Εύρος δοκιμής κίνησης κινητήρα Audi - Μέρος 2: 4.0 TFSI

Συνέχιση της σειράς για τις μονάδες κίνησης της μάρκας

Ο οκτακύλινδρος 4.0 TFSI της Audi και της Bentley είναι η επιτομή του downsizing στις ανώτερες κατηγορίες. Αντικατέστησε τον ατμοσφαιρικό κινητήρα 4,2 λίτρων και τη μονάδα V5,2 10 λίτρων των S6, S7 και S8 και ήταν διαθέσιμο σε επίπεδα ισχύος από 420 έως 520 ίππους. έως 605 ίππους ανάλογα με το μοντέλο. Σε αυτά τα στοιχεία, ο κινητήρας της Audi είναι άμεσος ανταγωνιστής του κινητήρα biturbo N4,4 63 λίτρων της BMW και της έκδοσης S63 για τα μοντέλα M. Όπως και στην BMW, οι δύο στροβιλοσυμπιεστές είναι τοποθετημένοι στο εσωτερικό των συστοιχιών κυλίνδρων, οι οποίες βρίσκονται στις 90 μοίρες όπως και στην προηγούμενη μονάδα των 4,2 λίτρων. Με αυτή τη διάταξη, επιτυγχάνεται μεγαλύτερη συμπαγοποίηση και η διαδρομή των καυσαερίων συντομεύεται. Η διαμόρφωση twin-scroll (στη BMW χρησιμοποιείται μόνο στην έκδοση S) επιτρέπει τη μείωση της αμοιβαίας αρνητικής επίδρασης των παλμών από τους διαφορετικούς κυλίνδρους και την εξαγωγή μεγαλύτερου μέρους της κινητικής τους ενέργειας, και πραγματοποιείται με έναν πολύπλοκο συνδυασμό κανάλια από κυλίνδρους διαφορετικών σειρών. Αυτή η αρχή λειτουργίας παρέχει ένα σταθερό απόθεμα ροπής κατά την επιτάχυνση ακόμη και σε λειτουργίες ελαφρώς πάνω από τις στροφές ρελαντί. Ακόμα και στις 1000 rpm, ο 4.0 TFSI έχει ήδη 400 Nm. Η πιο ισχυρή έκδοση είναι έτοιμη να αποδώσει τη μέγιστη ροπή της στα 650 Nm (700 στις εκδόσεις 560 και 605 ίππων) σε όλο το εύρος από τις 1750 έως τις 5000 σ.α.λ., ενώ τα 550 Nm του στάνταρ είναι διαθέσιμα ακόμη νωρίτερα - από τις 1400 έως τις 5250 σ.α.λ. Το μπλοκ κινητήρα είναι κατασκευασμένο από κράματα αλουμινίου με ομοιογενή χύτευση αλουμινίου σε χαμηλή πίεση και στις ισχυρές εκδόσεις υφίσταται επιπλέον θερμική επεξεργασία. Για την ενίσχυση του μπλοκ, πέντε ένθετα από όλκιμο σίδηρο είναι ενσωματωμένα στο κάτω μέρος του. Όπως και με τη μικρότερη μονάδα EA888, η αντλία λαδιού έχει μεταβλητή χωρητικότητα και σε χαμηλές στροφές και φορτίο, τα ακροφύσια ψύξης του πυθμένα του εμβόλου είναι απενεργοποιημένα. Η λογική της ψύξης του κινητήρα είναι παρόμοια, όπου η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει τη θερμοκρασία σε πραγματικό χρόνο και η κυκλοφορία διατηρείται μέχρι να επιτευχθεί η θερμοκρασία λειτουργίας. Όταν υπάρχει, το υγρό αρχίζει να κινείται από το εσωτερικό των κυλίνδρων προς την κατεύθυνση της κυλινδροκεφαλής και εάν χρειάζεται θέρμανση, μια ηλεκτρική αντλία κατευθύνει το νερό από την κεφαλή στην καμπίνα. Και εδώ, για να εξαλειφθεί σχεδόν πλήρως η πλημμύρα του εμβόλου, πραγματοποιούνται αρκετοί ψεκασμοί καυσίμου ανά κύκλο όταν ο κινητήρας είναι κρύος.

Απενεργοποιήστε μέρος των κυλίνδρων

Το σύστημα απενεργοποίησης μερικού κυλίνδρου φορτίου δεν είναι μια νέα προσέγγιση για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου, αλλά με τον υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα της Audi, αυτή η λύση έχει τελειοποιηθεί. Η ιδέα τέτοιων τεχνολογιών είναι η αύξηση των λεγόμενων. σημείο λειτουργίας - όταν ο κινητήρας απαιτεί επίπεδο ισχύος που θα μπορούσε να χειριστεί τέσσερις από τους οκτώ κυλίνδρους, ο τελευταίος λειτουργεί σε πολύ πιο αποτελεσματική λειτουργία με ευρύτερο γκάζι. Το ανώτερο όριο της λειτουργίας απενεργοποίησης του κυλίνδρου κυμαίνεται μεταξύ 25 και 40 τοις εκατό της μέγιστης ροπής (μεταξύ 120 και 250 Nm), και σε αυτή τη λειτουργία η μέση αποτελεσματική πίεση στους κυλίνδρους αυξάνεται σημαντικά. Η θερμοκρασία του ψυκτικού πρέπει να έχει φθάσει τουλάχιστον 30 μοίρες, το κιβώτιο πρέπει να βρίσκεται σε τρίτη ταχύτητα ή υψηλότερο και ο κινητήρας πρέπει να λειτουργεί μεταξύ 960 και 3500 σ.α.λ. Εάν πληρούνται αυτές οι προϋποθέσεις, το σύστημα κλείνει τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής δύο κυλίνδρων κάθε σειράς κυλίνδρων, οπότε η μονάδα V8 συνεχίζει να λειτουργεί ως V4.

Το κλείσιμο των απαραίτητων βαλβίδων στους τέσσερις εκκεντροφόρους γίνεται με τη βοήθεια μιας νέας έκδοσης για τον έλεγχο των φάσεων και της διαδρομής του συστήματος βαλβίδων Audi valvelift. Οι δακτύλιοι με έκκεντρα που βρίσκονται πάνω τους για το άνοιγμα δύο βαλβίδων και καναλιών μετακινούνται στο πλάι με τη βοήθεια ηλεκτρομαγνητικών συσκευών με ακίδες, και στη νέα έκδοση έχουν επίσης κάμερες για "μηδενική διαδρομή". Τα τελευταία δεν επηρεάζουν τους ανυψωτές βαλβίδων και τα ελατήρια τα κρατούν κλειστά. Ταυτόχρονα, το σύστημα ελέγχου κινητήρα σταματά την έγχυση καυσίμου και την ανάφλεξη. Ωστόσο, πριν κλείσουν οι βαλβίδες, οι θάλαμοι καύσης γεμίζουν με καθαρό αέρα - η αντικατάσταση των καυσαερίων με αέρα μειώνει την πίεση στους κυλίνδρους και την ενέργεια που απαιτείται για την κίνηση των εμβόλων.

Τη στιγμή που ο οδηγός πιέζει το πεντάλ γκαζιού πιο σκληρά, οι απενεργοποιημένοι κύλινδροι αρχίζουν να λειτουργούν ξανά. Η επιστροφή στην οκτακύλινδρη λειτουργία, καθώς και η αντίστροφη διαδικασία, είναι εξαιρετικά ακριβής και γρήγορη, και σχεδόν αόρατη. Η όλη μετάβαση πραγματοποιείται σε μόλις 300 χιλιοστά του δευτερολέπτου και η αλλαγή της λειτουργίας οδηγεί σε βραχυπρόθεσμη μείωση της απόδοσης, έτσι ώστε η πραγματική μείωση της κατανάλωσης καυσίμου να ξεκινά περίπου τρία δευτερόλεπτα μετά την απενεργοποίηση των κυλίνδρων.

Σύμφωνα με την Audi, άτομα από την Bentley, που χρησιμοποιούν το προηγμένο 4.0 TFSI για το νέο Continental GT (ντεμπούτο 2012), συμμετείχαν επίσης στη διαδικασία ανάπτυξης της δημιουργίας αυτής της τεχνολογίας. Ένα τέτοιο σύστημα δεν είναι νέο για την εταιρεία και λειτουργεί στη μονάδα V6,75 8 λίτρων.

Οι κινητήρες V8 είναι γνωστοί όχι μόνο για την πρόσφυση και την αρμονική απόκριση του γκαζιού, αλλά και για την ομαλή λειτουργία τους - και αυτό ισχύει σε πλήρη ισχύ για το 4.0 TFSI. Ωστόσο, όταν ένας κινητήρας V8 λειτουργεί ως V4, ανάλογα με το φορτίο και την ταχύτητα, ο στροφαλοφόρος άξονας και τα παλινδρομικά εξαρτήματα του αρχίζουν να παράγουν υψηλά επίπεδα στρεπτικής δόνησης. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί στην εμφάνιση συγκεκριμένων θορύβων που διεισδύουν στο εσωτερικό του αυτοκινήτου. Με το μεγάλο του μέγεθος, το σύστημα εξάτμισης παράγει επίσης συγκεκριμένους ήχους μπάσων που είναι δύσκολο να κατασταλούν, παρά το έξυπνο σύστημα ελέγχου ροής αερίου με βαλβίδες. Αναζητώντας τρόπους μείωσης των κραδασμών και του θορύβου, οι σχεδιαστές της Audi υιοθέτησαν μια ασυνήθιστη τεχνολογική προσέγγιση, δημιουργώντας δύο μοναδικά συστήματα - δημιουργία αντι-ήχου και απόσβεση κραδασμών.

Χάρη στην εντατική διαδικασία στροβιλισμού κατά την πλήρωση και τον αυξημένο ρυθμό καύσης, ο βαθμός συμπίεσης μπορεί να αυξηθεί ανεξάρτητα από την παρουσία υπερσυμπίεσης χωρίς τον κίνδυνο πρόκλησης εκρήξεων στη διαδικασία καύσης. Υπάρχουν επίσης κάποιες τεχνολογικές διαφορές μεταξύ των διαφορετικών εκδόσεων ισχύος του 4.0 TFSI, όπως η χρήση ενός συστήματος εισαγωγής ενός ή διπλού κυκλώματος, οι διαφορετικές ρυθμίσεις λειτουργίας των υπερσυμπιεστών και η παρουσία ενός πρόσθετου ψυγείου λαδιού για πιο ισχυρές μονάδες. Υπάρχουν επίσης δομικές διαφορές στους στροφαλοφόρους άξονες και τα κύρια ρουλεμάν τους, ο βαθμός συμπίεσης, οι φάσεις διανομής αερίου και οι εγχυτήρες είναι διαφορετικοί.

Ενεργός έλεγχος θορύβου και απόσβεση κραδασμών

Το Active Noise Control (ANC) εξουδετερώνει τον ανεπιθύμητο θόρυβο δημιουργώντας "αντι-ήχο". Αυτή η αρχή είναι γνωστή ως καταστρεπτική παρέμβαση: εάν δύο ηχητικά κύματα της ίδιας συχνότητας αλληλεπικαλύπτονται, τα πλάτη τους μπορούν να «τακτοποιηθούν» έτσι ώστε να εξασθενούν αμοιβαία. Για το σκοπό αυτό, τα πλάτη τους πρέπει να είναι τα ίδια, αλλά πρέπει να είναι εκτός φάσης στους 180 μοίρες μεταξύ τους, δηλαδή σε αντίφαση. Οι ειδικοί αποκαλούν επίσης αυτή τη διαδικασία "αντίστροφη εξάλειψη θορύβου". Τα μοντέλα της Audi, τα οποία θα προσφέρουν τη νέα μονάδα 4.0 TFSI, είναι εξοπλισμένα με τέσσερα μικρά μικρόφωνα ενσωματωμένα στην επένδυση οροφής. Καθένα από αυτά καταγράφει το πλήρες φάσμα θορύβου στην παρακείμενη περιοχή. Με βάση αυτά τα σήματα, η μονάδα ελέγχου ANC δημιουργεί μια διαφοροποιημένη εικόνα χωρικού θορύβου, ενώ ταυτόχρονα ο αισθητήρας ταχύτητας στροφαλοφόρου παρέχει πληροφορίες σχετικά με αυτήν την παράμετρο. Σε όλες τις προ-βαθμονομημένες περιοχές όπου το σύστημα εντοπίζει ενοχλητικό θόρυβο, δημιουργεί σκόπιμα ακριβή διαμορφωμένο ήχο εξάλειψης. Ο ενεργός έλεγχος θορύβου είναι έτοιμος για λειτουργία ανά πάσα στιγμή - εάν το ηχοσύστημα είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο και εάν ο ήχος έχει ενισχυθεί, μειωθεί, κ.λπ. Το σύστημα λειτουργεί επίσης ανεξάρτητα από το σύστημα με το οποίο είναι εξοπλισμένο το αυτοκίνητο.

Ο τρόπος μείωσης των δονήσεων είναι πολύ παρόμοιος με μια ιδέα. Κατ 'αρχήν, το Audi χρησιμοποιεί άκαμπτες, σπορ ρυθμίσεις για τις βάσεις του κινητήρα. Για 4.0 TFSI, οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει ενεργά στηρίγματα στήριξης ή τακάκια που στοχεύουν στην εξάλειψη των δονήσεων του κινητήρα με ταλαντώσεις σταδιακής εξόδου με αντίστροφη δύναμη. Ένα βασικό στοιχείο του συστήματος είναι μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή που δημιουργεί δονήσεις. Έχει μόνιμο μαγνήτη και πηνίο υψηλής ταχύτητας, η κίνηση του οποίου μεταδίδεται μέσω εύκαμπτης μεμβράνης σε θάλαμο με υγρό. Αυτό το υγρό απορροφά τόσο τις δονήσεις που προκαλούνται από τον κινητήρα όσο και εκείνες που τους εξουδετερώνουν. Ταυτόχρονα, αυτά τα στοιχεία περιορίζουν τις δονήσεις όχι μόνο στον άτυπο τρόπο λειτουργίας όπως το V4, αλλά και στην κανονική λειτουργία V8, με ιδιαίτερη προσοχή στο ρελαντί.

(ακολουθώ)

Κείμενο: Georgy Kolev

2020-08-30