Gama de testare a motoarelor Audi - Partea 2: 4.0 TFSI
Continuarea seriei pentru unitățile de acționare ale mărcii
Motorul 4.0 TFSI cu opt cilindri de la Audi și Bentley este simbolul reducerii personalului din clasele superioare. Acesta a înlocuit motorul de 4,2 litri cu aspirație naturală și unitatea V5,2 de 10 litri a modelelor S6, S7 și S8 și a fost disponibil la niveluri de putere de la 420 la 520 CP. până la 605 CP in functie de model. La aceste cifre, motorul Audi este un concurent direct cu motorul biturbo N4,4 de 63 litri al BMW și cu versiunea sa S63 pentru modelele M. Ca și în cazul BMW, cele două turbocompresoare sunt amplasate în interiorul bancilor de cilindri, care sunt situate la 90 de grade ca și în cazul unității anterioare de 4,2 litri. Cu acest aranjament, se obține mai multă compactitate și se scurtează calea gazelor de eșapament. Configurația twin-scroll (la BMW este folosită doar în versiunea S) permite reducerea influenței negative reciproce a pulsațiilor de la diferiții cilindri și extragerea unei mari părți a energiei cinetice a acestora și este realizată printr-o combinație complexă de canale din cilindri de diferite rânduri. Acest principiu de funcționare asigură o rezervă solidă de cuplu atunci când accelerează, chiar și în moduri puțin peste viteza de ralanti. Chiar și la 1000 rpm, 4.0 TFSI are deja 400 Nm. Versiunea mai puternică este gata să livreze cuplul maxim de 650 Nm (700 la versiunile de 560 și 605 CP) pe toată gama de la 1750 la 5000 rpm, în timp ce cei 550 Nm standard sunt disponibili chiar mai devreme - de la 1400 la 5250 rpm. Blocul motor este realizat din aliaje de aluminiu cu turnare omogenă a aluminiului la presiune scăzută, iar în versiunile puternice este suplimentar tratat termic. Pentru a întări blocul, în partea inferioară sunt integrate cinci inserții din fontă ductilă. Ca și în cazul unității mai mici EA888, pompa de ulei are o capacitate variabilă, iar la turații și sarcină scăzute, duzele de răcire inferioare pistonului sunt oprite. Logica de răcire a motorului este similară, unde modulul de control reglează temperatura în timp real, iar circulația este menținută până la atingerea temperaturii de funcționare. Când este prezent, lichidul începe să se deplaseze din interiorul cilindrilor în direcția chiulasei, iar dacă este nevoie de încălzire, o pompă electrică direcționează apa din cap către cabină. Din nou, pentru a elimina aproape complet inundarea pistonului, se efectuează mai multe injecții fine de combustibil pe ciclu când motorul este rece.
Opriți o parte a cilindrilor
Sistemul de oprire a cilindrului cu sarcină parțială nu este o abordare nouă pentru reducerea consumului de combustibil, dar cu motorul turbo al Audi, această soluție a fost perfecționată. Ideea unor astfel de tehnologii este de a spori așa-numitele. punctul de funcționare - atunci când motorul necesită un nivel de putere care să rezolve patru din cei opt cilindri, aceștia din urmă funcționează într-un mod mult mai eficient, cu o accelerație mai largă. Limita superioară a operațiunii de dezactivare a cilindrului este cuprinsă între 25 și 40% din cuplul maxim (între 120 și 250 Nm), iar în acest mod presiunea efectivă medie în cilindri crește semnificativ. Temperatura lichidului de răcire trebuie să fi atins cel puțin 30 de grade, transmisia trebuie să fie cu treapta a treia sau mai mare, iar motorul să funcționeze între 960 și 3500 rpm. Dacă aceste condiții sunt îndeplinite, sistemul închide supapele de admisie și evacuare a doi cilindri din fiecare rând de cilindri, prin care unitatea V8 continuă să funcționeze ca un V4.
Închiderea supapelor necesare pe cele patru arbori cu came se efectuează cu ajutorul unei noi versiuni pentru controlul fazelor și cursei supapelor sistemului Audi valvelift. Bucșele cu came amplasate pe ele pentru deschiderea a două supape și canale sunt mutate în lateral cu ajutorul dispozitivelor electromagnetice cu știfturi, iar în noua versiune au și came pentru „cursă zero”. Acestea din urmă nu afectează dispozitivele de ridicare a supapelor, iar arcurile le țin închise. În același timp, sistemul de control al motorului oprește injecția și aprinderea combustibilului. Cu toate acestea, înainte de închiderea supapelor, camerele de ardere sunt umplute cu aer proaspăt - înlocuirea gazelor de eșapament cu aer reduce presiunea din cilindri și energia necesară pentru acționarea pistoanelor.
În momentul în care șoferul apasă mai tare pedala de accelerație, cilindrii dezactivați încep să funcționeze din nou. Revenirea la modul cu opt cilindri, precum și procesul invers, sunt extrem de precise și rapide și practic imperceptibile. Întreaga tranziție are loc în doar 300 de milisecunde, iar schimbarea modului duce la o reducere pe termen scurt a eficienței, astfel încât reducerea efectivă a consumului de combustibil începe la aproximativ trei secunde după dezactivarea cilindrilor.
Potrivit Audi, oamenii din Bentley, care folosesc 4.0 TFSI avansat pentru noul Continental GT (debut 2012), au fost implicați și în procesul de dezvoltare a acestei tehnologii. Un astfel de sistem nu este nou pentru companie și funcționează în unitatea V6,75 de 8 litri.
Motoarele V8 sunt cunoscute nu numai pentru tracțiunea și răspunsul armonios al clapetei, ci și pentru buna funcționare - și acest lucru se aplică în totalitate 4.0 TFSI. Cu toate acestea, atunci când un motor V8 funcționează ca un V4, în funcție de sarcină și viteză, arborele cotit și componentele sale alternative încep să genereze niveluri ridicate de vibrații de torsiune. La rândul său, acest lucru duce la apariția unor zgomote specifice care pătrund în interiorul mașinii. Cu dimensiunile sale mari, sistemul de evacuare generează, de asemenea, sunete de bas specifice, care sunt dificil de suprimat, în ciuda sistemului inteligent de control al debitului de gaz cu supape. În căutarea unor modalități de reducere a vibrațiilor și a zgomotului, designerii Audi au folosit o abordare tehnologică neobișnuită, creând două sisteme unice - generarea anti-sunet și amortizarea vibrațiilor.
Datorită procesului vortex intens în timpul umplerii și a ratei crescute de ardere, raportul de compresie poate fi crescut indiferent de prezența turbocompresorului fără riscul de a provoca detonații în procesul de ardere. Există, de asemenea, unele diferențe tehnologice între diferitele versiuni de putere ale 4.0 TFSI, cum ar fi utilizarea unui sistem de admisie cu un singur sau dublu circuit, diferite setări de funcționare ale turbocompresoarelor și prezența unui răcitor de ulei suplimentar pentru unități mai puternice. Există, de asemenea, diferențe structurale în arborii cotiți și lagărele principale, gradul de compresie, fazele de distribuție a gazului și injectoarele sunt diferite.
Control activ al zgomotului și amortizarea vibrațiilor
Controlul activ al zgomotului (ANC) contracarează zgomotul nedorit prin generarea de „anti-sunet”. Acest principiu este cunoscut sub numele de interferență distructivă: dacă două unde sonore de aceeași frecvență se suprapun, amplitudinile lor pot fi „aranjate” astfel încât să se atenueze reciproc. În acest scop, amplitudinile lor trebuie să fie aceleași, dar trebuie să fie defazate între ele, adică în antifază. Experții mai numesc acest proces „eliminarea inversă a zgomotului”. Modelele Audi, care vor oferi noua unitate 180 TFSI, sunt echipate cu patru microfoane mici integrate în căptușeala acoperișului. Fiecare dintre ele înregistrează întregul spectru de zgomot în zona adiacentă. Pe baza acestor semnale, modulul de control ANC creează o imagine diferențiată a zgomotului spațial, în timp ce senzorul de viteză al arborelui cotit oferă informații despre acest parametru. În toate zonele precalibrate în care sistemul identifică zgomot deranjant, generează în mod intenționat un sunet de eliminare modulat cu precizie. Controlul activ al zgomotului este gata de funcționare în orice moment - indiferent dacă sistemul audio este pornit sau oprit și dacă sunetul este amplificat, redus etc. De asemenea, sistemul funcționează indiferent de sistemul cu care este echipată mașina.
Modul de a atenua vibrațiile este foarte asemănător ca idee. În principiu, Audi folosește setări rigide, sportive pentru suporturile motorului. Pentru 4.0 TFSI, inginerii au dezvoltat suporturi sau plăcuțe de montaj active care urmăresc eliminarea vibrațiilor motorului cu oscilații de eliminare treptată cu forță inversă. O componentă cheie a sistemului este un dispozitiv electromagnetic care creează vibrații. Are un magnet permanent și o bobină de mare viteză, a cărei mișcare este transmisă prin intermediul unei membrane flexibile către o cameră cu lichid. Acest fluid absoarbe atât vibrațiile cauzate de motor, cât și cele care le contracarează. În același timp, aceste elemente limitează vibrațiile nu numai în modul de operare atipic, cum ar fi V4, ci și în modul normal V8, cu o atenție specială acordată ralanti.
(a urma)
Text: Georgy Kolev
2020-08-30
