Δοκιμαστική σειρά κινητήρων Audi - Μέρος 1: 1.8 TFSI

Η γκάμα των μονάδων μετάδοσης κίνησης της μάρκας είναι η επιτομή λύσεων απίστευτα υψηλής τεχνολογίας.

Μια σειρά για τα πιο ενδιαφέροντα αυτοκίνητα της εταιρείας

Αν ψάχνουμε ένα παράδειγμα μιας μελλοντικής οικονομικής στρατηγικής που διασφαλίζει τη βιωσιμότητα της εταιρείας, τότε η Audi μπορεί να αποτελέσει ένα εξαιρετικό παράδειγμα από αυτή την άποψη. Στη δεκαετία του '70, σχεδόν κανείς δεν μπορούσε να φανταστεί το γεγονός ότι τώρα η εταιρεία από το olνγκολσταντ θα είναι ισάξιος ανταγωνιστής σε ένα τόσο καθιερωμένο όνομα όπως η Mercedes-Benz. Η απάντηση στους λόγους μπορεί να βρεθεί σε μεγάλο βαθμό στο σλόγκαν της μάρκας "Progress through technology", το οποίο αποτελεί τη βάση της επιτυχώς διανυθείσας δύσκολης πορείας προς το premium τμήμα. Ένας τομέας όπου κανείς δεν έχει δικαίωμα συμβιβασμού και προσφέρει μόνο το καλύτερο. Αυτό που μπορεί να κάνει η Audi και λίγες άλλες εταιρείες τους εγγυάται τη ζήτηση για τα προϊόντα τους και την επίτευξη παρόμοιων παραμέτρων, αλλά και ένα τεράστιο βάρος, που απαιτεί συνεχή κίνηση στην άκρη ενός τεχνολογικού ξυραφιού.

Ως μέρος του VW Group, η Audi έχει την ευκαιρία να εκμεταλλευτεί πλήρως τις ευκαιρίες ανάπτυξης μιας τεράστιας εταιρείας. Όποια προβλήματα κι αν έχει η VW, με τις ετήσιες δαπάνες της για Έρευνα και Ανάπτυξη σχεδόν 10 δισεκατομμυρίων ευρώ, ο όμιλος βρίσκεται στην κορυφή της λίστας με τις 50 εταιρείες με τις υψηλότερες επενδύσεις στον τομέα, μπροστά από κολοσσούς όπως η Samsung Electronics, η Microsoft, η Intel και η Toyota (όπου αυτή η αξία ανέρχεται σε λίγο πάνω από 7 δισ. ευρώ). Από μόνη της, η Audi είναι κοντά στη BMW σε αυτές τις παραμέτρους, με την επένδυσή της στα 4,0 δισ. ευρώ. Ωστόσο, μέρος των κεφαλαίων που επενδύονται στην Audi προέρχεται έμμεσα από το γενικό ταμείο του ομίλου VW, αφού οι εξελίξεις χρησιμοποιούνται και από άλλες μάρκες. Μεταξύ των κύριων τομέων αυτής της δραστηριότητας είναι οι τεχνολογίες για την παραγωγή ελαφρών κατασκευών, ηλεκτρονικών, μετάδοσης και, φυσικά, ηλεκτροκινητήρων. Και τώρα ερχόμαστε στην ουσία αυτού του υλικού, που αποτελεί μέρος της σειράς μας, αντιπροσωπεύοντας σύγχρονες λύσεις στον τομέα των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, ως ελίτ τμήμα της VW, η Audi αναπτύσσει επίσης μια συγκεκριμένη σειρά κινητήρων που έχουν σχεδιαστεί κυρίως ή αποκλειστικά για οχήματα Audi, και θα σας πούμε γι' αυτά εδώ.

1.8 TFSI: ένα μοντέλο υψηλής τεχνολογίας από κάθε άποψη

Η ιστορία των τετρακύλινδρων κινητήρων TFSI της Audi χρονολογείται από τα μέσα του 2004, όταν κυκλοφόρησε ο πρώτος στροβιλοσυμπιεστής βενζίνης άμεσου ψεκασμού EA113 στον κόσμο ως 2.0 TFSI. Δύο χρόνια αργότερα, εμφανίστηκε μια πιο ισχυρή έκδοση του Audi S3. Η ανάπτυξη του αρθρωτού concept EA888 με κίνηση εκκεντροφόρου άξονα με αλυσίδα ξεκίνησε πρακτικά το 2003, λίγο πριν από την εισαγωγή του EA113 με ιμάντα χρονισμού.

Ωστόσο, το EA888 κατασκευάστηκε από την αρχή ως παγκόσμιος κινητήρας για τον Όμιλο VW. Η πρώτη γενιά παρουσιάστηκε το 2007 (ως 1.8 TFSI και 2.0 TFSI). Με την εισαγωγή του συστήματος μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων Audi Valvelift και μια σειρά μέτρων για τη μείωση της εσωτερικής τριβής, η δεύτερη γενιά σημειώθηκε το 2009 και η τρίτη γενιά (2011 TFSI και 1.8 TFSI) ακολούθησε στα τέλη του 2.0. Οι τετρακύλινδρες σειρές EA113 και EA888 σημείωσαν απίστευτη επιτυχία για την Audi, κερδίζοντας συνολικά δέκα διάσημα βραβεία Διεθνούς Κινητήρα της Χρονιάς και 10 Καλύτερους Κινητήρες. Καθήκον των μηχανικών είναι να δημιουργήσουν έναν αρθρωτό κινητήρα κυβισμού 1,8 και 2,0 λίτρων, προσαρμοσμένο τόσο για εγκάρσια όσο και για διαμήκη εγκατάσταση, με σημαντικά μειωμένες εσωτερικές τριβές και εκπομπές ρύπων, ανταποκρινόμενο σε νέες απαιτήσεις, συμπεριλαμβανομένου του Euro 6, με βελτιωμένη απόδοση. αντοχή και μειωμένο βάρος. Βασισμένο στο EA888 Generation 3, το EA888 Generation 3B δημιουργήθηκε και παρουσιάστηκε πέρυσι, λειτουργώντας με μια αρχή παρόμοια με την αρχή Miller. Θα μιλήσουμε για αυτό αργότερα.

Όλα αυτά ακούγονται καλά, αλλά όπως θα δούμε, χρειάζεται πολλή δουλειά ανάπτυξης για να το πετύχουμε. Χάρη στην αύξηση της ροπής από 250 σε 320 Nm σε σύγκριση με τον προκάτοχό του 1,8 λίτρων, οι σχεδιαστές μπορούν τώρα να αλλάξουν τις σχέσεις μετάδοσης σε μεγαλύτερες σχέσεις, γεγονός που μειώνει επίσης την κατανάλωση καυσίμου. Τεράστια συνεισφορά στο τελευταίο είναι μια σημαντική τεχνολογική λύση, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε από πολλές άλλες εταιρείες. Πρόκειται για σωλήνες εξάτμισης ενσωματωμένους στην κεφαλή, οι οποίοι παρέχουν τη δυνατότητα γρήγορης επίτευξης θερμοκρασίας λειτουργίας και ψύξης αερίων υπό υψηλό φορτίο και αποφυγής της ανάγκης εμπλουτισμού του μείγματος. Μια τέτοια λύση είναι εξαιρετικά ορθολογική, αλλά και πολύ δύσκολη στην εφαρμογή, δεδομένης της τεράστιας διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των υγρών και στις δύο πλευρές των σωλήνων συλλέκτη. Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν επίσης τη δυνατότητα ενός πιο συμπαγούς σχεδιασμού, ο οποίος, εκτός από τη μείωση του βάρους, εγγυάται μια συντομότερη και βέλτιστη διαδρομή αερίου προς τον στρόβιλο και μια πιο συμπαγή μονάδα για αναγκαστική πλήρωση και ψύξη πεπιεσμένου αέρα. Θεωρητικά, αυτό ακούγεται επίσης πρωτότυπο, αλλά η πρακτική εφαρμογή είναι μια πραγματική πρόκληση για τους επαγγελματίες του casting. Για τη χύτευση μιας σύνθετης κυλινδροκεφαλής, δημιουργούν μια ειδική διαδικασία χρησιμοποιώντας έως και 12 μεταλλουργικές καρδιές.

Ευέλικτος έλεγχος ψύξης

Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου σχετίζεται με τη διαδικασία επίτευξης της θερμοκρασίας λειτουργίας του ψυκτικού. Το έξυπνο σύστημα ελέγχου του τελευταίου επιτρέπει να σταματήσει εντελώς την κυκλοφορία του έως ότου φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας και όταν συμβεί αυτό, η θερμοκρασία παρακολουθείται συνεχώς ανάλογα με το φορτίο του κινητήρα. Ο σχεδιασμός μιας περιοχής όπου το ψυκτικό πλημμύρισε τους σωλήνες εξάτμισης, όπου υπάρχει σημαντική κλίση θερμοκρασίας, ήταν μια τεράστια πρόκληση. Για αυτό, αναπτύχθηκε ένα πολύπλοκο αναλυτικό μοντέλο υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένης της συνολικής σύνθεσης του αερίου / αλουμινίου / ψυκτικού. Λόγω της ιδιαιτερότητας της ισχυρής τοπικής θέρμανσης του υγρού σε αυτήν την περιοχή και της γενικής ανάγκης για βέλτιστο έλεγχο θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται μια μονάδα ελέγχου ρότορας πολυμερούς, η οποία αντικαθιστά τον παραδοσιακό θερμοστάτη. Έτσι, στο στάδιο θέρμανσης, η κυκλοφορία του ψυκτικού εμποδίζεται εντελώς.

Όλες οι εξωτερικές βαλβίδες είναι κλειστές και το νερό στο τζάκετ παγώνει. Ακόμα κι αν η καμπίνα χρειάζεται θέρμανση σε κρύο καιρό, η κυκλοφορία δεν ενεργοποιείται, αλλά χρησιμοποιείται ένα ειδικό κύκλωμα με πρόσθετη ηλεκτρική αντλία, στο οποίο η ροή κυκλοφορεί γύρω από τις πολλαπλές εξαγωγής. Αυτή η λύση σάς επιτρέπει να παρέχετε μια άνετη θερμοκρασία στην καμπίνα πολύ πιο γρήγορα, διατηρώντας παράλληλα τη δυνατότητα γρήγορης προθέρμανσης του κινητήρα. Όταν ανοίξει η αντίστοιχη βαλβίδα, αρχίζει η εντατική κυκλοφορία του υγρού στον κινητήρα - έτσι επιτυγχάνεται γρήγορα η θερμοκρασία λειτουργίας του λαδιού, μετά την οποία ανοίγει η βαλβίδα του ψυγείου του. Η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο ανάλογα με το φορτίο και την ταχύτητα, που κυμαίνεται από 85 έως 107 μοίρες (υψηλότερη σε χαμηλή ταχύτητα και φορτίο) στο όνομα μιας ισορροπίας μεταξύ της μείωσης της τριβής και της πρόληψης κρούσεων. Και δεν είναι μόνο αυτό - ακόμα και όταν ο κινητήρας είναι σβηστός, μια ειδική ηλεκτρική αντλία συνεχίζει να κυκλοφορεί το ψυκτικό μέσα από το ευαίσθητο σε βρασμό πουκάμισο στο κεφάλι και τον υπερσυμπιεστή για να απομακρύνει γρήγορα τη θερμότητα από αυτά. Το τελευταίο δεν επηρεάζει τα πάνω από τα πουκάμισα για να αποφευχθεί η γρήγορη υποθερμία τους.

Δύο ακροφύσια ανά κύλινδρο

Ειδικά για αυτόν τον κινητήρα, προκειμένου να φτάσει το επίπεδο εκπομπών Euro 6, η Audi εισάγει για πρώτη φορά ένα σύστημα ψεκασμού με δύο ακροφύσια ανά κύλινδρο - το ένα για άμεσο ψεκασμό και το άλλο για την πολλαπλή εισαγωγής. Η δυνατότητα ευέλικτου ελέγχου του ψεκασμού ανά πάσα στιγμή έχει ως αποτέλεσμα την καλύτερη ανάμειξη καυσίμου και αέρα και μειώνει τις εκπομπές σωματιδίων. Η πίεση στο τμήμα άμεσης έγχυσης έχει αυξηθεί από 150 σε 200 bar. Όταν το τελευταίο δεν λειτουργεί, το καύσιμο κυκλοφορεί επίσης μέσω συνδέσεων παράκαμψης μέσω μπεκ ψεκασμού στις πολλαπλές εισαγωγής για την ψύξη της αντλίας υψηλής πίεσης.

Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, το μείγμα απορροφάται από το σύστημα άμεσης έγχυσης και πραγματοποιείται διπλή έγχυση για να εξασφαλιστεί η ταχεία θέρμανση του καταλύτη. Αυτή η στρατηγική παρέχει καλύτερη ανάμιξη σε χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς να πλημμυρίζει τα κρύα μεταλλικά μέρη του κινητήρα. Το ίδιο ισχύει και για τα βαριά φορτία για να αποφευχθεί η έκρηξη. Χάρη στο σύστημα ψύξης πολλαπλών καυσαερίων και τη συμπαγή σχεδίασή του, είναι δυνατή η χρήση ενός υπερσυμπιεστή μονού τζετ (RHF4 από IHI) με έναν ανιχνευτή λάμδα μπροστά του και ένα περίβλημα κατασκευασμένο από φθηνότερα υλικά.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μέγιστη ροπή 320 Nm στις 1400 σ.α.λ. Ακόμη πιο ενδιαφέρουσα είναι η διανομή ισχύος με μέγιστη τιμή 160 hp. είναι διαθέσιμο στις 3800 σ.α.λ. (!) και παραμένει σε αυτό το επίπεδο έως και 6200 σ.α.λ. με σημαντικές δυνατότητες για περαιτέρω αύξηση (εγκαθιστώντας έτσι διαφορετικές εκδόσεις του 2.0 TFSI, γεγονός που αυξάνει το επίπεδο ροπής σε υψηλές περιοχές). Έτσι, η αύξηση της ισχύος σε σύγκριση με τον προκάτοχό της (κατά 12%) συνοδεύεται από μείωση της κατανάλωσης καυσίμου (κατά 22%).

(ακολουθώ)

Κείμενο: Georgy Kolev