Gama de probas de motores Audi - Parte 2: 4.0 TFSI

Continuación da serie para as unidades de propulsión da marca

O 4.0 TFSI de oito cilindros de Audi e Bentley é o epítome da redución de tamaño nas clases altas. Substituíu o motor atmosférico de 4,2 litros e o V5,2 de 10 litros dos S6, S7 e S8 e estaba dispoñible en niveis de potencia de 420 a 520 CV. ata 605 CV dependendo do modelo. Nestas cifras, o motor Audi é un competidor directo do motor N4,4 biturbo de 63 litros de BMW e da súa versión S63 para os modelos M. Do mesmo xeito que no BMW, os dous turbocompresores colócanse no interior dos bancos de cilindros, que están situados a 90 graos como coa anterior unidade de 4,2 litros. Con esta disposición, conséguese máis compacidade e acurta o camiño dos gases de escape. A configuración twin-scroll (en BMW só se utiliza na versión S) permite reducir a influencia negativa mutua das pulsacións dos distintos cilindros e extraer unha maior parte da súa enerxía cinética, e realízase mediante unha complexa combinación de canles de cilindros de diferentes filas. Este principio de funcionamento proporciona unha sólida reserva de par ao acelerar incluso en modos lixeiramente por riba da velocidade de ralentí. Incluso a 1000 rpm, o 4.0 TFSI xa ten 400 Nm. A versión máis potente está preparada para entregar o seu par máximo de 650 Nm (700 nas versións de 560 e 605 CV) en toda a gama de 1750 a 5000 rpm, mentres que os 550 Nm do estándar están dispoñibles aínda antes, de 1400 a 5250 rpm. O bloque do motor está feito de aliaxes de aluminio con fundición homoxénea de aluminio a baixa presión, e nas versións potentes é adicionalmente tratado térmicamente. Para reforzar o bloque, incorpóranse cinco insertos de fundición dúctil na súa parte inferior. Do mesmo xeito que coa unidade EA888 máis pequena, a bomba de aceite ten capacidade variable e, a baixas revolucións e carga, as boquillas de refrixeración do fondo do pistón están desactivadas. A lóxica de refrixeración do motor é similar, onde o módulo de control axusta a temperatura en tempo real e a circulación mantense ata alcanzar a temperatura de funcionamento. Cando está presente, o líquido comeza a moverse desde o interior dos cilindros en dirección á culata e, se é necesario quentar, unha bomba eléctrica dirixe a auga desde a cabeza ata a cabina. Aquí, de novo, para eliminar case completamente a inundación do pistón, lévanse a cabo varias inxeccións finas de combustible por ciclo cando o motor está frío.

Apague parte dos cilindros

O sistema de apagado do cilindro de carga parcial non é un enfoque novo para reducir o consumo de combustible, pero co motor turbo de Audi, esta solución perfeccionouse. A idea destas tecnoloxías é aumentar as chamadas. punto de funcionamento: cando o motor require un nivel de potencia que soporta catro dos oito cilindros, estes últimos funcionan nun modo moito máis eficiente cun acelerador máis amplo. O límite superior da operación de desactivación do cilindro está entre o 25 e o 40 por cento do par máximo (entre 120 e 250 Nm), e neste modo a presión efectiva media nos cilindros aumenta significativamente. A temperatura do refrixerante debe alcanzar polo menos 30 graos, a transmisión debe estar en terceira marcha ou superior e o motor debe funcionar entre 960 e 3500 rpm. Se se cumpren estas condicións, o sistema pecha as válvulas de admisión e escape de dous cilindros de cada fila de cilindros, polo que a unidade V8 segue funcionando como V4.

O peche das válvulas necesarias nos catro árbores de levas realízase coa axuda dunha nova versión para controlar as fases e a carreira das válvulas do sistema de válvulas Audi. Os casquillos con levas para abrir dúas válvulas e canles móvense cara ao lado coa axuda de dispositivos electromagnéticos con pasadores e, na nova versión, tamén teñen levas para "carreira cero". Estes últimos non afectan aos levantadores de válvulas e os resortes os manteñen pechados. Ao mesmo tempo, o sistema de control do motor detén a inxección de combustible e o acendido. Non obstante, antes de pechar as válvulas, as cámaras de combustión énchense de aire fresco; a substitución de gases de escape por aire reduce a presión nos cilindros e a enerxía necesaria para accionar os pistóns.

No momento en que o condutor presiona o pedal do acelerador con máis forza, os cilindros desactivados comezan a funcionar de novo. A volta ao funcionamento de oito cilindros, así como o proceso inverso, son extremadamente precisos e rápidos e practicamente imperceptibles. Toda a transición ten lugar en só 300 milisegundos e o cambio de modo leva a unha redución da eficiencia a curto prazo, de xeito que a redución real do consumo de combustible comeza uns tres segundos despois da desactivación dos cilindros.

Segundo Audi, as persoas de Bentley, que utilizan o avanzado 4.0 TFSI para o novo Continental GT (debut en 2012), tamén participaron no proceso de desenvolvemento desta tecnoloxía. Este sistema non é novo para a compañía e funciona na unidade V6,75 de 8 litros.

Os motores V8 son coñecidos non só pola súa tracción e resposta harmónica do acelerador, senón tamén polo seu bo funcionamento, e isto aplícase con total forza ao 4.0 TFSI. Non obstante, cando un motor V8 funciona como un V4, dependendo da carga e da velocidade, o seu cigüeñal e os seus compoñentes alternativos comezan a xerar altos niveis de vibración torsional. Á súa vez, isto leva á aparición de ruídos específicos que penetran no interior do coche. Co seu gran tamaño, o sistema de escape tamén xera sons de graves específicos que son difíciles de suprimir, a pesar do sistema intelixente de control do fluxo de gas con válvulas. Na procura de formas de reducir a vibración e o ruído, os deseñadores de Audi utilizaron un enfoque tecnolóxico inusual, creando dous sistemas únicos: a xeración antisonor e a amortiguación das vibracións.

Grazas ao intenso proceso de vórtice durante o recheo e ao aumento da velocidade de queima, pódese aumentar o grao de compresión independentemente da presenza de turboalimentación sen o risco de provocar detonacións no proceso de combustión. Hai algunhas diferenzas tecnolóxicas entre as diferentes versións de potencia do 4.0 TFSI, como o uso dun sistema de admisión de circuíto único ou dobre, diferentes axustes de funcionamento dos turbocompresores e a presenza dun refrixerador de aceite adicional nas unidades máis potentes. Tamén hai diferenzas estruturais nos cigüeñais e nos seus principais rodamentos, o grao de compresión, as fases de distribución de gas e os inxectores son diferentes.

Control activo do ruído e amortiguación das vibracións

O control activo de ruído (ANC) contrarresta o ruído non desexado xerando "antisonor". Este principio coñécese como interferencia destrutiva: se se superpoñen dúas ondas sonoras da mesma frecuencia, as súas amplitudes pódense "dispor" de xeito que se apagan mutuamente. Para este propósito, as súas amplitudes deben ser iguais, pero deben estar desfasadas entre si, é dicir, antifásicas. Os expertos tamén denominan este proceso "eliminación inversa do ruído". Os modelos de Audi, que ofrecerán a nova unidade 180 TFSI, están equipados con catro pequenos micrófonos integrados no revestimento do tellado. Cada un deles rexistra o espectro de ruído completo na área adxacente. Baseado nestes sinais, o módulo de control ANC crea unha imaxe de ruído espacial diferenciada, ao mesmo tempo que o sensor de velocidade do cigüeñal proporciona información sobre este parámetro. En todas as áreas precalibradas onde o sistema identifica ruído perturbador, xera a propósito un son de eliminación modulado con precisión. O control activo do ruído está listo para funcionar en calquera momento, tanto se o sistema de audio está activado como desactivado e se o son está amplificado, reducido, etc. O sistema tamén funciona independentemente do sistema co que estea equipado o coche.

O xeito de amortecer as vibracións é moi similar como unha idea. En principio, Audi utiliza configuracións ríxidas e deportivas para os soportes do motor. Para 4.0 TFSI, os enxeñeiros desenvolveron soportes de montaxe activos ou almofadas que teñen como obxectivo eliminar as vibracións do motor con oscilacións inversas desprazadas. Un compoñente clave do sistema é un dispositivo electromagnético que crea vibracións. Ten un imán permanente e unha bobina de alta velocidade, cuxo movemento transmítese por medio dunha membrana flexible a unha cámara con líquido. Este fluído absorbe tanto as vibracións causadas polo motor como as que as contrarrestan. Ao mesmo tempo, estes elementos limitan as vibracións non só en modos de funcionamento atípicos como o V4, senón tamén no modo V8 normal, con especial atención ao ralentí.

(seguir)

Texto: Georgy Kolev

2020-08-30