Testkör Audi Engine Lineup - Del 1: 1.8 TFSI
Utbudet av drivenheter av märket är symbolen för otroligt högteknologiska lösningar.
En serie om företagets mest intressanta bilar
Om vi letar efter ett exempel på en framåtblickande ekonomisk strategi som säkerställer företagets hållbara utveckling, kan Audi vara ett utmärkt exempel i detta avseende. På 70-talet hade knappt någon kunnat föreställa sig det faktum att nu kommer företaget från Ingolstadt att bli en lika konkurrent till ett så etablerat namn som Mercedes-Benz. Svaret på orsakerna finns till stor del i varumärkets slogan "Progress through technologies", som ligger till grund för den framgångsrikt kända, svåra vägen till premiumsegmentet. Ett område där ingen har rätt att kompromissa och bara erbjuder det bästa. Vad Audi och bara en handfull andra företag kan göra garanterar dem efterfrågan på sina produkter och uppnåendet av liknande parametrar, men också en enorm börda, som kräver ständig rörelse på kanten av en teknisk rakhyvel.
Som en del av VW-koncernen har Audi möjligheten att fullt ut dra nytta av utvecklingsmöjligheterna hos ett enormt företag. Vilka problem VW än har, med sina årliga FoU-utgifter på nästan 10 miljarder euro, toppar koncernen listan över de 50 högst investerade företagen på området, före jättar som Samsung Electronics, Microsoft, Intel och Toyota (där detta värde uppgår till drygt 7 miljarder euro). I sig är Audi nära BMW i dessa parametrar, med sin investering på 4,0 miljarder euro. En del av de medel som investeras i Audi kommer dock indirekt från VW-gruppens allmänna finansförvaltning, eftersom utvecklingen även används av andra märken. Bland huvudområdena för denna verksamhet är teknik för produktion av lätta strukturer, elektronik, transmissioner och, naturligtvis, drivsystem. Och nu kommer vi till kärnan i detta material, som är en del av vår serie, som representerar moderna lösningar inom området för förbränningsmotorer. Men som en elitavdelning av VW utvecklar Audi också en specifik linje av drivlinor som är designade främst eller exklusivt för Audi-fordon, och vi kommer att berätta om dem här.
1.8 TFSI: en modell av högteknologi i alla avseenden
Audis historia om inbyggda fyrcylindriga TFSI-motorer går tillbaka till mitten av 2004, då världens första EA113 direktinsprutade bensinturboladdare släpptes som 2.0 TFSI. Två år senare dök en kraftfullare version av Audi S3 upp. Utvecklingen av det modulära konceptet EA888 med en kamaxeldrift med en kedja började praktiskt taget 2003, strax före introduktionen av EA113 med ett kuggrem.
EA888 byggdes dock från grunden som en global motor för VW-koncernen. Den första generationen introducerades 2007 (som 1.8 TFSI och 2.0 TFSI); med introduktionen av Audi Valvelift variabla ventiltidssystem och ett antal åtgärder för att minska den inre friktionen, noterades den andra generationen 2009, och den tredje generationen (2011 TFSI och 1.8 TFSI) följde i slutet av 2.0. De fyrcylindriga EA113- och EA888-serierna har nått otroliga framgångar för Audi och vunnit totalt tio prestigefyllda International Engine of the Year-priser och 10 bästa motorer. Ingenjörernas uppgift är att skapa en modulär motor med en cylindervolym på 1,8 och 2,0 liter, anpassad för både tvär- och längsgående installation, med avsevärt minskad inre friktion och utsläpp, som uppfyller nya krav, inklusive Euro 6, med förbättrad prestanda. uthållighet och minskad vikt. Baserat på EA888 Generation 3, skapades och introducerades EA888 Generation 3B förra året, med en princip som liknar Miller-principen. Vi kommer att prata om detta senare.
Allt det här låter bra, men som vi kommer att se krävs det mycket utvecklingsarbete för att uppnå det. Tack vare ökningen av vridmomentet från 250 till 320 Nm jämfört med föregångaren på 1,8 liter kan konstruktörer nu ändra utväxlingar till längre utväxlingar, vilket också minskar bränsleförbrukningen. Ett enormt bidrag till det senare är en viktig teknisk lösning, som sedan användes av ett antal andra företag. Dessa är avgasrör integrerade i huvudet, som ger möjlighet att snabbt nå driftstemperatur och kyla gaser under hög belastning och undvika behovet av att berika blandningen. En sådan lösning är extremt rationell, men också mycket svår att implementera, med tanke på den enorma temperaturskillnaden mellan vätskorna på båda sidor av kollektorrören. Till fördelarna hör dock även möjligheten till en mer kompakt design, som förutom att minska vikten garanterar en kortare och mer optimal gasväg till turbinen och en mer kompakt modul för forcerad påfyllning och kylning av tryckluft. Teoretiskt låter detta också originellt, men det praktiska genomförandet är en riktig utmaning för castingproffs. För att gjuta ett komplext cylinderhuvud skapar de en speciell process med upp till 12 metallurgiska hjärtan.
Flexibel kylreglering
En annan viktig faktor för att minska bränsleförbrukningen är förknippad med processen för att nå kylvätskans drifttemperatur. Det sistnämnda intelligenta styrsystemet gör det möjligt att helt stoppa cirkulationen tills den når arbetstemperaturen, och när detta händer övervakas temperaturen ständigt beroende på motorns belastning. Att utforma ett område där kylvätska översvämmer avgasrören, där det finns en betydande temperaturgradient, var en enorm utmaning. För detta utvecklades en komplex analytisk datormodell, inklusive den totala sammansättningen av gas / aluminium / kylvätska. På grund av specificiteten hos stark lokal uppvärmning av vätskan i detta område och det allmänna behovet av optimal temperaturreglering används en polymerrotormodul som ersätter den traditionella termostaten. På uppvärmningssteget blockeras således kylvätskans cirkulation helt.
Alla externa ventiler är stängda och vattnet i manteln fryser. Även om kabinen behöver värmas upp i kallt väder aktiveras inte cirkulationen, utan en speciell krets med en extra elektrisk pump används, där flödet cirkulerar runt avgasgrenrören. Denna lösning gör att du kan ge en behaglig temperatur i kabinen mycket snabbare, samtidigt som du behåller förmågan att snabbt värma upp motorn. När motsvarande ventil öppnas börjar intensiv cirkulation av vätska i motorn - det är hur snabbt oljans driftstemperatur uppnås, varefter ventilen på dess kylare öppnas. Kylvätsketemperaturen övervakas i realtid beroende på belastning och hastighet, från 85 till 107 grader (högst vid låg hastighet och belastning) i namnet av en balans mellan friktionsreduktion och stötförebyggande. Och det är inte allt - även när motorn är avstängd fortsätter en speciell elektrisk pump att cirkulera kylvätskan genom den kokkänsliga skjortan i huvudet och turboladdaren för att snabbt ta bort värme från dem. Det senare påverkar inte toppen av skjortor för att undvika deras snabba hypotermi.
Två munstycken per cylinder
Speciellt för denna motor, för att nå Euro 6-emissionsnivån, introducerar Audi för första gången ett insprutningssystem med två munstycken per cylinder - ett för direktinsprutning och det andra för insugningsröret. Möjligheten att flexibelt styra insprutningen när som helst resulterar i bättre blandning av bränsle och luft och minskar partikelutsläppen. Trycket i direktinsprutningssektionen har höjts från 150 till 200 bar. När den senare inte är igång cirkuleras även bränslet genom bypass-anslutningar genom injektorer i insugningsrören för att kyla högtryckspumpen.
När motorn startas tas blandningen upp av systemet för direktinsprutning och för att säkerställa snabb uppvärmning av katalysatorn utförs en dubbelinsprutning. Denna strategi ger bättre blandning vid låga temperaturer utan att översvämma motorns kalla metalldelar. Detsamma gäller tunga laster för att undvika detonation. Tack vare avgassystemets kylsystem och dess kompakta konstruktion är det möjligt att använda en enstrålad turboladdare (RHF4 från IHI) med en lambdasond framför och ett hus av billigare material.
Detta resulterar i ett maximalt vridmoment på 320 Nm vid 1400 rpm. Ännu mer intressant är kraftfördelningen med ett maximalt värde på 160 hk. finns vid 3800 rpm (!) och förblir på denna nivå upp till 6200 rpm med betydande potential för ytterligare ökning (därmed installera olika versioner av 2.0 TFSI, vilket ökar vridmomentet i höga intervall). Kraftökningen jämfört med föregångaren (med 12 procent) åtföljs alltså av en minskning av bränsleförbrukningen (med 22 procent).
(att följa)
Text: Georgy Kolev
