Тест драйв Двигателната гама на Audi — Част 3: 2.0 TFSI, 2.5 TFSI, 3.0 TFSI

Продължение на поредицата за задвижващите агрегати на марката

В наши дни конструкторите на модерни бензинови двигатели търсят все по-разнообразни методи за повишаване на ефективността им. Вярно е че и дизелите през последните години също преживяват своя даунсайзинг с намаляване на работния обем, увеличаване на налягането на принудително пълнене и на системата за впръскване, а понякога и с използване система за каскадно турбопълнене. Те обаче отдавна използват принудително пълнене и за разлика от бензиновите си събратя вече са прескочили еволюционния етап на преминаване от атмосферно към принудително пълнене. Принципът на работа на дизелите с високо налягане в цилиндрите и липса на дроселова клапа ги прави изначално ефективни. Затова даунсайзингът при бензиновите мотори придобива далеч по-екстремен характер с намаляване на обема и броя на цилиндрите и преминаване към принудително пълнене. Високата температура на отработилите газове в сравнение с дизелите обаче все още прави използването на турбокомпресори с променлива геометрия недостъпно (с изключение на агрегатите на BorgWarner за Porsche 911 Turbo), дроселовата клапа продължава да създава съпротивление да въздуха и конструкторите търсят всевъзможни алтернативни методи за подобряване на техния КПД. Преди десет години от Audi първи въведоха съчетанието от турбопълнене и директно впръскване на бензин със своя TFSI, а сега с новия си агрегат 2.0 TFSI инженерите от компанията се завърнаха към добре познатия цикъл на Милър – само че в доста модифицирана форма. Маркетингът на компанията нарича философията на създаване новия мотор с мощност от 190 к.с. и максимален въртящ момент от 320 Нм “rightsizing”, в смисъл на „точно подбрания работен обем“. Терминът обаче силно се различава от посланието на колегите им от Mazda, които визират в случая избягването на принудително пълнене.

Напротив – при Audi турбопълненето е съществен елемент в стратегията на работния процес на новия мотор, така както компресорът е неизменен атрибут при машините работещи по цикъла на Милър, най-типичен представител от които е Mazda Millenia от 90-те години. Въпросният принцип на работа включва задържане на всмукателния клапан отворен много след като буталото е започнало да се движи от долна към горна мъртва точка. Тъй като въздухът по този начин започва да се връща обратно във всмукателните колектори за задържането му се грижи механичният компресор който създава противоналягане. На пръв поглед това изглежда безсмислено, но на практика динамиката на потока е такава че в този случай той изпитва по-малко съпротивление отколкото ако се сгъстява в самия цилиндър. За сметка на това степента на такта разширение става по-голяма при нормална степен на сгъстяване без опасност от детонации. Тоест, принципът на Милър позволява постигане на различна степен на сгъстяване и разширение, а не еднаква както е при стандартния двигател на Ото. Положителен ефект е също и възможността за работа с по-широко отворена дроселова клапа.

Интерпретацията на Audi на тема цикъл на Милър

Конструкторите на Audi интерпретират по своя начин този тази тема. За разлика от основния процес обаче вместо да задържат всмукателния клапан отворен, за да намалят степента на сгъстяване те просто го затварят много по-рано – още преди буталото да е достигнало долна мъртва точка. Вместо времето за отваряне да е 190-200 градуса завъртане на коляновия вал както обикновено, клапанът остава отворен само в продължение на 140 градуса. Така обаче на практика се постига същият ефект на намаляване на степента на сгъстяване. Компенсирането на намаленото време на отваряне става чрез увеличаване на налягането на пълнене с помощта на турбокомпресора. Така двигателят постига разход на като на даунсайзинг мотор, а при пълно натоварване има динамичните показатели на голяма машина. При работа с частично натоварване се извършва допълнително впръскване на гориво при движението на буталото нагоре с помощта на системата за директно впръскване, която допълва друга система за впръскване във всмукателните колектори. Освен това системата Audi Valvelift System (AVS) за променливо газоразпределение позволява увеличаване на фазата на отваряне на всмукателните клапани до 170 градуса при пълно натоварване. Към това се добавят интелигентно управление на охлаждането, интегриран в главата изпускателен колектор и допълнително намаляване на триенето чрез използване на ниско вискозно масло (0W-20). Благодарение на множеството високотехнологични решения новият 2.0 TFSI има максимален въртящ момент в диапазон от 1450 до 4400 об/мин и изразходва по-малко гориво.

3.0 TFSI: Механичен вместо турбокомпресор

Колегите от Porsche предпочетоха битурбопълнене за своя трилитров V6 мотор с 420 к.с. За 3.0 TFSI Audi използва пълнене с механичен компресор (Eaton шесто поколение, R1320) с междинно охлаждане вода/въздух. Процесът на създаване на двигателя е бил изключително кратък, което е може би едно от обясненията за това решение, макар че от Audi твърдят, че тази концепция е предпочетена и заради други предимства – като например популярността на този тип принудително пълнене в САЩ. Спецификата на решението на Audi включва разположен след дроселовата клапа компресор, с което значително се повишава ефективността на пълнене. При частично натоварване специална клапа в корпуса на компресора връща обратно част от сгъстения въздух към входа му, като по този начин се намаляват загубите и необходимата мощност за въртенето му. На практика до известни режими агрегатът работи почти като атмосферен мотор и чак при високо натоварване компресорът влиза в действие с пълния си капацитет.

2.5 TFSI: Пет цилиндъра за спортните компактни версии

Този агрегат следва много от постулатите на другите двигатели на компанията с отчитане на спецификите на петцилиндровите мотори. 2.5 TFSI обаче има по-ограничена сфера на приложение и задвижва само модели като Audi RS 3, TT RS и RS Q3. Във версията Audi TT RS plus, двигателят с работен обем от 2,48 литра има мощност от 360 к.с. – същата като на новия четирицилиндров мотор на AMG за А-класата и нейните производни. Петцилиндровият двигател обаче осигурява максималния си въртящ момент от 465 Нм значително по-рано (в диапазона от 1650 до 5400 об/мин) от машината на колегите от Щутгарт.

(следовать)

Текст: Георгий Колев

Главная » Статьи » Заготовки » Двигателната гама на Audi — Част 3: 2.0 TFSI, 2.5 TFSI, 3.0 TFSI

2020-08-30