Audi Motorenpalette & # 8212; Teil 1: 1.8 TFSI

Audi Motorenpalette & # 8212; Teil 1: 1.8 TFSI

Die Palette der Antriebsgeräte der Marke verkörpert unglaublich High-Tech-Lösungen.

Eine Serie über die interessantesten Autos des Unternehmens

Wenn wir nach einem Beispiel für eine zukunftsorientierte Wirtschaftsstrategie suchen, die die nachhaltige Entwicklung eines Unternehmens gewährleistet, dann Audi kann in dieser Hinsicht ein gutes Beispiel sein. Es ist unwahrscheinlich, dass sich in den 70er Jahren jemand hätte vorstellen können, dass das Unternehmen aus Ingolstadt derzeit ein gleichberechtigter Konkurrent zu einem so etablierten Namen wie wäre Mercedes-Benz. Die Antwort auf die Gründe findet sich weitgehend im Markenslogan "Fortschritt durch Technologie", der die Grundlage für den erfolgreich eingeschlagenen schwierigen Weg in das Premium-Segment bildet. Ein Bereich, in dem niemand das Recht auf Kompromisse hat und nur das Beste bietet. Was Audi und nur eine Handvoll anderer Unternehmen tun können, garantiert ihnen die Nachfrage nach ihren Produkten und das Erreichen ähnlicher Parameter, aber auch eine enorme Belastung, die eine ständige Bewegung am Rande eines technologischen Rasiermessers erfordert.

Audi kann im VW-Konzern die Entwicklungsmöglichkeiten des Großunternehmens voll ausschöpfen. Unabhängig von den Herausforderungen, vor denen VW steht, führt der Konzern mit jährlichen F & E-Ausgaben von fast 10 Milliarden Euro die Liste der 50 größten Unternehmen mit den höchsten Investitionen in diesem Bereich an, vor Giganten wie Samsung Electronics, Microsoft, Intel und Toyota (wo diese Kosten etwas mehr als 7 Milliarden Euro betragen). Audi selbst ist nah dran BMWmit ihrer Investition von 4,0 Milliarden Euro. Ein Teil der in Audi investierten Mittel stammt jedoch indirekt aus der Generalkasse des VW-Konzerns, da die Entwicklungen auch von anderen Marken genutzt werden. Zu den Hauptbereichen dieser Tätigkeit zählen Technologien zur Herstellung von Leichtbaustrukturen, Elektronik, Getrieben und natürlich Antrieben. Und jetzt kommen wir zum Kern dieses Materials, das Teil unserer Serie ist, die moderne Lösungen im Bereich der Verbrennungsmotoren darstellt. Als Elite-Division von VW entwickelt Audi jedoch auch eine spezielle Reihe von Antriebssträngen, die hauptsächlich oder nur für Audi-Fahrzeuge entwickelt wurden, und wir erzählen Ihnen hier davon.

1.8 TFSI: In jeder Hinsicht ein Modell der Hochtechnologie

Die Geschichte von Audi mit Reihen-Vierzylinder-TFSI-Motoren reicht bis Mitte 2004 zurück, als der weltweit erste Benzin-Turbolader EA113 mit Direkteinspritzung als 2.0 TFSI auf den Markt kam. Zwei Jahre später erschien eine leistungsstärkere Version des Audi S3. Die Entwicklung des modularen Konzepts EA888 mit einem Nockenwellenantrieb mit Kette begann praktisch 2003, kurz vor der Einführung des EA113 mit Zahnriemen.

Der EA888 wurde jedoch von Grund auf als globaler Motor des VW-Konzerns gebaut. Die erste Generation wurde 2007 eingeführt (als 1.8 TFSI und 2.0 TFSI); Mit der Einführung des variablen Ventilsteuerungssystems Audi Valvelift und einer Reihe von Maßnahmen zur Verringerung der inneren Reibung wurde die zweite Generation im Jahr 2009 vermerkt, und die dritte Generation folgte Ende 2011 (1.8 TFSI und 2.0 TFSI). Die Vierzylindermotoren der Serien EA113 und EA888 haben für Audi einen unglaublichen Erfolg erzielt und insgesamt zehn renommierte Auszeichnungen als Internationaler Motor des Jahres und zehn beste Motoren erhalten. Die Herausforderung für die Ingenieure besteht darin, einen modularen Motor mit einem Hubraum von 1,8 und 2,0 Litern zu schaffen, der sowohl für die Quer- als auch für die Längsmontage geeignet ist, die Innenreibung und die Emissionen erheblich reduziert und neue Anforderungen, einschließlich Euro 6, mit verbesserter Leistung erfüllt. Ausdauer und reduziertes Gewicht. Basierend auf der EA888 Generation 3 wurde die EA888 Generation 3B im vergangenen Jahr nach einem ähnlichen Prinzip wie Miller entwickelt und vorgestellt. Wir werden später darüber sprechen.

Das klingt alles gut, aber wie wir sehen werden, erfordert es viel Entwicklungsarbeit, um es zu erreichen. Dank einer Erhöhung des Drehmoments von 250 auf 320 Nm im Vergleich zum Vorgänger in der 1,8-Liter-Version können Konstrukteure jetzt die Übersetzungsverhältnisse auf länger ändern, was auch den Kraftstoffverbrauch senkt. Ein großer Beitrag zu letzterem ist eine wichtige technologische Lösung, die dann von einer Reihe anderer Unternehmen eingesetzt wurde. Hierbei handelt es sich um im Kopf integrierte Auspuffrohre, die ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur und das Abkühlen von Gasen unter hoher Last ermöglichen und die Notwendigkeit einer Anreicherung vermeiden. Diese Lösung ist äußerst rational, aber angesichts des enormen Temperaturunterschieds zwischen den Flüssigkeiten auf beiden Seiten der Sammelleitungen auch sehr schwierig zu implementieren. Zu den Vorteilen gehört jedoch auch die Möglichkeit einer kompakteren Bauweise, die neben der Gewichtsreduzierung einen kürzeren und optimaleren Gasweg zur Turbine und ein kompakteres Modul zum erzwungenen Befüllen und Kühlen von Druckluft garantiert. Theoretisch klingt dies auch originell, aber die praktische Umsetzung ist eine echte Herausforderung für Casting-Profis. Um einen komplexen Zylinderkopf zu gießen, erstellen sie einen speziellen Prozess mit bis zu 12 metallurgischen Herzen.

Flexible Kühlsteuerung

Ein weiterer wichtiger Faktor zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist der Prozess des Erreichens der Betriebstemperatur des Kühlmittels. Das intelligente Steuerungssystem des letzteren ermöglicht es ihm, seine Zirkulation vollständig zu stoppen, bis es die Betriebstemperatur erreicht, und wenn dies geschieht, wird die Temperatur abhängig von der Motorlast ständig überwacht. Die Planung eines Bereichs, in dem Kühlmittel die Auspuffrohre überflutet und in dem ein erheblicher Temperaturgradient besteht, war eine große Herausforderung. Zu diesem Zweck wurde ein komplexes analytisches Computermodell entwickelt, das die Gesamtzusammensetzung des Gases / Aluminiums / Kühlmittels enthält. Aufgrund der Besonderheit einer starken lokalen Erwärmung der Flüssigkeit in diesem Bereich und der allgemeinen Notwendigkeit einer optimalen Temperaturregelung wird ein Polymerrotor-Steuermodul verwendet, das den herkömmlichen Thermostat ersetzt. Somit ist in der Heizphase die Zirkulation des Kühlmittels vollständig blockiert.

Alle externen Ventile sind geschlossen und das Wasser im Mantel gefriert. Selbst wenn die Kabine bei kaltem Wetter beheizt werden muss, wird die Zirkulation nicht aktiviert, sondern es wird ein spezieller Kreislauf mit einer zusätzlichen elektrischen Pumpe verwendet, in dem die Strömung um die Auspuffkrümmer zirkuliert. Diese Lösung ermöglicht es, eine angenehme Temperatur in der Kabine viel schneller bereitzustellen und gleichzeitig die Möglichkeit eines schnellen Aufwärmens des Motors optimal aufrechtzuerhalten. Wenn das entsprechende Ventil geöffnet wird, beginnt eine intensive Flüssigkeitszirkulation im Motor - so schnell ist die Betriebstemperatur des Öls erreicht, wonach das Ventil seines Kühlers öffnet. Die Kühlmitteltemperatur wird in Echtzeit basierend auf Last und Geschwindigkeit überwacht und reicht von 85 bis 107 Grad (am höchsten bei niedriger Geschwindigkeit und Last), um die Reibungsreduzierung und die Klopfverhütung auszugleichen. Und das ist noch nicht alles - auch bei ausgeschaltetem Motor zirkuliert eine spezielle elektrische Pumpe weiterhin Kühlmittel durch den kochempfindlichen Mantel im Kopf und den Turbolader, um die Wärmeableitung zu beschleunigen. Letzteres wirkt sich nicht auf die Oberteile der Hemden aus, um deren schnelle Unterkühlung zu vermeiden.

Zwei Düsen pro Zylinder

Speziell für diesen Motor führt Audi zum Erreichen von Euro 6-Emissionen erstmals ein Einspritzsystem mit zwei Einspritzdüsen pro Zylinder ein - eines für die Direkteinspritzung und das andere für den Ansaugkrümmer. Die Möglichkeit, die Einspritzung jederzeit flexibel zu steuern, führt zu einer optimaleren Vermischung von Kraftstoff und Luft und reduziert die Partikelemissionen. Der Druck im Direkteinspritzabschnitt wurde von 150 auf 200 bar erhöht. Wenn letzterer nicht funktioniert, wird die Kraftstoffzirkulation auch durch Bypass-Verbindungen durch die Einspritzdüsen in den Ansaugkrümmern bereitgestellt, um die Hochdruckpumpe zu kühlen.

Beim Starten des Motors wird das Gemisch vom Direkteinspritzsystem aufgenommen und eine Doppeleinspritzung durchgeführt, um ein schnelles Erhitzen des Katalysators sicherzustellen. Diese Strategie bietet ein besseres Mischen bei niedrigen Temperaturen, ohne die kalten Metallteile des Motors zu überfluten. Gleiches gilt für schwere Lasten, um eine Detonation zu vermeiden. Dank des Abgaskrümmer-Kühlsystems und seiner kompakten Bauweise kann ein Einstrahl-Turbolader (RHF4 von IHI) mit einer Lambda-Sonde davor und einem Gehäuse aus billigeren Materialien verwendet werden.

Dadurch wird bei 320 U / min ein maximales Drehmoment von 1400 Nm erreicht. Noch interessanter ist die Leistungsverteilung mit einem Maximalwert von 160 PS. ist bei 3800 U / min (!) verfügbar und bleibt auf diesem Niveau bis zu 6200 U / min mit erheblichem Potenzial für eine weitere Erhöhung (wodurch verschiedene Versionen des 2.0 TFSI installiert werden, wodurch das Drehmoment in den hohen Drehzahlbereichen erhöht wird). Die Leistungssteigerung gegenüber dem Vorgänger (um 12 Prozent) geht somit mit einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs (um 22 Prozent) einher.

(Folgen)

Text: Georgy Kolev

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