l’embrayage des moteurs Volvo (dont nous avons déjà parlé). La poulie de l’arbre à cames d’admission est déplacée par un piston qui fait tourner le carter d’embrayage sur des cannelures obliques.
L’embrayage du mécanisme de distribution est de courte durée. Il doit être remplacé à intervalles réguliers de 100 000 à 150 000 km en raison de l’usure des cannelures de l’arbre et des engrenages. Un embrayage défectueux produit un bruit de cliquetis lorsque le moteur tourne. Mais le pire, c’est que l’huile qui devrait être acheminée vers la culasse s’échappe par les joints d’étanchéité.
En conséquence, les cames de l’arbre à cames s’usent en raison de la faible pression d’huile. Un déphaseur très usé dont le ressort est affaibli peut faire sauter la courroie de distribution.
L’électrovanne de déphasage est assez résistante, mais elle présente souvent des fuites d’huile par le dessous.
Pompe à huile
La pompe à huile du moteur Twin Spark tombe en panne à la moindre contamination. Une pression d’huile réduite affecte la durée de vie des arbres à cames et de leurs chemises de vilebrequin.
Pistons
Le moteur 2.0 Twin Spark sous Euro 3 se distingue du même moteur sous Euro 2 par ses pistons. Bien entendu, la version la plus récente et la plus respectueuse de l’environnement a des pistons plus légers et des segments de piston plus fins. La hauteur d’un tel piston n’est que de 51,3 mm. À titre de comparaison, la Twin Spark Euro 2.0 a une hauteur de piston de 56,0 mm. Mais il y a des valeurs encore plus colorées : le moteur 1.8 Twin Spark sous Euro-2 et Euro-3 a des hauteurs de piston de 60,15 et 50,45 mm respectivement.
Sur le moteur 2.0 Twin Spark, on peut mettre les anciens pistons à condition d’installer le joint de culasse à l’ancienne : sa hauteur (épaisseur) est de 1,85 mm contre 0,38 mm sur le moteur pour Euro-3.
Géométrie malheureuse du groupe de pistons et de la manivelle du moteur 2.0 Twin Spark
Le moteur 2.0 Twin Spark est dérivé du moteur 1.8 litre en augmentant le diamètre du piston de seulement 1 mm (de 82 à 83 mm) et en augmentant sensiblement la course du piston de 82,7 à 91 mm. Les bielles ont la même longueur (145 mm). Il se trouve que la géométrie du moteur 2.0 Twin Spark n’était pas du tout adaptée à un moteur à essence. Il existe un paramètre aussi important que le RS – le rapport entre la longueur de la bielle et la course du piston (diamètre du vilebrequin). Ainsi, si dans un moteur de 1,8 litre, ce rapport est égal au classique 1,75, dans un moteur de 2 litres, il est de 1,59. Il s’agit là d’une caractéristique propre non pas à une voiture particulière, mais à un tracteur diesel.
D’où de nombreux problèmes techniques. La course des pistons a été modifiée, les bielles sont restées anciennes, ce qui fait que la bielle « balance » davantage les pistons d’un côté à l’autre (c’est-à-dire avec une faible hauteur). De plus, à bas régime, le piston subit de très fortes accélérations, ce qui sollicite fortement l’ensemble du mécanisme de la manivelle. À haut régime, un tel moteur subit d’énormes contraintes dues au changement soudain d’accélération, qui fait littéralement cogner et battre son vilebrequin.
C’est probablement pour atténuer ces charges latérales que les ingénieurs italiens ont été contraints d’utiliser des arbres d’équilibrage sur le Twin Spark 2,0 litres. Après tout, les arbres peuvent non seulement contrebalancer les masses, mais aussi avoir une inertie décente, ce qui permet d’adoucir le travail du moteur lors d’une pression et d’un relâchement brusques de la pédale d’accélérateur.
Combustion d’huile
Tous les moteurs Twin Spark de 2 litres ont un appétit d’huile considérable. Selon les données d’usine, la consommation d’huile autorisée est de 1 litre pour 1000 km. Mais cette valeur ne couvre que les particularités de ce moteur.
La consommation d’huile est due à l’usure des cylindres et des segments de piston, ainsi qu’à l’encrassement des bagues d’huile. Sur les moteurs Twin Spark, les segments d’huile sont de type caisson, avec de minuscules trous pour l’évacuation de l’huile. S’ils se bouchent, l’appétit d’huile devient très important.
Et sur les moteurs Twin Spark sous Euro-3, la hauteur des anneaux d’huile est réduite de 3 à 2 mm.
En résumé, il est indispensable de vérifier chaque semaine le niveau d’huile sur ces moteurs.
TOTAL
C’est le moteur Alfa Romeo 2.0 Twin Spark qui est le plus éphémère – tout cela à cause de la géométrie très peu réussie du groupe manivelle, à cause de laquelle il part en révision à peine arrivé à 250 000 km.