Il motore Fiat TwinAir rappresenta una delle più significative innovazioni nel panorama motoristico recente, distinguendosi per la sua architettura bicilindrica e l'integrazione della tecnologia MultiAir. Brevettato dalla Fiat nel 2002 e presentato per la prima volta su un motore di serie nel 2009, il sistema MultiAir è stato successivamente adattato al TwinAir, la cui versione a due cilindri è stata introdotta nel 2010. Questo propulsore incarna il concetto di "downsizing", mirando a ridurre cilindrata, numero di cilindri e dimensioni complessive, con l'obiettivo di abbattere consumi ed emissioni senza sacrificare potenza e prestazioni, grazie anche all'adozione del turbocompressore.
La Tecnologia MultiAir: Cuore del TwinAir
Il MultiAir, precedentemente noto anche come Uniair, è un sofisticato sistema di controllo dell’apertura delle valvole, sia per motori a benzina che diesel. Rappresenta l'alternativa proposta dal gruppo Fiat ai sistemi "camless", che rinunciano all'albero a camme. Lo scopo dei progettisti del MultiAir è quello di offrire, all'interno di un sistema che mantiene l'albero a camme, la stessa flessibilità di gestione delle valvole tipica dei sistemi camless.
In un motore tradizionale, la camma determina il profilo di apertura e chiusura delle valvole in modo fisso, ottimizzato solo per un ristretto intervallo di funzionamento, influenzato principalmente dal numero di giri al minuto del motore. La rotazione della camma spinge la punteria, aprendo o chiudendo la valvola.
Nel sistema MultiAir, la punteria è composta da due elementi rigidi collegati da un pompante contenente olio. Questo pompante è dotato di una valvola controllata da un sistema elettronico dedicato. Se la valvola del pompante è chiusa, l'olio, approssimabile a un fluido incomprimibile, trasmette il moto alla seconda parte della punteria. In questo scenario, la punteria segue il profilo di apertura imposto dalla camma. Tuttavia, se la valvola è aperta, l'olio defluisce in un'apposita vasca, la seconda parte della punteria diventa libera e la valvola del motore si richiude, guidata da una molla di richiamo.
Aprendo la valvola del pompante in un istante opportuno, in base alle condizioni operative e all'azionamento del comando gas, la punteria viene richiamata dalla molla. Ciò impedisce il raggiungimento della massima apertura o anticipa la chiusura della valvola stessa. Se, nel frattempo, viene richiesta maggiore potenza, la valvola di controllo si richiude, evitando ulteriore fuoriuscita di olio. Questo permette di utilizzare il profilo rimanente della camma, se ancora disponibile, ma senza recuperare la corsa persa a causa della fuoriuscita dell'olio. Questa gestione dinamica consente di ottimizzare l'apertura delle valvole di aspirazione in tempo reale, influenzando direttamente l'efficienza della combustione e la risposta del motore.
I Primi Passi: Il 1.4 MultiAir Quattro Cilindri
Il motore Fire da 1.4 litri è stato il primo ad adottare il sistema MultiAir nell'estate del 2009, con la commercializzazione iniziata nel settembre dello stesso anno. Questo propulsore ha mantenuto la cilindrata di 1.368 cm³, ma ha visto un notevole incremento di potenza, sia nelle versioni aspirate che in quelle sovralimentate. L'iniezione è elettronica, con distribuzione 1 ACT (cinghia dentata), attuatore UniAir sul lato aspirazione e punterie idrauliche sul lato scarico.
La versione aspirata eroga 105 cavalli a 6.500 giri al minuto, con una coppia motrice di 130 N·m a 4.000 giri al minuto, ed equipaggia modelli come l'Alfa Romeo MiTo e la Fiat Punto Evo. Il 1.4 Turbo, invece, è prodotto in diversi step di potenza: la versione da 135 cavalli (a 5.000 giri al minuto) con coppia massima di 230 N·m a 1.750 giri al minuto, montata su MiTo e Punto Evo; e la versione da 140 cavalli adottata da Fiat Bravo e Lancia Delta a partire dal 2010.
Versioni più performanti includono il 1.4 Turbo MultiAir da 170 cavalli a 5.500 giri al minuto, con una coppia motrice di 250 N·m disponibile a 2.500 giri al minuto, montato su Alfa Romeo MiTo e Giulietta. Nel 2010 sono stati presentati anche due ulteriori step derivati dal 170 cavalli, ovvero le versioni da 165 e 180 cavalli della Abarth Punto Evo. La versione da 165 cavalli offre 250 N·m a 2.250 giri al minuto, mentre la 180 cavalli eroga 270 N·m a 3.000 giri al minuto, migliorando l'efficienza del propulsore. Queste versioni Abarth sono state modificate per un'erogazione di potenza leggermente più brusca, in linea con l'indole sportiva del marchio. Tutti i motori 1.4 MultiAir sono omologati Euro 5, abbinati al sistema Start&Stop e alimentati esclusivamente a benzina.
Il Motore TwinAir: Specificità e Vantaggi del Bicilindrico
Il TwinAir è il primo motore a due cilindri prodotto dal gruppo FIAT dopo la dismissione del motore bicilindrico raffreddato ad aria, nato sulla Fiat Nuova 500 del 1957 e prodotto, nelle sue varie versioni, fino al 1995. La prima versione, presentata al Salone dell'automobile di Ginevra del 2010 sulla Panda Aria, è stata commercializzata come 0.9 TwinAir.
Il motore TwinAir ha una cilindrata di 875 cm³, con distribuzione a quattro valvole per cilindro, iniezione elettronica diretta e sovralimentazione tramite turbocompressore, integrando, naturalmente, il sistema di distribuzione MultiAir. Al suo debutto, il motore aveva una potenza massima di 85 cavalli, erogati a 5500 giri al minuto, con un picco di coppia di 145 Nm disponibile a 1900 giri al minuto. Il TwinAir è il nome commerciale utilizzato da Fiat per identificare la versione del sistema MultiAir destinata ai motori a due cilindri. Questa tecnologia ha debuttato nel 2010 sulla Fiat 500 equipaggiata con il motore bicilindrico 0.9 litri e successivamente sulla nuova Lancia Ypsilon.
Il propulsore, sviluppato da Fiat Powertrain Technologies, è stato declinato in tre tagli di potenza: 65 CV (introdotto nel 2013), 85 CV (anche in versione Eco per contenere consumi ed emissioni) e 105 CV. Il sistema di regolazione TwinAir agisce principalmente sulle valvole di aspirazione, mentre la fasatura delle valvole di scarico rimane fissa. Ciascun cilindro è dotato di una pompa idraulica a pistoncino alimentata dal sistema di lubrificazione del motore. Una valvola solenoide elettroidraulica, posta tra la pompa a pistoncino e gli attuatori elettroidraulici delle valvole, regola la pressione dell'olio.
A bassi regimi, l'apertura delle valvole di aspirazione è minima, realizzando un diagramma chiuso (apertura in ritardo e chiusura in anticipo). Quando il regime aumenta, in fase di accelerazione, il comportamento cambia: alzata massima e chiusura anticipata, per ridurre il tempo di incrocio (quando valvole di aspirazione e scarico sono aperte) e ottimizzare il riempimento del cilindro. Nei casi intermedi interviene la modalità 'Multilift', ovvero la doppia apertura delle valvole, con un minimo compreso tra 0.5 e 1 millimetri e un massimo tra i 7 e i 9 mm, variabile in base al tipo di motore (aspirato o sovralimentato).
I vertici del gruppo Fiat dichiararono che questa motorizzazione, che portava al limite il concetto di down-sizing e di frazionamento con soli due cilindri, nasceva dall’esigenza di avere un gruppo endotermico molto ridotto al fine di ottenere spazio nel vano motore sufficiente per l’installazione di un motore elettrico, traghettando il gruppo Fiat verso il mondo dell’ibrido.
La scelta tecnica del motore Fiat TwinAir conferma la convenienza di adottare rapporti corsa/alesaggio leggermente superiori all'unità per i propulsori che privilegiano consumi ridotti, buone doti di coppia ai bassi e medi regimi, elasticità e ingombro longitudinale minore a parità di cilindrata. I vantaggi motoristici derivanti da una corsa del pistone leggermente superiore all'alesaggio sono noti da svariati decenni, ma l'esigenza primaria di incrementare sempre più i regimi di rotazione, riducendo la corsa, li aveva posti in subordine.
Vibrazioni e Contralberi di Bilanciamento
Per sua natura, un bicilindrico parallelo con manovelle a 360° vibra notevolmente. Questo accade perché le forze alterne di inerzia del 1° e del 2° ordine non sono equilibrate. Le vibrazioni sono direttamente proporzionali al peso degli organi in moto alterno (pistoni, spinotti e circa 2/3 della biella). Per ovviare a questo, sono stati introdotti i contralberi di bilanciamento, che hanno parzialmente risolto il problema equilibrando le forze alterne del 1° ordine. Anche un bicilindrico a V o contrapposto minimizza il fenomeno evitando il contralbero, che assorbe potenza, spiegando la grande diffusione di tali schemi in campo motociclistico. Tuttavia, nel settore automobilistico di grande serie, il fattore costi di produzione risulta preponderante e si preferisce il classico schema dei cilindri paralleli, anche per motivi di compattezza.
Un breve test-drive su una Fiat 500 ha evidenziato come il risultato ottenuto sia più che buono. Per attenuare il più possibile la tipica rumorosità del bicilindrico, sul TwinAir nulla è stato trascurato: coperchio insonorizzante sulla testata, coppa olio in lega leggera, carter distribuzione dotato di nervature antirumore e un sistema di scarico ottimizzato. Il livello di sonorità nell'abitacolo è accettabilissimo, non fastidioso e pressoché equivalente a quello percepibile con un 4 cilindri di pari categoria. La silenziosità all'interno con il motore al minimo è inaspettata per un bicilindrico, ma anche alle normali velocità "codice" il comfort acustico è di ottimo livello.
Peggio del 3 cilindri ? il 2 cilindri !
Riconoscimenti e Applicazioni
Il motore bicilindrico TwinAir ha ricevuto diversi riconoscimenti nel concorso “International Engine Of The Year”, tra cui “Engine of the Year 2011”, “Best New Engine 2011” e “Best Green Engine 2011”. Questo propulsore è attualmente montato su modelli dei segmenti A e B del Gruppo Fiat, inclusi Fiat 500, Lancia Ypsilon, Fiat Panda, Fiat Punto e Alfa Romeo MiTo. Il motore bicilindrico Turbo da 85 CV (900 cc) vanta il miglior livello di C02 per un propulsore a benzina (a partire da 95 g/km), assicurando ottime prestazioni e una riduzione dei consumi. Più in generale, la famiglia del TwinAir offre prestazioni comprese tra 65 CV e 105 CV, assicurando un calo fino al 30% di CO2 rispetto a un motore di pari prestazione.
Funzionamento con Cambio Automatico "Dualogic"
La versione "Dualogic" con cambio elettroattuato a 5 rapporti si sposa perfettamente con il tipo di vettura e con l'uso prevalentemente urbano. Questo tipo di trasmissione elimina, tra l'altro, il fastidio (avvertito da alcuni utenti) di far slittare leggermente in partenza la frizione per ottenere uno spunto corretto. Il funzionamento del cambio Dualogic risulta gradevole e ampiamente negli standard attuali per il tipo di trasmissione, sia in modalità automatica (passaggi marce non veloci, con il consueto taglio del gas) che sequenziale. Unica lieve pecca è la mancanza di trascinamento al minimo, utile nei parcheggi e nelle lunghe code, e una strana "rumorosità" in retromarcia (diversa da quella tipica derivante dagli ingranaggi a denti dritti) che alcuni clienti hanno definito "muggito". La risposta del motore è pronta e piacevole ai regimi di normale utilizzazione, grazie soprattutto al buon valore di coppia massima (145 Nm) a soli 1900 g/min.
Manutenzione e Problematiche Comuni
A distanza di quasi dieci anni per quanto riguarda le motorizzazioni MultiAir, e di sette per quanto riguarda i motori TwinAir, iniziano a delinearsi sia i punti di forza che di miglioramento di queste famiglie di motori. Tra i pregi del bicilindrico si evidenziano le prestazioni: scattante, sportivo, con un sound affascinante e vintage. Tuttavia, con il tempo, si sono manifestate alcune lacune tecniche.
Tra le problematiche riscontrate, seppur con un'affidabilità generalmente elevata, si annoverano: problemi alla lubrificazione del turbo, problemi alla wastegate, allungamenti della catena, guasti al sensore di temperatura dell'olio motore e al Modulo UniAir stesso.
Un caso reale ha riguardato una Fiat Nuova Panda 0.9 TwinAir con 121.000 km, immatricolata nell'aprile 2013. La diagnosi elettronica ha rilevato la spia MIL accesa, regime irregolare, perdita di colpi e codici errore come P0300 ("mancate accensioni multiple/casuali"), P0302 ("mancate accensioni cilindro 2"), P1524 ("funzione anti-imbrattamento candele") e P1062 ("elettrovalvola attuazione UniAir cilindro 2").
L'approccio diagnostico ha escluso diverse cause potenziali:
- Verifica presenza olio nel Modulo: Si è verificata la presenza di olio all'interno del Modulo UniAir per escludere difficoltà di riempimento e tenuta.
- Controllo sensore temperatura olio: È stato controllato il buon funzionamento del sensore di temperatura olio motore.
- Specifiche dell'olio: Si è verificata la specifica dell'olio, poiché una viscosità errata avrebbe potuto impedire la corretta apertura delle valvole di aspirazione, anche in assenza di guasti meccanici o elettrici.
- Candele, bobine, catena: Successivamente sono state controllate candele e bobine, e infine la corretta fasatura della catena.
Per esclusione, la decisione finale è stata quella di sostituire il Modulo UniAir con un componente nuovo. L'operazione di smontaggio ha rivelato una problematica non infrequente su tali moduli: la tendenza delle molle di contrasto dei cavallotti di pompaggio olio a cedere a sollecitazioni di fatica, perdendo in rigidità e, nei casi peggiori, acquisendo un piccolissimo gioco rispetto alla sede di lavoro. Poiché le molle non sono disponibili come ricambio separato, la problematica si risolve con la sostituzione del Modulo e il relativo apprendimento. È importante tenere in considerazione questa esperienza anche per le motorizzazioni MultiAir, poiché il sistema, indipendentemente dal numero di cilindri, è il medesimo.
La Funzione Anti-Ingolfamento Attiva
Un problema comune è il non avviamento del motore, spesso associato all'errore “funzione anti-ingolfamento attiva”. Questo errore apparentemente "ermetico" indica che la centralina di gestione motore Magneti Marelli, durante la fase di avviamento, non avendo rilevato attraverso il sensore di giri e segno di riferimento l'accelerazione dell'albero motore nel momento in cui comanda l'accensione, per almeno quattro cicli di accensione, inibisce l'iniezione per evitare che la benzina incombusta possa "bagnare" le candele ed essere espulsa verso il catalizzatore. Questa è, appunto, la “funzione anti-ingolfamento”.
La mancata accelerazione dell'albero motore in quella che sarebbe dovuta essere la fase di scoppio è causata dalla carenza o totale mancanza di aria in ingresso in camera di scoppio, dovuta a una insufficiente alzata delle valvole di aspirazione. Il modulo UniAir, che comanda le valvole di aspirazione, presenta due elettrovalvole gestite dalla centralina di gestione motore per permettere l'alzata delle valvole di aspirazione. Tuttavia, l'attuazione, ovvero lo spostamento delle valvole di aspirazione, è assicurata solo se all'interno del modulo è presente olio motore in quantità sufficiente, pressurizzato da due appositi pompanti meccanici. L'errore “funzione anti-ingolfamento attiva” è, quindi, causato dalla mancanza di olio motore sufficiente all'interno dei silos del modulo UniAir, a sua volta causata da un insufficiente livello dell'olio motore.
Considerazioni sull'Affidabilità e la Manutenzione
È fondamentale non speculare mai sull'olio, usando sempre la specifica richiesta da FIAT, né sul reset del modulo stesso. Inoltre, è importante non aspettarsi omogeneità di funzionamento e, rispetto ad altri motori, considerare attentamente prima di effettuare il flush olio. Percorrere distanze come 100 km giornalieri (50 all'andata e 50 al ritorno) consente all'olio di entrare in temperatura e non deteriorarsi a freddo nei complessi passaggi del MultiAir, rappresentando una distanza ideale per garantire a ogni motore, non solo il TwinAir, una buona durata.
Il layout del motore, tuttavia, lo rende meno adatto a essere tenuto su di giri, a causa delle vibrazioni (e probabilmente il TwinAir richiederà prima un nuovo set di supporti motore) e per la diversa "intonazione motoristica". A parità di cilindrata, l'aumentare del numero di cilindri riduce la coppia erogata in basso e migliora l'erogazione di potenza agli alti regimi. Pertanto, è necessario utilizzare il cervello e il cambio, considerando la diversa progettazione. Il suono, per alcuni, può evocare quello di un "falciaerba troppo cresciuto", simile ai vecchi bicilindrici paralleli. Il TwinAir beneficia del turbo che smorza parte della rombosità, ma non potrà mai "cantare" o "accompagnarci" come può fare un tre cilindri.
Nonostante alcuni problemi riscontrati nel tempo, il progetto del TwinAir è ambizioso ed efficiente. Tuttavia, alcuni esperti sostengono che l'evoluzione del motore FIRE, con l'introduzione di sistemi di sovralimentazione e controllo dinamico dell'iniezione, lo abbia reso più vulnerabile a rotture a causa dell'aumento delle componenti. Questo solleva interrogativi sulla convenienza economica a lungo termine, suggerendo che per chi percorre molti chilometri giornalieri, alternative come i 1.2 e 1.4 aspirati senza sistemi MultiAir possano essere più affidabili nel tempo.