Opseg ispitivanja pogona Audi motora - 2. dio: 4.0 TFSI

Nastavak serije za pogonske jedinice marke

Осемцилиндровият 4.0 TFSI на Audi и Bentley е олицетворение на даунсайзинга във високите класове. Той замени атмосферния 4,2-литров мотор и 5,2-литровия V10 агрегат на S6, S7 и S8 и се предлага с нива на мощност от 420 през 520 к.с. до 605 к.с. в зависимост от модела. При тези показатели двигателят на Audi е директен конкурент на 4,4-литровия битурбомотор N63 на BMW и версията му S63 за M-моделите. Също като при BMW двата турбокомпресора са поставени от вътрешната страна на цилиндровите редове, които са разположени на 90 градуса както при предишния 4,2-литров агрегат. При това разположение се постига повече компактност и се скъсява пътят на отработилите газове. Двуструйната (twin-scroll) конфигурация (при BMW тя се използва само при S-версията) позволява намаляване на взаимното негативно влияние на пулсациите от различните цилиндри и извличане на по-голяма част от кинетичната им енергия, и се осъществява чрез сложно съчетаване на канали от цилиндри от различни редове. Този принцип на работа осигурява солиден запас от въртящ момент при ускоряване още в режимите малко над оборотите за празен ход. Дори при 1000 об./мин 4.0 TFSI вече разполага с 400 Нм. По-мощната версия е готова да предостави максималния си въртящ момент от 650 Нм (700 при версиите с 560 и 605 к.с.) в целия диапазон от 1750 до 5000 об./мин, а 550-те нютонметра на стандартната са на разположение дори по-рано – от 1400 до 5250 об./мин. Двигателният блок е изработен от алуминиеви сплави с хомогенно леене на алуминий при ниско налягане, като при мощните версии той е допълнително топлинно обработен. За да се усили блокът, в долната му част са интегрирани пет вложки от сферографитен чугун. Както при по-малкия агрегат EA888, маслената помпа е с променлив капацитет, а при ниски обороти и натоварване дюзите за охлаждане на дъната на буталата се изключват. Подобна е логиката и на охлаждането на двигателя, при което контролният модул регулира температурата в реално време, а циркулацията се задържа до достигане на работна температура. Когато тя е налице, течността започва да се движи откъм вътрешната страна на цилиндрите по посока на цилиндровата глава, а при необходимост от отопление електрическа помпа насочва към салона вода от главата. И тук, за да се елиминира почти напълно обливането на буталото, при студен двигател се извършват няколко фини впръсквания на гориво на цикъл.

Isključenje dijela cilindara

Sistem gašenja dijela cilindara pod djelomičnim opterećenjima nije novi pristup smanjenju potrošnje goriva, ali sa Audi turbo motorom ovo rješenje je dovedeno do savršenstva. Ideja ovakvih tehnologija je povećanje tzv radna tačka - kada se od motora traži nivo snage koji bi mogla podnijeti sva četiri od osam cilindara, potonji rade u mnogo efikasnijem načinu rada sa širom otvorenim ventilom za gas. Gornja granica rada sa deaktivacijom cilindra je između 25 i 40 posto maksimalnog obrtnog momenta (između 120 i 250 Nm), a u ovom režimu se srednji efektivni pritisak u cilindrima značajno povećava. Temperatura rashladne tečnosti mora da je dostigla najmanje 30 stepeni, menjač mora biti u trećoj brzini ili više, a motor mora da radi između 960 i 3500 obrtaja u minuti. Ako su ovi uslovi prisutni, sistem zatvara usisne i izduvne ventile dva cilindra iz svake grupe cilindara, pri čemu V8 jedinica nastavlja da radi kao V4.

Zatvaranje potrebnih ventila na četiri bregaste osovine vrši se pomoću nove verzije Audi valvelift sistema za kontrolu faza i hoda ventila. Čaure na kojima su postavljene bregove za otvaranje po dva ventila i kanala pomeraju se u stranu pomoću elektromagnetnih uređaja sa klinovima, a u novoj verziji imaju i bregaste za "nulti hod". Potonji nemaju utjecaja na podizače ventila i opruge ih drže zatvorenima. Istovremeno, sistem upravljanja motorom zaustavlja ubrizgavanje goriva i paljenje. Pre nego što se ventili zatvore, međutim, komore za sagorevanje se pune svežim vazduhom – zamena izduvnih gasova vazduhom smanjuje pritisak u cilindrima i energiju potrebnu za pogon klipova.

U trenutku kada vozač jače pritisne papučicu gasa, deaktivirani cilindri ponovo počinju da rade. Povratak na rad sa osam cilindara, kao i obrnuti proces, izuzetno je precizan i brz, i gotovo neprimjetan. Cijela tranzicija se odvija za samo 300 milisekundi, pri čemu promjena načina rada rezultira kratkoročnim padom efikasnosti, tako da stvarno smanjenje potrošnje goriva počinje oko tri sekunde nakon što se cilindri deaktiviraju.

Prema Audiju, ljudi iz Bentleyja, koji koriste vrhunski 4.0 TFSI za novi Continental GT (debi 2012.), također su bili uključeni u razvojni proces stvaranja ove tehnologije. Takav sistem nije nov za kompaniju i funkcioniše u 6,75-litarskom V8 agregatu.

Motori sa V8 arhitekturom poznati su ne samo po svom potisku i skladnom odzivu na gas, već i po glatkom radu - a to se u punoj snazi ​​odnosi i na 4.0 TFSI. Međutim, kada V8 motor funkcionira kao V4, ovisno o opterećenju i broju okretaja, njegova radilica i klipne komponente počinju stvarati visoke razine torzijskih vibracija. To, pak, dovodi do pojave specifičnih zvukova koji prodiru u unutrašnjost automobila. Sa svojim velikim dimenzijama, izduvni sistem takođe generiše specifične bas zvukove koje je teško potisnuti, bez obzira na inteligentni sistem kontrole protoka gasa ventila. U potrazi za načinima da smanje vibracije i buku, Audijevi dizajneri su koristili neobičan tehnološki pristup, kreirajući dva jedinstvena sistema svoje vrste – generiranje anti-zvuka i gašenje vibracija.

Zahvaljujući intenzivnom procesu kovitlanja tokom punjenja i povećanoj brzini sagorevanja, stepen kompresije se može povećati bez obzira na prisustvo turbo punjenja bez rizika od izazivanja detonacija u procesu sagorevanja. Postoje i neke tehnološke razlike između različitih verzija snage 4.0 TFSI, kao što je upotreba usisnog sistema s jednim ili dva kruga, različita radna postavka turbopunjača i prisutnost dodatnog hladnjaka ulja na snažnijim jedinice. Postoje i strukturne razlike u radilicama i njihovim glavnim ležajevima, stepen kompresije, faze distribucije gasa i injektori su različiti.

Aktivna kontrola buke i prigušivanje vibracija

Aktivna kontrola buke (ANC) suprotstavlja neželjenu buku stvaranjem "protiv buke". Ovaj princip je poznat kao destruktivna interferencija: ako su dva zvučna talasa iste frekvencije superponirana, njihove amplitude se mogu "rasporediti" tako da se međusobno poništavaju. U tu svrhu, njihove amplitude moraju biti iste, ali van faze za 180 stepeni jedna u odnosu na drugu, odnosno moraju biti u antifazi. Stručnjaci ovaj proces nazivaju i "obrnutom eliminacijom buke". Audi modeli koji će biti u ponudi sa novom 4.0 TFSI jedinicom opremljeni su sa četiri mala mikrofona integrisana u krovnu oblogu. Svaki od njih registruje puni spektar buke u području koje se nalazi u neposrednoj blizini. Na osnovu ovih signala, ANC upravljački modul stvara diferenciranu prostornu sliku šuma, dok senzor brzine radilice također daje informacije o ovom parametru. U svim prethodno kalibriranim oblastima u kojima sistem identifikuje šum koji izaziva zabrinutost, on namerno generiše precizno modulisani zvuk koji poništava. Aktivna kontrola buke je spremna za rad u bilo koje vrijeme – bilo da je audio sistem uključen ili isključen i da li se zvuk pojačava, stiša itd. Sistem takođe funkcioniše bez obzira na to kojim sistemom je automobil opremljen.

Način gašenja vibracija je po ideji vrlo sličan. U osnovi, Audi koristi krute, sportske postavke na nosačima motora. Za 4.0 TFSI, inženjeri su razvili aktivne nosače za montažu, ili jastučiće, koji imaju za cilj da eliminišu vibracije motora sa oscilacijama van faze sa obrnutom silom. Ključna komponenta u sistemu je elektromagnetski uređaj koji stvara vibracije. Sadrži trajni magnet i zavojnicu velike brzine čije se kretanje prenosi pomoću fleksibilne membrane u komoru za fluid. Ova tekućina apsorbira i vibracije koje stvara motor i one koje im se suprotstavljaju. Istovremeno, ovi elementi ograničavaju vibracije ne samo u atipičnom režimu rada kao što je V4, već iu normalnom V8 režimu, sa posebnom pažnjom na rad u praznom hodu.

(pratiti)

Tekst: Georgy Kolev

2020-08-30