Jazda próbna Gama silników Audi — część 1: 1.8 TFSI

Gama jednostek napędowych tej marki jest uosobieniem niewiarygodnie zaawansowanych technologicznie rozwiązań.

Cykl o najciekawszych samochodach firmy

Jeśli szukamy przykładu przyszłościowej strategii gospodarczej, która zapewnia zrównoważony rozwój firmy, to Audi może być w tym zakresie doskonałym przykładem. W latach 70. mało kto mógł sobie wyobrazić, że teraz firma z Ingolstadt będzie równorzędnym konkurentem dla tak ugruntowanej marki jak Mercedes-Benz. Odpowiedź na powody można w dużej mierze znaleźć w haśle marki „Postęp przez technologię”, które jest podstawą przebytej z sukcesem, trudnej drogi do segmentu premium. Obszar, w którym nikt nie ma prawa iść na kompromis i oferuje tylko to, co najlepsze. To, co potrafi Audi i tylko garstka innych firm, gwarantuje im popyt na swoje produkty i osiąganie podobnych parametrów, ale też ogromne obciążenie, wymagające ciągłego poruszania się na krawędzi technologicznej brzytwy.

Jako część Grupy VW, Audi ma możliwość pełnego wykorzystania możliwości rozwoju ogromnej firmy. Jakiekolwiek problemy ma VW, z jego rocznymi wydatkami na badania i rozwój wynoszącymi prawie 10 miliardów euro, grupa zajmuje pierwsze miejsce na liście 50 firm, które najwięcej inwestują w tej dziedzinie, wyprzedzając gigantów takich jak Samsung Electronics, Microsoft, Intel i Toyota (gdzie wartość ta wynosi nieco ponad 7 mld euro). Samo Audi jest bliskie BMW w tych parametrach, z ich inwestycją w wysokości 4,0 miliardów euro. Jednak część środków zainwestowanych w Audi pochodzi pośrednio z ogólnego skarbca grupy VW, ponieważ z opracowań korzystają także inne marki. Wśród głównych obszarów tej działalności znajdują się technologie do produkcji lekkich konstrukcji, elektroniki, przekładni i oczywiście napędów. I teraz dochodzimy do sedna tego materiału, który jest częścią naszej serii, reprezentującej nowoczesne rozwiązania w dziedzinie silników spalinowych. Jednak jako elitarny oddział VW, Audi opracowuje również specjalną linię układów napędowych przeznaczonych głównie lub wyłącznie do pojazdów Audi, o których opowiemy tutaj.

1.8 TFSI: model zaawansowanej technologii pod każdym względem

Historia czterocylindrowych silników rzędowych TFSI firmy Audi sięga połowy 2004 roku, kiedy to pierwsza na świecie turbosprężarka benzynowa z bezpośrednim wtryskiem paliwa EA113 została wypuszczona jako 2.0 TFSI. Dwa lata później pojawiła się mocniejsza wersja Audi S3. Rozwój koncepcji modułowej EA888 z napędem wałka rozrządu z łańcuchem praktycznie rozpoczął się w 2003 roku, na krótko przed wprowadzeniem EA113 z paskiem rozrządu.

Jednak EA888 został zbudowany od podstaw jako globalny silnik dla Grupy VW. Pierwsza generacja została wprowadzona w 2007 roku (jako 1.8 TFSI i 2.0 TFSI); wraz z wprowadzeniem systemu zmiennych faz rozrządu Audi Valvelift i szeregu środków zmniejszających tarcie wewnętrzne, w 2009 roku odnotowano drugą generację, a pod koniec 2011 roku trzecią generację (1.8 TFSI i 2.0 TFSI). Czterocylindrowe serie EA113 i EA888 odniosły niesamowity sukces dla Audi, zdobywając w sumie dziesięć prestiżowych nagród International Engine of the Year i 10 Best Engines. Zadaniem inżynierów jest stworzenie modułowego silnika o pojemności skokowej 1,8 i 2,0 litra, przystosowanego zarówno do montażu poprzecznego, jak i wzdłużnego, o znacznie zmniejszonym tarciu wewnętrznym i emisji spalin, spełniającego nowe wymagania, w tym Euro 6, o poprawionych osiągach. wytrzymałość i zmniejszona waga. W oparciu o EA888 Generation 3, EA888 Generation 3B został stworzony i wprowadzony w zeszłym roku, działając na zasadzie podobnej do zasady Millera. Porozmawiamy o tym później.

Wszystko to brzmi dobrze, ale jak zobaczymy, osiągnięcie tego wymaga dużo pracy programistycznej. Dzięki zwiększeniu momentu obrotowego z 250 do 320 Nm w porównaniu z poprzednikiem o pojemności 1,8 litra, projektanci mogą teraz zmieniać przełożenia na dłuższe, co również zmniejsza zużycie paliwa. Ogromnym wkładem w to ostatnie jest ważne rozwiązanie technologiczne, z którego korzystało wówczas szereg innych firm. Są to zintegrowane z głowicą rury wydechowe, które zapewniają możliwość szybkiego osiągnięcia temperatury roboczej i schłodzenia gazów pod dużym obciążeniem oraz uniknięcia konieczności wzbogacania mieszanki. Takie rozwiązanie jest niezwykle racjonalne, ale też bardzo trudne do zrealizowania, biorąc pod uwagę ogromną różnicę temperatur pomiędzy cieczami po obu stronach kolektorów. Jednak do zalet można zaliczyć również możliwość bardziej zwartej konstrukcji, która oprócz zmniejszenia masy gwarantuje krótszą i bardziej optymalną drogę gazu do turbiny oraz bardziej zwarty moduł do wymuszonego napełniania i schładzania sprężonego powietrza. Teoretycznie brzmi to również oryginalnie, jednak praktyczna realizacja jest prawdziwym wyzwaniem dla profesjonalistów zajmujących się castingiem. Aby odlać złożoną głowicę cylindra, tworzą specjalny proces wykorzystujący do 12 serc metalurgicznych.

Elastyczna kontrola chłodzenia

Kolejny ważny czynnik obniżający zużycie paliwa związany jest z procesem osiągania temperatury roboczej płynu chłodzącego. Inteligentny system sterowania tego ostatniego pozwala na całkowite zatrzymanie jego cyrkulacji aż do osiągnięcia temperatury roboczej, a kiedy to nastąpi, temperatura jest stale monitorowana w zależności od obciążenia silnika. Zaprojektowanie obszaru, w którym chłodziwo zalewa rury wydechowe, gdzie występuje znaczny gradient temperatury, było ogromnym wyzwaniem. W tym celu opracowano złożony analityczny model komputerowy, w tym całkowity skład gazu / aluminium / chłodziwa. Ze względu na specyfikę silnego miejscowego nagrzewania się cieczy w tym obszarze oraz ogólną potrzebę optymalnej regulacji temperatury zastosowano polimerowy moduł sterujący wirnikiem, który zastępuje tradycyjny termostat. Tak więc na etapie ogrzewania cyrkulacja chłodziwa jest całkowicie zablokowana.

Wszystkie zawory zewnętrzne są zamknięte, a woda w płaszczu zamarza. Nawet jeśli kabina wymaga ogrzania w chłodne dni, cyrkulacja nie jest uruchamiana, ale używany jest specjalny obwód z dodatkową pompą elektryczną, w której przepływ krąży wokół kolektorów wydechowych. Takie rozwiązanie pozwala znacznie szybciej zapewnić komfortową temperaturę w kabinie, przy zachowaniu możliwości szybkiego nagrzania silnika. Po otwarciu odpowiedniego zaworu rozpoczyna się intensywna cyrkulacja płynu w silniku - tak szybko osiągana jest temperatura robocza oleju, po czym otwiera się zawór jego chłodnicy. Temperatura płynu chłodzącego jest monitorowana w czasie rzeczywistym w zależności od obciążenia i prędkości, w zakresie od 85 do 107 stopni (najwyższa przy niskiej prędkości i obciążeniu) w imię równowagi między redukcją tarcia a zapobieganiem stukaniu. A to nie wszystko - nawet gdy silnik jest wyłączony, specjalna pompa elektryczna nadal cyrkuluje płyn chłodzący przez wrażliwą na gotowanie koszulkę w głowicy i turbosprężarce, aby szybko usunąć z nich ciepło. Ten ostatni nie wpływa na górne części koszulek, aby uniknąć ich gwałtownej hipotermii.

Dwie dysze na cylinder

Specjalnie dla tego silnika, aby osiągnąć poziom emisji Euro 6, Audi po raz pierwszy wprowadza układ wtryskowy z dwiema dyszami na cylinder – jedną do bezpośredniego wtrysku, a drugą do kolektora dolotowego. Możliwość elastycznego sterowania wtryskiem w dowolnym momencie skutkuje lepszym wymieszaniem paliwa z powietrzem oraz ograniczeniem emisji cząstek stałych. Ciśnienie w sekcji wtrysku bezpośredniego zostało zwiększone ze 150 do 200 barów. Gdy ten ostatni nie pracuje, paliwo jest również rozprowadzane przez połączenia obejściowe przez wtryskiwacze w kolektorach dolotowych w celu chłodzenia pompy wysokiego ciśnienia.

Po uruchomieniu silnika mieszanka jest pobierana przez układ wtrysku bezpośredniego, a wtrysk podwójny zapewnia szybkie nagrzewanie katalizatora. Ta strategia zapewnia lepsze mieszanie w niskich temperaturach bez zalewania zimnych metalowych części silnika. To samo dotyczy ciężkich ładunków, aby uniknąć detonacji. Dzięki układowi chłodzenia kolektora wydechowego i kompaktowej budowie możliwe jest zastosowanie turbosprężarki jednostrumieniowej (RHF4 firmy IHI) z sondą lambda przed nią i obudową wykonaną z tańszych materiałów.

Daje to maksymalny moment obrotowy 320 Nm przy 1400 obr / min. Jeszcze bardziej interesujący jest rozdział mocy o maksymalnej wartości 160 KM. jest dostępny przy 3800 obr / min (!) i utrzymuje się na tym poziomie do 6200 obr / min ze znacznym potencjałem dalszego wzrostu (w ten sposób instaluje się różne wersje 2.0 TFSI, które zwiększają poziom momentu obrotowego w wysokich zakresach). Tym samym wzrostowi mocy w stosunku do poprzednika (o 12 proc.) Towarzyszy spadek zużycia paliwa (o 22 proc.).

(podążać)

Tekst: Georgy Kolev