Gamme d'essais moteurs Audi - Partie 2 : 4.0 TFSI
Poursuite de la série pour les unités d'entraînement de la marque
Le huit cylindres 4.0 TFSI d'Audi et Bentley est l'exemple même du downsizing dans les classes supérieures. Il remplaçait le moteur atmosphérique de 4,2 litres et le V5,2 de 10 litres des S6, S7 et S8 et était disponible dans des niveaux de puissance allant de 420 à 520 ch. jusqu'à 605 ch selon le modèle. Avec ces chiffres, le moteur Audi est un concurrent direct du moteur biturbo N4,4 de 63 litres de BMW et de sa version S63 pour les modèles M. Comme sur la BMW, les deux turbocompresseurs sont placés à l'intérieur des bancs de cylindres, qui sont situés à 90 degrés comme sur le précédent bloc de 4,2 litres. Avec cet agencement, on obtient plus de compacité et le trajet des gaz d'échappement est raccourci. La configuration à double volute (chez BMW, elle est utilisée uniquement dans la version S) permet de réduire l'influence négative mutuelle des pulsations des différents cylindres et d'extraire une plus grande partie de leur énergie cinétique, et est réalisée grâce à une combinaison complexe de canaux provenant de cylindres de différentes rangées. Ce principe de fonctionnement offre une solide réserve de couple lors des accélérations même dans des modes légèrement supérieurs au ralenti. Même à 1000 4.0 tr/min, le 400 TFSI dispose déjà de 650 Nm. La version la plus puissante est prête à délivrer son couple maximal de 700 Nm (560 sur les versions 605 et 1750 ch) sur toute la plage de 5000 550 à 1400 5250 tr/min, tandis que les 888 Nm de la norme sont disponibles encore plus tôt - de XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX tr/min. Le bloc moteur est constitué d'alliages d'aluminium avec coulée homogène d'aluminium à basse pression et, dans les versions puissantes, il est en outre traité thermiquement. Pour renforcer le bloc, cinq inserts en fonte ductile sont intégrés dans sa partie basse. Comme pour la plus petite unité EAXNUMX, la pompe à huile est à capacité variable, et à faible régime et charge, les buses de refroidissement inférieures du piston sont désactivées. La logique du refroidissement du moteur est similaire, où le module de commande ajuste la température en temps réel et la circulation est maintenue jusqu'à ce que la température de fonctionnement soit atteinte. Lorsqu'il est présent, le liquide commence à se déplacer de l'intérieur des cylindres en direction de la culasse, et si un chauffage est nécessaire, une pompe électrique dirige l'eau de la culasse vers l'habitacle. Là encore, pour éliminer presque totalement le noyage des pistons, plusieurs injections fines de carburant par cycle sont réalisées lorsque le moteur est froid.
Éteignez une partie des cylindres
Le système d'arrêt des cylindres à charge partielle n'est pas une nouvelle approche pour réduire la consommation de carburant, mais avec le moteur turbocompressé d'Audi, cette solution a été perfectionnée. L'idée de telles technologies est d'augmenter le soi-disant. point de fonctionnement - lorsque le moteur nécessite un niveau de puissance qui permettrait de gérer quatre des huit cylindres, ces derniers fonctionnent dans un mode beaucoup plus efficace avec un accélérateur plus large. La limite supérieure de l'opération de désactivation des cylindres est comprise entre 25 et 40% du couple maximal (entre 120 et 250 Nm), et dans ce mode, la pression effective moyenne dans les cylindres augmente considérablement. La température du liquide de refroidissement doit avoir atteint au moins 30 degrés, la transmission doit être en troisième vitesse ou plus et le moteur doit tourner entre 960 et 3500 tr / min. Si ces conditions sont remplies, le système ferme les soupapes d'admission et d'échappement de deux cylindres de chaque rangée de cylindres, de sorte que l'unité V8 continue de fonctionner comme un V4.
La fermeture des soupapes nécessaires sur les quatre arbres à cames est réalisée à l'aide d'une nouvelle version pour contrôler les phases et la course des soupapes du système Audi valvelift. Les coussinets avec des cames situées dessus pour ouvrir deux vannes et canaux sont déplacés sur le côté à l'aide de dispositifs électromagnétiques avec des broches, et dans la nouvelle version, ils ont également des cames pour "course zéro". Ces derniers n'affectent pas les poussoirs de soupapes et les ressorts les maintiennent fermés. En même temps, le système de commande du moteur arrête l'injection de carburant et l'allumage. Cependant, avant la fermeture des soupapes, les chambres de combustion sont remplies d'air frais - le remplacement des gaz d'échappement par de l'air réduit la pression dans les cylindres et l'énergie nécessaire pour entraîner les pistons.
Dès que le conducteur appuie plus fort sur la pédale d'accélérateur, les cylindres désactivés recommencent à fonctionner. Le retour au fonctionnement à huit cylindres, ainsi que le processus inverse, sont extrêmement précis et rapides, et pratiquement imperceptibles. La transition entière s'effectue en seulement 300 millisecondes et le changement de mode entraîne une réduction à court terme de l'efficacité, de sorte que la réduction réelle de la consommation de carburant commence environ trois secondes après la désactivation des cylindres.
Selon Audi, les gens de Bentley, qui utilisent le 4.0 TFSI avancé pour la nouvelle Continental GT (début 2012), ont également été impliqués dans le processus de développement de cette technologie. Un tel système n'est pas nouveau pour l'entreprise et fonctionne dans l'unité V6,75 de 8 litres.
Les moteurs V8 sont connus non seulement pour leur traction et leur réponse harmonieuse à l'accélérateur, mais aussi pour leur bon fonctionnement - et cela s'applique pleinement au 4.0 TFSI. Cependant, lorsqu'un moteur V8 fonctionne comme un V4, en fonction de la charge et de la vitesse, son vilebrequin et ses composants alternatifs commencent à générer des niveaux élevés de vibrations de torsion. Cela conduit à son tour à l'apparition de bruits spécifiques qui pénètrent à l'intérieur de la voiture. Avec sa grande taille, le système d'échappement génère également des sons graves spécifiques difficiles à supprimer, malgré le système intelligent de contrôle du débit de gaz avec des soupapes. À la recherche de moyens de réduire les vibrations et le bruit, les concepteurs d'Audi ont adopté une approche technologique inhabituelle, créant deux systèmes uniques: la génération anti-son et l'amortissement des vibrations.
En raison du processus de vortex intensif pendant le remplissage et de l'augmentation de la vitesse de combustion, le degré de compression peut être augmenté indépendamment de la présence de turbocompresseur sans risque de provoquer des détonations dans le processus de combustion. Il existe également des différences technologiques entre les différentes versions de puissance du 4.0 TFSI, telles que l'utilisation d'un système d'admission à un ou deux circuits, différents réglages de fonctionnement des turbocompresseurs et la présence d'un refroidisseur d'huile supplémentaire dans les unités les plus puissantes. Il existe également des différences structurelles dans les vilebrequins et leurs paliers principaux, le degré de compression, les phases de distribution de gaz et les injecteurs sont différents.
Contrôle actif du bruit et amortissement des vibrations
Le contrôle actif du bruit (ANC) neutralise les bruits indésirables en générant un «anti-son». Ce principe est connu sous le nom d'interférence destructive: si deux ondes sonores de même fréquence se chevauchent, leurs amplitudes peuvent être «arrangées» de manière à s'atténuer mutuellement. Pour cela, leurs amplitudes doivent être les mêmes, mais doivent être déphasées les unes par rapport aux autres, c'est-à-dire en antiphase. Les experts appellent également ce processus «élimination inverse du bruit». Les modèles Audi, qui offriront la nouvelle unité 180 TFSI, sont équipés de quatre petits microphones intégrés dans le revêtement du toit. Chacun d'eux enregistre le spectre de bruit complet dans la zone adjacente. Sur la base de ces signaux, le module de commande ANC crée une image de bruit spatial différenciée, tandis qu'en même temps le capteur de vitesse du vilebrequin fournit des informations sur ce paramètre. Dans toutes les zones pré-étalonnées où le système identifie les bruits perturbateurs, il génère délibérément un son d'élimination modulé avec précision. Le contrôle actif du bruit est prêt à fonctionner à tout moment - que le système audio soit allumé ou éteint et que le son soit amplifié, réduit, etc. Le système fonctionne également quel que soit le système dont la voiture est équipée.
La manière d'amortir les vibrations est très similaire à une idée. En principe, Audi utilise des réglages rigides et sportifs pour les supports moteur. Pour 4.0 TFSI, les ingénieurs ont développé des supports de montage actifs ou des tampons qui visent à éliminer les vibrations du moteur avec des oscillations inverses déphasées. Un composant clé du système est un appareil électromagnétique qui crée des vibrations. Il possède un aimant permanent et une bobine à grande vitesse dont le mouvement est transmis au moyen d'une membrane flexible à une chambre contenant du liquide. Ce fluide absorbe à la fois les vibrations provoquées par le moteur et celles qui les neutralisent. Dans le même temps, ces éléments limitent les vibrations non seulement dans le mode de fonctionnement atypique comme le V4, mais aussi dans le mode V8 normal, avec une attention particulière portée au ralenti.
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Texte: Georgy Kolev
2020-08-30
