Bandomasis važiavimas „Audi“ variklių serija – 1 dalis: 1.8 TFSI

Prekės ženklo pavarų asortimentas yra neįtikėtinai aukštųjų technologijų sprendimų pavyzdys.

Serija apie įdomiausius kompanijos automobilius

Jei ieškome į ateitį orientuotos ekonominės strategijos, užtikrinančios tvarų įmonės vystymąsi, pavyzdžio, tai „Audi“ šiuo atžvilgiu gali būti puikus pavyzdys. Aštuntajame dešimtmetyje vargu ar kas galėjo įsivaizduoti faktą, kad dabar Ingolštato bendrovė bus lygiavertė konkurentė tokiam nusistovėjusiam pavadinimui kaip „Mercedes-Benz“. Atsakymą į priežastis daugiausia galima rasti prekės ženklo šūkyje „Pažanga per technologijas“, kuris yra sėkmingo sunkaus kelio į „premium“ segmentą pagrindas. Sritis, kurioje niekas neturi teisės į kompromisus ir siūlo tik tai, kas geriausia. Tai, ką gali „Audi“ ir tik kelios kitos įmonės, garantuoja jiems paklausą dėl jų gaminių ir panašių parametrų pasiekimą, tačiau taip pat didžiulę naštą, reikalaujančią nuolat judėti ant technologinio skustuvo krašto.

Būdama VW grupės dalimi, „Audi“ turi galimybę visapusiškai išnaudoti didžiulės įmonės plėtros galimybes. Kad ir kokias problemas turėtų VW, kasmet išleisdama beveik 10 milijardų eurų moksliniams tyrimams ir plėtrai, grupė užima pirmąją vietą 50-ies daugiausia investicijų šioje srityje įmonių sąraše, aplenkdama tokius milžinus kaip Samsung Electronics, Microsoft, Intel ir Toyota (kur ši vertė siekia kiek daugiau nei 7 milijardai eurų). Pati „Audi“ šiais parametrais yra artima BMW, investavusi 4,0 mlrd. eurų. Tačiau dalis į „Audi“ investuojamų lėšų netiesiogiai ateina iš bendrojo VW grupės iždo, nes plėtrai naudojasi ir kitos markės. Tarp pagrindinių šios veiklos sričių – lengvųjų konstrukcijų, elektronikos, transmisijų ir, žinoma, pavarų gamybos technologijos. Ir dabar mes prieiname prie šios medžiagos, kuri yra mūsų serijos dalis, atstovaujanti šiuolaikiniams sprendimams vidaus degimo variklių srityje, esmę. Tačiau, kaip elitinis VW padalinys, „Audi“ taip pat kuria konkrečią jėgos agregatų liniją, skirtą pirmiausia arba išskirtinai „Audi“ automobiliams, ir apie juos papasakosime čia.

1.8 TFSI: aukštųjų technologijų modelis visais atžvilgiais

„Audi“ keturių TFSI variklių istorija prasidėjo 2004 m. Viduryje, kai pirmasis pasaulyje tiesioginio įpurškimo benzininis EA113 turbokompresorius buvo išleistas kaip 2.0 TFSI. Po dvejų metų pasirodė galingesnė „Audi S3“ versija. Modulinės koncepcijos „EA888“ su paskirstymo velenų pavara su grandine kūrimas praktiškai prasidėjo 2003 m., Prieš pat pristatant „EA113“ su paskirstymo diržu.

Tačiau EA888 buvo sukurtas nuo pat pradžių kaip pasaulinis VW grupės variklis. Pirmoji karta buvo pristatyta 2007 m. (kaip 1.8 TFSI ir 2.0 TFSI); Pristačius Audi Valvelift kintamo vožtuvų paskirstymo sistemą ir daugybę priemonių, skirtų vidinei trintis sumažinti, 2009 m. buvo pastebėta antroji karta, o 2011 m. pabaigoje – trečioji karta (1.8 TFSI ir 2.0 TFSI). Keturių cilindrų EA113 ir EA888 serijos sulaukė neįtikėtinos Audi sėkmės – iš viso laimėjo dešimt prestižinių tarptautinių metų variklio apdovanojimų ir 10 geriausių variklių. Inžinierių užduotis – sukurti modulinį 1,8 ir 2,0 litro darbinio tūrio variklį, pritaikytą tiek skersiniam, tiek išilginiam montavimui, su žymiai sumažinta vidine trintimi ir išmetamųjų teršalų kiekiu, atitinkantį naujus reikalavimus, įskaitant Euro 6, ir pagerintą našumą. ištvermė ir sumažintas svoris. Remiantis EA888 Generation 3, praėjusiais metais buvo sukurtas ir pristatytas EA888 Generation 3B, veikiantis panašiu į Millerio principu. Apie tai pakalbėsime vėliau.

Visa tai skamba gerai, bet, kaip matysime, norint tai pasiekti, reikės daug kūrimo darbo. Dėl padidinto sukimo momento nuo 250 iki 320 Nm, palyginti su 1,8 l pirmtaku, dizaineriai dabar gali pakeisti pavarų skaičių į ilgesnius perdavimo skaičius, o tai taip pat sumažina degalų sąnaudas. Didžiulis indėlis į pastarąjį – svarbus technologinis sprendimas, kurį tuomet naudojo nemažai kitų įmonių. Tai į galvutę integruoti išmetimo vamzdžiai, kurie suteikia galimybę greitai pasiekti darbinę temperatūrą ir aušinti dujas esant didelei apkrovai bei išvengti poreikio sodrinti mišinį. Toks sprendimas yra itin racionalus, bet ir labai sunkiai įgyvendinamas, turint omenyje didžiulį temperatūrų skirtumą tarp skysčių abiejose kolektoriaus vamzdžių pusėse. Tačiau prie privalumų galima priskirti ir kompaktiškesnės konstrukcijos galimybę, kuri, be svorio mažinimo, garantuoja trumpesnį ir optimalesnį dujų kelią iki turbinos bei kompaktiškesnį modulį priverstiniam suslėgto oro užpildymui ir vėsinimui. Teoriškai tai taip pat skamba originaliai, tačiau praktinis įgyvendinimas yra tikras iššūkis kastingo profesionalams. Norėdami išlieti sudėtingą cilindro galvutę, jie sukuria specialų procesą, naudodami iki 12 metalurginių širdžių.

Lankstus aušinimo valdymas

Kitas svarbus veiksnys mažinant degalų sąnaudas yra susijęs su aušinimo skysčio darbinės temperatūros pasiekimo procesu. Išmanioji pastarosios valdymo sistema leidžia visiškai sustabdyti cirkuliaciją, kol ji pasiekia darbinę temperatūrą, o kai taip atsitinka, temperatūra yra nuolat stebima priklausomai nuo variklio apkrovos. Suprojektuoti zoną, kurioje aušinimo skystis užlieja išmetimo vamzdžius, kur yra didelis temperatūros gradientas, buvo didžiulis iššūkis. Tam buvo sukurtas sudėtingas analitinis kompiuterinis modelis, apimantis bendrą dujų / aliuminio / aušinimo skysčio sudėtį. Dėl stipraus vietinio skysčio kaitinimo šioje srityje specifiškumo ir bendro optimalaus temperatūros reguliavimo poreikio, naudojamas polimerinis rotoriaus valdymo modulis, kuris pakeičia tradicinį termostatą. Taigi, šildymo etape aušinimo skysčio cirkuliacija yra visiškai užblokuota.

Visi išoriniai vožtuvai yra uždaryti, o vanduo apvalkale užšąla. Net jei saloną reikia šildyti šaltu oru, cirkuliacija neįsijungia, o naudojama speciali grandinė su papildomu elektriniu siurbliu, kurioje srautas cirkuliuoja aplink išmetimo kolektorius. Šis sprendimas leidžia daug greičiau užtikrinti patogią temperatūrą salone, išlaikant galimybę greitai sušildyti variklį. Atidarius atitinkamą vožtuvą, variklyje prasideda intensyvi skysčio cirkuliacija – taip greitai pasiekiama alyvos darbinė temperatūra, po kurios atsidaro jos aušintuvo vožtuvas. Aušinimo skysčio temperatūra stebima realiu laiku, priklausomai nuo apkrovos ir greičio, nuo 85 iki 107 laipsnių (didžiausia esant mažam greičiui ir apkrovai), siekiant balanso tarp trinties mažinimo ir smūgių prevencijos. Ir tai dar ne viskas – net ir išjungus variklį specialus elektrinis siurblys toliau cirkuliuoja aušinimo skystį per virimui jautrius marškinius galvoje ir turbokompresorių, kad greitai pašalintų iš jų šilumą. Pastarasis neturi įtakos marškinių viršūnėms, kad būtų išvengta greitos jų hipotermijos.

Du purkštukai vienam cilindrui

Specialiai šiam varikliui, siekdama „Euro 6“ emisijos lygio, „Audi“ pirmą kartą pristato įpurškimo sistemą su dviem purkštukais vienam cilindrui – vieną tiesioginiam įpurškimui, o kitą – įsiurbimo kolektoriui. Galimybė bet kuriuo metu lanksčiai valdyti įpurškimą leidžia geriau susimaišyti degalais ir oru bei sumažinti kietųjų dalelių emisiją. Slėgis tiesioginio įpurškimo skyriuje padidintas nuo 150 iki 200 barų. Kai pastarasis neveikia, degalai taip pat cirkuliuojami aplinkkelio jungtimis per įsiurbimo kolektoriuose esančius purkštukus, kad aušintų aukšto slėgio siurblį.

Užvedus variklį, mišinį pasisavina tiesioginio įpurškimo sistema ir atliekamas dvigubas įpurškimas, kad būtų užtikrintas greitas katalizatoriaus įkaitimas. Ši strategija užtikrina geresnį maišymą esant žemai temperatūrai, neapsemiant šaltų metalinių variklio dalių. Tas pats pasakytina ir apie didelius krovinius, kad būtų išvengta detonacijos. Dėl išmetimo kolektoriaus aušinimo sistemos ir kompaktiškos konstrukcijos galima naudoti vienos srovės turbokompresorių (RHF4 iš IHI) su priekyje esančiu lambda zondu ir iš pigesnių medžiagų pagamintu korpusu.

Rezultatas yra maksimalus 320 Nm sukimo momentas esant 1400 aps./min. Dar įdomiau yra galios paskirstymas, kurio maksimali vertė yra 160 AG. pasiekiama 3800 aps./min. (!) ir išlieka šiame lygyje iki 6200 aps./min., turint reikšmingą potencialą dar labiau padidėti (taip įdiegiant skirtingas 2.0 TFSI versijas, kurios padidina sukimo momento lygį aukštuose diapazonuose). Taigi, padidėjus galiai, palyginti su pirmtaku (12 proc.), Sumažėja degalų sąnaudos (22 proc.).

(Sekti)

Tekstas: Georgijus Kolevas