Rango de prueba de manejo de motores Audi - Parte 1: 1.8 TFSI

La gama de unidades de accionamiento de la marca es el epítome de soluciones increíblemente de alta tecnología.

Una serie sobre los coches más interesantes de la empresa.

Si buscamos un ejemplo de una estrategia económica con visión de futuro que garantice el desarrollo sostenible de la empresa, Audi puede ser un excelente ejemplo en este sentido. En los años 70, casi nadie podría haber imaginado el hecho de que ahora la empresa de Ingolstadt será un competidor igual a un nombre tan establecido como Mercedes-Benz. La respuesta a las razones se puede encontrar en gran medida en el eslogan de la marca "Progreso a través de la tecnología", que es la base del difícil camino recorrido con éxito hacia el segmento premium. Un área donde nadie tiene derecho a comprometerse y solo ofrece lo mejor. Lo que Audi y solo un puñado de otras empresas pueden hacer les garantiza la demanda de sus productos y el logro de parámetros similares, pero también una carga enorme, que requiere un movimiento constante al filo de una navaja tecnológica.

Como parte del Grupo VW, Audi tiene la oportunidad de aprovechar al máximo las oportunidades de desarrollo de una gran empresa. Cualesquiera que sean los problemas que tenga VW, con su inversión anual en I+D de casi 10 millones de euros, el grupo encabeza la lista de las 50 empresas con mayor inversión en el campo, por delante de gigantes como Samsung Electronics, Microsoft, Intel y Toyota (donde este valor asciende a algo más de 7 millones de euros). Por sí sola, Audi está cerca de BMW en estos parámetros, con su inversión de 4,0 millones de euros. Sin embargo, parte de los fondos invertidos en Audi proviene indirectamente de la tesorería general del grupo VW, ya que los desarrollos también son aprovechados por otras marcas. Entre las principales áreas de esta actividad se encuentran las tecnologías para la producción de estructuras ligeras, electrónica, transmisiones y, por supuesto, accionamientos. Y ahora llegamos a la esencia de este material, que forma parte de nuestra serie, representando soluciones modernas en el campo de los motores de combustión interna. Sin embargo, como división de élite de VW, Audi también desarrolla una línea específica de sistemas de propulsión diseñados principal o exclusivamente para vehículos Audi, y aquí le informaremos sobre ellos.

1.8 TFSI: un modelo de alta tecnología en todos los aspectos

La historia de Audi de motores TFSI de cuatro cilindros en línea se remonta a mediados de 2004, cuando se lanzó el primer turbocompresor de gasolina de inyección directa EA113 del mundo como el 2.0 TFSI. Dos años después, apareció una versión más potente del Audi S3. El desarrollo del concepto modular EA888 con transmisión por árbol de levas con cadena comenzó prácticamente en 2003, poco antes de la introducción del EA113 con correa de distribución.

Sin embargo, el EA888 se construyó desde cero como un motor global para el Grupo VW. La primera generación se introdujo en 2007 (como 1.8 TFSI y 2.0 TFSI); con la introducción del sistema de sincronización variable de válvulas Audi Valvelift y una serie de medidas para reducir la fricción interna, la segunda generación se destacó en 2009 y la tercera generación (2011 TFSI y 1.8 TFSI) siguió a fines de 2.0. Las series EA113 y EA888 de cuatro cilindros han logrado un éxito increíble para Audi, ganando un total de diez prestigiosos premios International Engine of the Year y 10 Best Engines. La tarea de los ingenieros es crear un motor modular con una cilindrada de 1,8 y 2,0 litros, adaptado para instalación tanto transversal como longitudinal, con fricción interna y emisiones significativamente reducidas, que cumpla con los nuevos requisitos, incluido Euro 6, con un rendimiento mejorado. resistencia y peso reducido. Basado en el EA888 Generation 3, el EA888 Generation 3B fue creado e introducido el año pasado, operando con un principio similar al principio Miller. Hablaremos de esto más tarde.

Todo esto suena bien, pero como veremos, se necesita mucho trabajo de desarrollo para lograrlo. Gracias al aumento del par de 250 a 320 Nm en comparación con su predecesor de 1,8 litros, los diseñadores ahora pueden cambiar las relaciones de transmisión a relaciones más largas, lo que también reduce el consumo de combustible. Una gran contribución a este último es una importante solución tecnológica, que luego fue utilizada por otras empresas. Son tubos de escape integrados en la cabeza, que brindan la capacidad de alcanzar rápidamente la temperatura de operación y enfriar los gases bajo carga alta y evitar la necesidad de enriquecer la mezcla. Tal solución es extremadamente racional, pero también muy difícil de implementar, dada la enorme diferencia de temperatura entre los líquidos a ambos lados de las tuberías colectoras. Sin embargo, las ventajas también incluyen la posibilidad de un diseño más compacto que, además de reducir el peso, garantiza un camino de gas más corto y óptimo a la turbina y un módulo más compacto para el llenado forzado y enfriamiento de aire comprimido. En teoría, esto también suena original, pero la implementación práctica es un verdadero desafío para los profesionales del casting. Para fundir una culata compleja, crean un proceso especial usando hasta 12 corazones metalúrgicos.

Control de enfriamiento flexible

Otro factor importante en la reducción del consumo de combustible está asociado con el proceso de alcanzar la temperatura de funcionamiento del refrigerante. El sistema de control inteligente de este último le permite detener completamente su circulación hasta alcanzar la temperatura de funcionamiento, y cuando esto sucede, la temperatura se monitorea constantemente en función de la carga del motor. Diseñar un área donde el refrigerante inunde los tubos de escape, donde hay un gradiente de temperatura significativo, fue un gran desafío. Para ello, se desarrolló un modelo informático analítico complejo, que incluía la composición total del gas / aluminio / refrigerante. Debido a la especificidad del fuerte calentamiento local del líquido en esta área y a la necesidad general de un control de temperatura óptimo, se utiliza un módulo de control de rotor de polímero, que reemplaza al termostato tradicional. Por lo tanto, en la etapa de calentamiento, la circulación del refrigerante está completamente bloqueada.

Todas las válvulas externas se cierran y el agua de la camisa se congela. Incluso si la cabina necesita calentarse en clima frío, la circulación no se activa, sino que se utiliza un circuito especial con una bomba eléctrica adicional, en el que el flujo circula alrededor de los colectores de escape. Esta solución le permite proporcionar una temperatura agradable en la cabina mucho más rápido, al tiempo que mantiene la capacidad de calentar rápidamente el motor. Cuando se abre la válvula correspondiente, comienza una circulación intensiva de fluido en el motor: así de rápido se alcanza la temperatura de funcionamiento del aceite, después de lo cual se abre la válvula de su enfriador. La temperatura del refrigerante se controla en tiempo real en función de la carga y la velocidad, oscilando entre 85 y 107 grados (máxima a baja velocidad y carga) en nombre de un equilibrio entre la reducción de la fricción y la prevención de golpes. Y eso no es todo: incluso cuando el motor está apagado, una bomba eléctrica especial continúa haciendo circular el refrigerante a través de la camisa sensible a la ebullición en la cabeza y el turbocompresor para eliminar rápidamente el calor de ellos. Este último no afecta a la parte superior de las camisas para evitar su rápida hipotermia.

Dos boquillas por cilindro

Especialmente para este motor, con el fin de alcanzar el nivel de emisiones Euro 6, Audi introduce por primera vez un sistema de inyección con dos boquillas por cilindro, una para inyección directa y otra para el colector de admisión. La capacidad de controlar de manera flexible la inyección en cualquier momento da como resultado una mejor mezcla de combustible y aire y reduce las emisiones de partículas. La presión en la sección de inyección directa se ha aumentado de 150 a 200 bar. Cuando este último no está funcionando, el combustible también circula por conexiones de derivación a través de inyectores en los colectores de admisión para enfriar la bomba de alta presión.

Cuando se arranca el motor, el sistema de inyección directa aspira la mezcla y se utiliza una inyección doble para garantizar un calentamiento rápido del catalizador. Esta estrategia proporciona una mejor mezcla a bajas temperaturas sin inundar las partes metálicas frías del motor. Lo mismo ocurre con las cargas pesadas para evitar la detonación. Gracias al sistema de refrigeración del colector de escape y a su diseño compacto, es posible utilizar un turbocompresor de un solo chorro (RHF4 de IHI) con una sonda lambda delante y una carcasa de materiales más económicos.

Esto da como resultado un par máximo de 320 Nm a 1400 rpm. Aún más interesante es la distribución de potencia con un valor máximo de 160 CV. está disponible a 3800 rpm (!) y se mantiene en este nivel hasta las 6200 rpm con un importante potencial de aumento adicional (instalando así diferentes versiones del 2.0 TFSI, que aumenta el nivel de par en rangos altos). Así, el aumento de potencia en comparación con su predecesor (en un 12 por ciento) va acompañado de una disminución en el consumo de combustible (en un 22 por ciento).

(seguir)

Texto: Georgy Kolev