Audin moottoritestialue - Osa 2: 4.0 TFSI
Sarjan jatkaminen merkin käyttöyksiköille
Audin ja Bentleyn kahdeksansylinterinen 4.0 TFSI on esimerkki ylempien luokkien koon pienentämisestä. Se korvasi vapaasti hengittävän 4,2-litraisen moottorin ja 5,2-litraisen V10-moottorin S6-, S7- ja S8-malleissa, ja sitä oli saatavana tehotasoilla 420-520 hv. jopa 605 hv mallista riippuen. Näillä luvuilla Audi-moottori on suora kilpailija BMW:n 4,4-litraiselle N63-biturbomoottorille ja sen S63-versiolle M-malleissa. Kuten BMW:ssä, kaksi turboahdinta on sijoitettu sylinteripankkien sisäpuolelle, jotka sijaitsevat 90 asteen kulmassa, kuten edellisessä 4,2 litran yksikössä. Tällä järjestelyllä saavutetaan enemmän tiiviyttä ja pakokaasujen reitti lyhenee. Twin-scroll-konfiguraatio (BMW:ssä sitä käytetään vain S-versiossa) mahdollistaa eri sylinterien pulsaatioiden keskinäisen negatiivisen vaikutuksen vähentämisen ja suuremman osan niiden liike-energiasta poistamisen, ja se toteutetaan monimutkaisella yhdistelmällä kanavat eri rivien sylintereistä. Tämä toimintaperiaate tarjoaa vakaan vääntövaran kiihdytettäessä jopa hieman tyhjäkäyntinopeutta suuremmissa tiloissa. Jopa 1000 rpm:ssä 4.0 TFSI:ssä on jo 400 Nm. Tehokkaampi versio on valmis antamaan maksimivääntömomenttinsa 650 Nm (700 560 ja 605 hv versioissa) koko alueella 1750 5000 - 550 1400 rpm, kun taas vakion 5250 Nm on saatavana jopa aikaisemmin - 888 XNUMX - XNUMX XNUMX rpm. Moottorilohko on valmistettu alumiiniseoksista, joissa on homogeeninen alumiinivalu matalassa paineessa, ja tehokkaissa versioissa se on lisäksi lämpökäsitelty. Lohkon vahvistamiseksi sen alaosaan on integroitu viisi pallografiittivalurautaa. Kuten pienemmässä EAXNUMX-yksikössä, öljypumppu on teholtaan vaihteleva, ja alhaisilla kierrosluvuilla ja kuormituksella männän pohjan jäähdytyssuuttimet sammuvat. Moottorin jäähdytyksen logiikka on samanlainen, jossa ohjausmoduuli säätää lämpötilaa reaaliajassa ja kiertoa pidetään yllä, kunnes käyttölämpötila on saavutettu. Kun sitä on, neste alkaa liikkua sylintereiden sisältä sylinterinkannen suuntaan, ja jos lämmitystä tarvitaan, sähköpumppu ohjaa vettä kannesta ohjaamoon. Tässäkin männän tulvimisen eliminoimiseksi lähes kokonaan suoritetaan useita hienoja polttoaineen ruiskutuksia sykliä kohden, kun moottori on kylmä.
Sammuta osa sylintereistä
Osakuormasylinterin sulkujärjestelmä ei ole uusi tapa vähentää polttoaineenkulutusta, mutta Audin turboahdettu moottori on parantanut ratkaisua. Tällaisten tekniikoiden idea on lisätä ns. toimintapiste - kun moottori tarvitsee tehotason, joka käsittäisi neljä kahdeksasta sylinteristä, viimeksi mainitut toimivat paljon tehokkaammassa tilassa laajemmalla kaasulla. Sylinterin deaktivoinnin yläraja on 25–40 prosenttia suurimmasta vääntömomentista (120–250 Nm), ja tässä tilassa sylinterien keskimääräinen efektiivinen paine kasvaa merkittävästi. Jäähdytysnesteen lämpötilan on oltava vähintään 30 astetta, vaihteiston tulee olla kolmannella tai korkeammalla vaihteella ja moottorin käydä välillä 960 - 3500 rpm. Jos nämä ehdot täyttyvät, järjestelmä sulkee kummankin sylinteririvin kahden sylinterin imu- ja pakoventtiilit, jolloin V8-yksikkö toimii edelleen V4: nä.
Tarvittavien venttiilien sulkeminen neljälle nokka-akselille tapahtuu uuden version avulla venttiilien vaiheiden ja iskun ohjaamiseksi Audi valvelift -järjestelmällä. Holkit, joissa on nokat kahden venttiilin ja kanavan avaamiseksi, siirretään sivulle nastoilla varustettujen sähkömagneettisten laitteiden avulla, ja uudessa versiossa niissä on myös nollatapahtumia varten tarkoitetut nokat. Viimeksi mainitut eivät vaikuta venttiilinnostimiin ja jouset pitävät ne kiinni. Samanaikaisesti moottorin ohjausjärjestelmä pysäyttää polttoaineen ruiskutuksen ja sytytyksen. Ennen venttiilien sulkeutumista palotilat täyttyvät raikkaalla ilmalla - pakokaasujen korvaaminen ilmalla vähentää sylinterien painetta ja mäntien käyttämiseen tarvittavaa energiaa.
Heti kun kuljettaja painaa kaasupoljinta voimakkaammin, deaktivoidut sylinterit alkavat toimia uudelleen. Paluu kahdeksasylinteriseen tilaan samoin kuin käänteinen prosessi on erittäin tarkka ja nopea ja käytännössä huomaamaton. Koko siirtymä tapahtuu vain 300 millisekunnissa, ja tilanvaihto johtaa lyhytaikaiseen tehokkuuden laskuun, joten todellinen polttoaineenkulutuksen lasku alkaa noin kolme sekuntia sylinterien deaktivoinnin jälkeen.
Audin mukaan Bentleyn ihmiset, jotka käyttävät edistynyttä 4.0 TFSI: tä uuteen Continental GT: hen (vuoden 2012 debyytti), ovat myös olleet mukana tämän tekniikan kehitysprosessissa. Tällainen järjestelmä ei ole uusi yritys, ja se toimii 6,75 litran V8-yksikössä.
V8-moottorit ovat tunnettuja paitsi pidostaan ja harmonisesta kaasuvasteestaan, myös sujuvasta toiminnastaan - ja tämä pätee täydellä voimalla 4.0 TFSI: hen. Kuitenkin, kun V8-moottori toimii V4: nä, kuormasta ja nopeudesta riippuen sen kampiakseli ja edestakaiset komponentit alkavat tuottaa suurta vääntövärähtelyä. Tämä puolestaan johtaa tiettyihin ääniin, jotka tunkeutuvat auton sisätilaan. Suuren koonsa ansiosta pakojärjestelmä tuottaa myös erityisiä bassoääniä, joita on vaikea vaimentaa, huolimatta älykkäästä venttiileillä varustetusta kaasunvirtauksen ohjausjärjestelmästä. Audin suunnittelijat ovat etsineet tapoja vähentää tärinää ja melua käyttäneet epätavallista teknologista lähestymistapaa ja luoneet kaksi ainutlaatuista järjestelmää - äänenvaimennuksen ja tärinänvaimennuksen.
Täytön aikana tapahtuvan intensiivisen pyörrevirtausprosessin ja lisääntyneen palamisnopeuden ansiosta puristussuhdetta voidaan lisätä turboahtimen läsnäolosta ilman vaaraa aiheuttaa räjähdyksiä palamisprosessissa. 4.0 TFSI: n eri tehoversioiden välillä on myös joitain teknisiä eroja, kuten yhden tai kahden piirin imujärjestelmän käyttö, turboahtimien erilaiset käyttöasetukset ja ylimääräisen öljynjäähdyttimen olemassaolo tehokkaammille yksiköille. Kampiakseleissa ja niiden päälaakereissa, puristusasteessa, kaasun jakautumisvaiheissa ja suuttimissa on myös rakenteellisia eroja.
Aktiivinen melunhallinta ja tärinänvaimennus
Aktiivinen melunhallinta (ANC) torjuu ei-toivotun melun tuottamalla "äänenvaimennuksen". Tätä periaatetta kutsutaan tuhoavaksi häiriöksi: jos kaksi saman taajuuden ääniaalloa menee päällekkäin, niiden amplitudit voidaan "järjestää" siten, että ne vaimennetaan keskenään. Tätä tarkoitusta varten niiden amplitudien on oltava samat, mutta niiden on oltava vaiheen ulkopuolella toisin sanoen antifaasina. Asiantuntijat kutsuvat tätä prosessia myös "melun käänteiseksi eliminoimiseksi". Audin mallit, jotka tarjoavat uuden 180 TFSI -yksikön, on varustettu neljällä pienellä mikrofonilla, jotka on integroitu kattopäällysteeseen. Kukin heistä rekisteröi koko melupektrin viereiselle alueelle. Näiden signaalien perusteella ANC-ohjausmoduuli luo erilaistuneen paikkakohinakuvan, samalla kun kampiakselin nopeusanturi antaa tietoa tästä parametrista. Kaikilla esikalibroiduilla alueilla, joilla järjestelmä tunnistaa häiritsevän melun, se tuottaa tarkoituksenmukaisesti tarkasti moduloitua eliminointia. Aktiivinen melunhallinta on käyttövalmis milloin tahansa - riippumatta siitä, onko audiojärjestelmä päällä vai pois päältä ja onko ääni vahvistettu, vaimennettu jne. Järjestelmä toimii myös riippumatta järjestelmästä, jolla auto on varustettu.
Tapa tärinän vaimentamiseksi on hyvin samanlainen kuin idea. Periaatteessa Audi käyttää jäykkiä, urheilullisia asetuksia moottorin kiinnikkeisiin. 4.0 TFSI -tekniikkaa varten insinöörit ovat kehittäneet aktiivisia kiinnikkeitä tai tyynyjä, joiden tarkoituksena on eliminoida moottorin tärinä vaiheittaisella heilahtelulla käänteisellä voimalla. Keskeinen komponentti järjestelmässä on sähkömagneettinen laite, joka luo tärinää. Siinä on kestomagneetti ja nopea kela, joiden liike välitetään joustavan kalvon avulla kammioon, jossa on nestettä. Tämä neste absorboi sekä moottorin aiheuttamat että niitä vastustavat tärinät. Samalla nämä elementit rajoittavat tärinää paitsi epätyypillisessä toimintatavassa, kuten V4, myös normaalissa V8-tilassa, kiinnittäen erityistä huomiota joutokäyntiin.
(seurata)
Teksti: Georgy Kolev
2020-08-30
