Audi mootori katsevahemik – 2. osa: 4.0 TFSI

Brändi ajamiüksuste seeria jätkamine

Audi ja Bentley kaheksasilindriline 4.0 TFSI on tippklasside kärpimise võrdkuju. See asendas S4,2, S5,2 ja S10 vabalthingava 6-liitrise mootori ja 7-liitrise V8 mootori ning oli saadaval võimsusega 420–520 hj. kuni 605 hj olenevalt mudelist. Nende arvude järgi on Audi mootor otsene konkurent BMW 4,4-liitrisele N63 biturbomootorile ja selle S63 versioonile M-mudelite jaoks. Sarnaselt BMW-ga on kaks turboülelaadurit paigutatud silindripankade siseküljele, mis asetsevad 90 kraadi nurga all nagu eelmiselgi 4,2-liitrisel seadmel. Selle paigutusega saavutatakse suurem kompaktsus ja lüheneb heitgaaside teekond. Kaksikkerimisega konfiguratsioon (BMW-s kasutatakse seda ainult S-versioonil) võimaldab vähendada erinevate silindrite pulsatsioonide vastastikust negatiivset mõju ja eraldada suurema osa nende kineetilisest energiast ning seda teostab kompleksne kombinatsioon. kanalid erinevate ridade silindritest. See tööpõhimõte tagab kindla pöördemomendi reservi kiirendamisel isegi tühikäigu pöörlemissagedusest veidi kõrgematel režiimidel. Isegi 1000 p/min juures on 4.0 TFSI-l juba 400 Nm. Võimsam versioon on valmis andma oma maksimaalset pöördemomenti 650 Nm (700 560 ja 605 hj versioonidel) kogu vahemikus 1750–5000 p/min, samas kui standardvarustuses olev 550 Nm on saadaval veelgi varem – 1400–5250 p/min. Mootoriplokk on valmistatud alumiiniumisulamitest, millel on homogeenne alumiiniumvalu madalal rõhul ja võimsamates versioonides on see täiendavalt kuumtöödeldud. Ploki tugevdamiseks on selle alumisse ossa integreeritud viis kõrgtugevast malmist sisestust. Nagu väiksemal EA888 seadmel, on õlipump muutuva võimsusega ning madalatel pööretel ja koormusel lülitatakse kolvipõhja jahutusdüüsid välja. Sarnane on ka mootori jahutuse loogika, kus juhtmoodul reguleerib temperatuuri reaalajas ning tsirkulatsiooni hoitakse kuni töötemperatuuri saavutamiseni. Kui see on olemas, hakkab vedelik silindrite sisemusest silindripea suunas liikuma ja kui on vaja soojendada, suunab elektripump vee peast salongi. Siingi, et peaaegu täielikult kõrvaldada kolvi üleujutus, tehakse külma mootoriga tsükli kohta mitu peent kütuse sissepritse.

Lülitage osa silindritest välja

Osalise koormusega silindri väljalülitussüsteem ei ole kütusekulu vähendamise uus lähenemisviis, kuid Audi turbolaaduriga mootoriga on see lahendus täiuslik. Selliste tehnoloogiate idee on suurendada nn. tööpunkt - kui mootor vajab võimsustaset, mis töötaks kaheksast silindrist nelja, töötavad viimased palju tõhusamas režiimis laiema gaasiga. Silindri väljalülitamise ülemine piir on vahemikus 25 kuni 40 protsenti maksimaalsest pöördemomendist (vahemikus 120 kuni 250 Nm) ja selles režiimis tõuseb keskmine efektiivrõhk silindrites märkimisväärselt. Jahutusvedeliku temperatuur peab olema vähemalt 30 kraadi, käigukast peab olema kolmanda või kõrgema käiguga ning mootor peab töötama vahemikus 960–3500 pööret minutis. Kui need tingimused on täidetud, sulgeb süsteem iga silindrirea kahe silindri sisselaske- ja väljalaskeklapid, kusjuures V8-seade töötab edasi kui V4.

Vajalike ventiilide sulgemine neljal nukkvõllil toimub uue versiooni abil ventiilide faaside ja käigu juhtimiseks Audi valvelift süsteem. Nende peal asetsevad nukkidega puksid kahe klapi ja kanali avamiseks nihutatakse tihvtidega elektromagnetiliste seadmete abil küljele ja uues versioonis on neil ka "nullkäiguga" nukid. Viimased klapitõstukeid ei mõjuta ja vedrud hoiavad neid suletuna. Samal ajal peatab mootori juhtimissüsteem kütuse sissepritse ja süüte. Kuid enne ventiilide sulgemist täidetakse põlemiskambrid värske õhuga - heitgaaside asendamine õhuga vähendab silindrite rõhku ja kolvide ajamiseks vajalikku energiat.

Hetkel, kui juht vajutab gaasipedaali tugevamalt, hakkavad deaktiveeritud silindrid uuesti tööle. Naasmine kaheksasilindrilise töö juurde ja ka vastupidine protsess on äärmiselt täpne ja kiire ning praktiliselt märkamatu. Kogu üleminek toimub vaid 300 millisekundiga ja režiimi muutus viib efektiivsuse lühiajalise vähenemiseni, nii et tegelik kütusekulu vähenemine algab umbes kolm sekundit pärast silindrite deaktiveerimist.

Audi sõnul on selle tehnoloogia arendusprotsessi kaasatud ka Bentley inimesed, kes kasutavad uue Continental GT (4.0. aasta debüüt) jaoks täiustatud 2012 TFSI-d. Selline süsteem pole ettevõtte jaoks võõras ja töötab 6,75-liitrises V8-seadmes.

V8 mootorid on tuntud mitte ainult veojõu ja harmoonilise gaasijuhtimise, vaid ka sujuva töö tõttu - ja see kehtib täies jõus 4.0 TFSI puhul. Kui V8 mootor toimib V4-na, siis sõltuvalt koormusest ja kiirusest hakkavad selle väntvõll ja kolbkomponendid tekitama kõrget väändev vibratsiooni. See omakorda viib spetsiifiliste müra ilmnemiseni, mis tungib auto sisemusse. Suure suurusega tekitab väljalaskesüsteem ka spetsiifilisi bassihelisid, mida on vaatamata intelligentsele ventiilidega gaasivoolu juhtimissüsteemile raske maha suruda. Vibratsiooni ja müra vähendamiseks on Audi disainerid kasutanud ebatavalist tehnoloogilist lähenemist, luues kaks ainulaadset süsteemi - heli tekitamise ja vibratsiooni summutamise.

Tänu intensiivsele pöörisprotsessile täitmise ajal ja suurenenud põlemiskiiruse tõttu saab kompressioonisuhet suurendada sõltumata turbolaadimise olemasolust, ilma et oleks oht detonatsioone põlemisprotsessis põhjustada. 4.0 TFSI erinevate võimsusversioonide vahel on mõned tehnoloogilised erinevused, näiteks ühe- või kaheahelalise sisselaskesüsteemi kasutamine, turbolaadurite erinevad töörežiimid ja võimsamates seadmetes täiendava õlijahuti olemasolu. Struktuurilised erinevused on ka väntvõllidel ja nende põhilaagritel, kokkusurumisastmel, gaasijaotuse faasidel ja pihustitel.

Aktiivne müra kontroll ja vibratsiooni summutamine

Aktiivne mürakontroll (ANC) tõrjub soovimatu müra, tekitades "heli vastase". Seda põhimõtet tuntakse kui destruktiivset interferentsi: kui kaks sama sagedusega helilainet kattuvad, saab nende amplituudid "korraldada" nii, et need oleksid vastastikku summutatud. Selleks peavad nende amplituudid olema ühesugused, kuid need peavad olema üksteisega faasivälised, st antifaasilised. Eksperdid nimetavad seda protsessi ka "müra vastupidiseks kõrvaldamiseks". Audi mudelid, mis pakuvad uut 180 TFSI seadet, on varustatud nelja väikese mikrofoniga, mis on integreeritud katusevoodrisse. Igaüks neist registreerib külgnevas piirkonnas kogu müraspektri. Nende signaalide põhjal loob ANC juhtmoodul diferentseeritud ruumilise müra pildi, samal ajal kui väntvõlli kiiruse andur annab selle parameetri kohta teavet. Kõigis eelkalibreeritud piirkondades, kus süsteem tuvastab häirivat müra, tekitab see sihipäraselt täpselt moduleeritud elimineerivat heli. Aktiivne müra juhtimine on töövalmis igal ajal - kas helisüsteem on sisse või välja lülitatud ja kas heli on võimendatud, vähendatud jne. Süsteem töötab ka sõltumata süsteemist, millega auto on varustatud.

Vibratsioonide summutamise viis on ideena väga sarnane. Põhimõtteliselt kasutab Audi mootori kinnituste jaoks jäikaid, sportlikke seadeid. 4.0 TFSI jaoks on insenerid välja töötanud aktiivsed kinnitusklambrid või padjad, mille eesmärk on kõrvaldada mootori vibratsioon eemaldatud pöördvõnkumistega. Süsteemi võtmekomponent on elektromagnetiline seade, mis tekitab vibratsioone. Sellel on püsimagnet ja kiire mähis, mille liikumine edastatakse painduva membraani abil vedeliku kambrisse. See vedelik neelab nii mootori tekitatud vibratsiooni kui ka need, mis neile vastu mõjuvad. Samal ajal piiravad need elemendid vibratsioone mitte ainult ebatüüpilises töörežiimis nagu V4, vaid ka tavalises V8 režiimis, pöörates erilist tähelepanu tühikäigule.

(järgima)

Tekst: Georgy Kolev

2020-08-30