Testovacia jazda Rad motorov Audi - Časť 1: 1.8 TFSI

Rad pohonných jednotiek značky je stelesnením neuveriteľne high-tech riešení.

Séria o najzaujímavejších automobiloch spoločnosti

Ak hľadáme príklad perspektívnej ekonomickej stratégie, ktorá zaisťuje udržateľnosť spoločnosti, potom môže byť Audi v tomto ohľade vynikajúcim príkladom. V 70. rokoch si len málokto mohol predstaviť skutočnosť, že teraz bude spoločnosť z Ingolstadtu rovnocenným konkurentom tak zavedeného názvu, akým je Mercedes-Benz. Odpoveď na dôvody možno do značnej miery nájsť v slogane značky „Progress through technologies“, ktorý je základom úspešne prejdenej ťažkej cesty do prémiového segmentu. Oblasť, kde nikto nemá právo na kompromisy a ponúka len to najlepšie. To, čo dokáže Audi a len niekoľko ďalších spoločností, im zaručuje dopyt po ich výrobkoch a dosiahnutie podobných parametrov, ale aj obrovskú záťaž, vyžadujúcu neustály pohyb na okraji technologického holiaceho strojčeka.

Ako súčasť koncernu VW má Audi možnosť naplno využiť možnosti rozvoja obrovskej spoločnosti. Nech má VW akékoľvek problémy, so svojimi ročnými výdavkami na výskum a vývoj vo výške takmer 10 miliárd eur je skupina na čele rebríčka 50 spoločností s najvyššími investíciami v tejto oblasti, pred gigantmi ako Samsung Electronics, Microsoft, Intel a Toyota (kde táto hodnota predstavuje niečo vyše 7 miliárd eur). Audi sa samo o sebe v týchto parametroch približuje BMW s ich investíciou 4,0 miliardy eur. Časť prostriedkov investovaných do Audi však pochádza nepriamo z hlavnej pokladne skupiny VW, keďže vývoj využívajú aj iné značky. Medzi hlavné oblasti tejto činnosti patria technológie na výrobu ľahkých konštrukcií, elektroniky, prevodoviek a samozrejme pohonov. A teraz sa dostávame k podstate tohto materiálu, ktorý je súčasťou našej série, predstavujúcej moderné riešenia v oblasti spaľovacích motorov. Audi však ako elitná divízia VW vyvíja aj špecifický rad pohonných jednotiek určených primárne alebo výlučne pre vozidlá Audi a my vám o nich povieme tu.

1.8 TFSI: model špičkovej technológie v každom ohľade

História radových štvorvalcových motorov TFSI od spoločnosti Audi siaha do polovice roku 2004, kedy bolo ako prvé 113 benzínového turbodúchadla s priamym vstrekovaním EA2.0 na trh uvedené 3 turbodúchadlo. O dva roky neskôr sa objavila výkonnejšia verzia Audi S888. Vývoj modulárneho konceptu EA2003 s pohonom vačkového hriadeľa s reťazou sa prakticky začal v roku 113, krátko pred uvedením modelu EAXNUMX s rozvodovým remeňom.

EA888 bol však od základov postavený ako globálny motor pre koncern VW. Prvá generácia bola predstavená v roku 2007 (ako 1.8 TFSI a 2.0 TFSI); so zavedením systému variabilného časovania ventilov Audi Valvelift a množstvom opatrení na zníženie vnútorného trenia bola v roku 2009 zaznamenaná druhá generácia a koncom roka 2011 tretia generácia (1.8 TFSI a 2.0 TFSI). Štvorvalcové série EA113 a EA888 dosiahli pre Audi neskutočný úspech, keď získali celkovo desať prestížnych ocenení International Engine of the Year a 10 Best Engines. Úlohou inžinierov je vytvoriť modulárny motor so zdvihovým objemom 1,8 a 2,0 litra, prispôsobený na priečnu aj pozdĺžnu montáž, s výrazne zníženým vnútorným trením a emisiami, spĺňajúci nové požiadavky, vrátane Euro 6, so zlepšeným výkonom. vytrvalosť a znížená hmotnosť. Na základe EA888 Generation 3 bol vytvorený a predstavený minulý rok EA888 Generation 3B, fungujúci na princípe podobnom Millerovmu princípu. O tom si povieme neskôr.

To všetko znie dobre, ale ako uvidíme, dosiahnutie tohto cieľa si vyžaduje veľa vývojovej práce. Vďaka zvýšeniu krútiaceho momentu z 250 na 320 Nm v porovnaní s 1,8-litrovým predchodcom teraz môžu konštruktéri zmeniť prevodové pomery na dlhšie, čím sa zníži aj spotreba paliva. Obrovským prínosom k tomu poslednému je dôležité technologické riešenie, ktoré potom využilo množstvo ďalších firiem. Ide o výfukové potrubie integrované do hlavy, ktoré poskytuje možnosť rýchleho dosiahnutia prevádzkovej teploty a ochladzovania plynov pri vysokom zaťažení a vyhýbanie sa potrebe obohacovať zmes. Takéto riešenie je mimoriadne racionálne, ale aj veľmi ťažko realizovateľné, vzhľadom na obrovský rozdiel teplôt medzi kvapalinami na oboch stranách kolektorových potrubí. Medzi výhody však patrí aj možnosť kompaktnejšej konštrukcie, ktorá okrem zníženia hmotnosti zaručuje kratšiu a optimálnejšiu cestu plynov k turbíne a kompaktnejší modul pre nútené plnenie a chladenie stlačeného vzduchu. Teoreticky to tiež znie originálne, no praktická realizácia je pre kastingových profesionálov skutočnou výzvou. Na odlievanie zložitej hlavy valcov vytvoria špeciálny proces využívajúci až 12 hutníckych sŕdc.

Flexibilné ovládanie chladenia

Ďalším dôležitým faktorom pri znižovaní spotreby paliva je proces dosiahnutia prevádzkovej teploty chladiacej kvapaliny. Jeho inteligentný riadiaci systém umožňuje úplne zastaviť jeho cirkuláciu, kým nedosiahne prevádzkovú teplotu, a keď k tomu dôjde, teplota sa neustále sleduje v závislosti od zaťaženia motora. Navrhnúť oblasť, kde chladiaca kvapalina zaplaví výfukové potrubie, kde je značný teplotný spád, bola obrovskou výzvou. Na tento účel bol vyvinutý komplexný analytický počítačový model vrátane celkového zloženia plyn / hliník / chladiaca kvapalina. Kvôli špecifickosti silného lokálneho ohrevu kvapaliny v tejto oblasti a všeobecnej potrebe optimálnej regulácie teploty sa používa riadiaci modul polymérového rotora, ktorý nahrádza tradičný termostat. Vo fáze ohrevu je teda cirkulácia chladiacej kvapaliny úplne zablokovaná.

Všetky vonkajšie ventily sú zatvorené a voda v plášti zamrzne. Aj keď treba v chladnom počasí kabínu vykurovať, neaktivuje sa cirkulácia, ale použije sa špeciálny okruh s prídavným elektrickým čerpadlom, v ktorom prúd cirkuluje okolo výfukových potrubí. Toto riešenie vám umožňuje poskytnúť pohodlnú teplotu v kabíne oveľa rýchlejšie, pri zachovaní schopnosti rýchlo zahriať motor. Po otvorení príslušného ventilu začne intenzívna cirkulácia kvapaliny v motore - takto rýchlo sa dosiahne prevádzková teplota oleja, po ktorej sa otvorí ventil jeho chladiča. Teplota chladiacej kvapaliny sa monitoruje v reálnom čase v závislosti od zaťaženia a rýchlosti v rozsahu od 85 do 107 stupňov (najvyššia pri nízkej rýchlosti a zaťažení) v mene rovnováhy medzi znížením trenia a prevenciou klepania. A to nie je všetko – aj keď je motor vypnutý, špeciálne elektrické čerpadlo naďalej cirkuluje chladiacu kvapalinu cez košeľu citlivú na var v hlave a turbodúchadlo, aby z nich rýchlo odvádzalo teplo. Ten nemá vplyv na vrchné časti košieľ, aby sa predišlo ich rýchlemu podchladeniu.

Dve dýzy na valec

Špeciálne pre tento motor, s cieľom dosiahnuť emisnú úroveň Euro 6, Audi po prvýkrát zavádza vstrekovací systém s dvoma dýzami na valec – jednou pre priame vstrekovanie a druhou pre sacie potrubie. Možnosť kedykoľvek flexibilne ovládať vstrekovanie má za následok lepšie premiešanie paliva a vzduchu a zníženie emisií pevných častíc. Tlak v sekcii priameho vstrekovania sa zvýšil zo 150 na 200 barov. Keď toto nie je v prevádzke, palivo cirkuluje aj obtokovými prípojkami cez vstrekovače v sacích potrubiach na chladenie vysokotlakového čerpadla.

Po naštartovaní motora je zmes nasávaná systémom priameho vstrekovania a na zaistenie rýchleho zahriatia katalyzátora je vykonané dvojité vstrekovanie. Táto stratégia poskytuje lepšie miešanie pri nízkych teplotách bez zaplavenia studených kovových častí motora. To isté platí pre ťažké bremená, aby nedošlo k výbuchu. Vďaka systému chladenia výfukového potrubia a jeho kompaktnej konštrukcii je možné použiť jednoprúdové turbodúchadlo (RHF4 od IHI) s lambda sondou pred ním a krytom z lacnejších materiálov.

Výsledkom je maximálny krútiaci moment 320 Nm pri 1400 ot./min. Ešte zaujímavejšia je distribúcia výkonu s maximálnou hodnotou 160 koní. je k dispozícii pri 3800 6200 ot./min (!) a na tejto úrovni zostáva až do 2.0 12 ot./min. s významným potenciálom ďalšieho zvyšovania (čím sa inštalujú rôzne verzie 22 TFSI, čo zvyšuje úroveň krútiaceho momentu v rozsahu vysokých otáčok). Takže nárast výkonu v porovnaní s predchodcom (o XNUMX percent) je sprevádzaný poklesom spotreby paliva (o XNUMX percent).

(nasledovať)

Text: Georgy Kolev