Alineación de motores Audi de proba de condución - Parte 1: 1.8 TFSI

A gama de unidades de accionamento da marca é o epítome de solucións de alta tecnoloxía incrible.

Unha serie sobre os coches máis interesantes da compañía

Se buscamos un exemplo dunha estratexia económica de futuro que asegure o desenvolvemento sostible da compañía, entón Audi pode ser un excelente exemplo a este respecto. É improbable que nos anos 70 alguén puidese imaxinar o feito de que actualmente a empresa de Ingolstadt será unha competidora igual a un nome tan consolidado como Mercedes-Benz. A resposta ás razóns pódese atopar en gran parte no slogan da marca "Progreso a través das tecnoloxías", que é a base do difícil camiño atravesado con éxito cara ao segmento premium. Unha zona onde ninguén ten dereito a transaccións e só ofrece o mellor. O que poden facer Audi e só un puñado doutras empresas garántelles a demanda dos seus produtos e a consecución de parámetros similares, pero tamén unha enorme carga, que require un movemento constante ao bordo dunha navalla tecnolóxica.

Como parte do Grupo VW, Audi ten a oportunidade de aproveitar ao máximo as oportunidades de desenvolvemento dunha enorme empresa. Sexa cal sexan os problemas que teña VW, co seu gasto anual en I+D de case 10 millóns de euros, o grupo encabeza a lista das 50 empresas con maior investimento no sector, por diante de xigantes como Samsung Electronics, Microsoft, Intel ou Toyota (onde este valor ascende a algo máis de 7 millóns de euros). Por si só, Audi achégase a BMW nestes parámetros, co seu investimento de 4,0 millóns de euros. Non obstante, parte dos fondos investidos en Audi proceden indirectamente da tesourería xeral do grupo VW, xa que os desenvolvementos tamén son utilizados por outras marcas. Entre as principais áreas desta actividade están as tecnoloxías para a produción de estruturas lixeiras, electrónica, transmisións e, por suposto, accionamentos. E agora chegamos á esencia deste material, que forma parte da nosa serie, que representa solucións modernas no campo dos motores de combustión interna. Non obstante, como división de elite de VW, Audi tamén desenvolve unha liña específica de sistemas de propulsión deseñados principalmente ou exclusivamente para vehículos Audi, dos que contarémosvos aquí.

1.8 TFSI: un modelo de alta tecnoloxía en todos os aspectos

A historia de Audi de catro motores TFSI en liña remóntase a mediados de 2004, cando o primeiro turbocompresor de gasolina de inxección directa EA113 do mundo foi lanzado como o 2.0 TFSI. Dous anos despois, apareceu unha versión máis potente do Audi S3. O desenvolvemento do concepto modular EA888 cunha transmisión de eixe de levas cunha cadea comezou practicamente no 2003, pouco antes da introdución do EA113 cunha correa dentada.

Non obstante, o EA888 foi construído desde cero como un motor global para o Grupo VW. A primeira xeración presentouse en 2007 (como 1.8 TFSI e 2.0 TFSI); coa introdución do sistema de sincronización variable de válvulas Audi Valvelift e unha serie de medidas para reducir a fricción interna, a segunda xeración observouse en 2009, e a terceira xeración (2011 TFSI e 1.8 TFSI) a finais de 2.0. As series de catro cilindros EA113 e EA888 acadaron un éxito incrible para Audi, gañando un total de dez prestixiosos premios International Engine of the Year e 10 mellores motores. A tarefa dos enxeñeiros é crear un motor modular cunha cilindrada de 1,8 e 2,0 litros, adaptado tanto para instalación transversal como lonxitudinal, con rozamento interno e emisións notablemente reducidas, cumprindo novas esixencias, entre elas a Euro 6, con melloras de rendemento. resistencia e peso reducido. Baseado no EA888 Generation 3, o EA888 Generation 3B creouse e presentouse o ano pasado, funcionando cun principio similar ao principio de Miller. Disto falaremos máis adiante.

Todo isto soa ben, pero como veremos, fai falta moito traballo de desenvolvemento para logralo. Grazas ao aumento do par de 250 a 320 Nm en comparación co seu predecesor de 1,8 litros, os deseñadores agora poden cambiar as relacións de transmisión a relacións máis longas, o que tamén reduce o consumo de combustible. Unha gran contribución a este último é unha solución tecnolóxica importante, que foi utilizada entón por outras empresas. Trátase de tubos de escape integrados na cabeza, que proporcionan a posibilidade de alcanzar rapidamente a temperatura de funcionamento e arrefriar os gases baixo carga elevada e evitar a necesidade de enriquecer a mestura. Tal solución é extremadamente racional, pero tamén moi difícil de implementar, dada a enorme diferenza de temperatura entre os líquidos a ambos os dous lados dos tubos colectores. Non obstante, entre as vantaxes tamén se inclúe a posibilidade dun deseño máis compacto que, ademais de reducir o peso, garante un camiño de gas máis curto e óptimo ata a turbina e un módulo máis compacto para o enchido forzado e o arrefriamento de aire comprimido. Teoricamente, isto tamén parece orixinal, pero a aplicación práctica é un verdadeiro reto para os profesionais do casting. Para fundir unha culata complexa, crean un proceso especial usando ata 12 corazóns metalúrxicos.

Control flexible de refrixeración

Outro factor importante na redución do consumo de combustible está asociado ao proceso de alcanzar a temperatura de funcionamento do refrixerante. O sistema de control intelixente deste último permítelle deter completamente a súa circulación ata alcanzar a temperatura de funcionamento e, cando isto ocorre, a temperatura contrólase constantemente en función da carga do motor. Deseñar unha zona onde o refrixerante inundase os tubos de escape, onde haxa un gradiente de temperatura significativo, foi un enorme desafío. Para iso, desenvolveuse un complexo modelo analítico de computadora, que inclúe a composición total do gas / aluminio / refrixerante. Debido á especificidade dun forte quecemento local do líquido nesta zona e á necesidade xeral dun control de temperatura óptimo, utilízase un módulo de control do rotor de polímero que substitúe ao termostato tradicional. Así, na fase de calefacción, a circulación do refrixerante está completamente bloqueada.

Todas as válvulas externas están pechadas e a auga da chaqueta conxélase. Aínda que a cabina necesite quentar en tempo frío, a circulación non se activa, pero utilízase un circuíto especial cunha bomba eléctrica adicional, no que o fluxo circula polos colectores de escape. Esta solución permítelle proporcionar unha temperatura confortable na cabina moito máis rápido, mantendo a capacidade de quentar rapidamente o motor. Cando se abre a chave correspondente, comeza a circulación intensiva de fluído no motor: así é a rapidez con que se alcanza a temperatura de funcionamento do aceite, despois de que se abre a válvula do seu refrixerador. A temperatura do refrixerante monitorízase en tempo real en función da carga e da velocidade, oscilando entre 85 e 107 graos (máxima a baixa velocidade e carga) en nome dun equilibrio entre a redución da fricción e a prevención de golpes. E iso non é todo: mesmo cando o motor está apagado, unha bomba eléctrica especial segue facendo circular o líquido de refrixeración a través da camisa sensible á ebullición da cabeza e do turbocompresor para eliminarlles rapidamente a calor. Este último non afecta a parte superior das camisas para evitar a súa rápida hipotermia.

Dúas boquillas por cilindro

Especialmente para este motor, para alcanzar o nivel de emisións Euro 6, Audi introduce por primeira vez un sistema de inxección con dúas boquillas por cilindro, unha para inxección directa e outra para o colector de admisión. A capacidade de controlar de forma flexible a inxección en calquera momento resulta nunha mellor mestura de combustible e aire e reduce as emisións de partículas. Aumentouse a presión na sección de inxección directa de 150 a 200 bar. Cando este último non está en funcionamento, o combustible tamén se fai circular por conexións de derivación a través de inxectores nos colectores de admisión para arrefriar a bomba de alta presión.

Cando o motor arranca, a mestura é absorbida polo sistema de inxección directa e realízase unha dobre inxección para garantir un quecemento rápido do catalizador. Esta estratexia proporciona unha mellor mestura a baixas temperaturas sen inundar as partes metálicas frías do motor. O mesmo sucede coas cargas pesadas para evitar a detonación. Grazas ao sistema de refrixeración do colector de escape e ao seu deseño compacto, é posible empregar un turbocompresor de chorro único (RHF4 de IHI) cunha sonda lambda diante e unha carcasa feita con materiais máis baratos.

O resultado é un par máximo de 320 Nm a 1400 rpm. Aínda máis interesante é a distribución de potencia cun máximo de 160 CV. está dispoñible a 3800 rpm (!) e mantense neste nivel ata 6200 rpm cun significativo potencial de aumento adicional (instalando así distintas versións do 2.0 TFSI, o que aumenta o nivel de par en gamas altas). Así, o aumento da potencia respecto ao seu antecesor (nun 12 por cento) vai acompañado dunha diminución do consumo de combustible (nun 22 por cento).

(seguir)

Texto: Georgy Kolev