Audi dzinēju testa diapazons — 2. daļa: 4.0 TFSI

Zīmola piedziņas vienību sērijas turpinājums

Audi un Bentley astoņu cilindru 4.0 TFSI ir iemiesojums augstāko klašu skaita samazināšanai. Tas aizstāja S4,2, S5,2 un S10 atmosfērisko 6 litru dzinēju un 7 litru V8 agregātu un bija pieejams ar jaudu no 420 līdz 520 ZS. līdz 605 ZS atkarībā no modeļa. Ar šiem skaitļiem Audi dzinējs ir tiešs konkurents BMW 4,4 litru N63 biturbo dzinējam un tā S63 versijai M modeļiem. Tāpat kā BMW, divi turbokompresori ir novietoti cilindru bloku iekšpusē, kas atrodas 90 grādu leņķī tāpat kā iepriekšējam 4,2 litru agregātam. Ar šo izkārtojumu tiek panākts lielāks kompaktums un saīsināts izplūdes gāzu ceļš. Divkāršās ritināšanas konfigurācija (pie BMW tā tiek izmantota tikai S versijā) ļauj samazināt dažādu cilindru pulsāciju savstarpējo negatīvo ietekmi un iegūt lielāku daļu to kinētiskās enerģijas, un to veic kompleksā kanāli no dažādu rindu cilindriem. Šis darbības princips nodrošina stabilu griezes momenta rezervi, paātrinot pat režīmos, kas nedaudz pārsniedz tukšgaitas ātrumu. Pat pie 1000 apgr./min 4.0 TFSI jau ir 400 Nm. Jaudīgākā versija ir gatava nodrošināt savu maksimālo griezes momentu 650 Nm (700 versijās ar 560 un 605 ZS) visā diapazonā no 1750 līdz 5000 apgr./min, savukārt standarta 550 Nm ir pieejams pat agrāk - no 1400 līdz 5250 apgr./min. Dzinēja bloks ir izgatavots no alumīnija sakausējumiem ar viendabīgu alumīnija liešanu zemā spiedienā, un jaudīgajās versijās tas ir papildus termiski apstrādāts. Lai nostiprinātu bloku, tā apakšējā daļā ir integrēti pieci kaļamā čuguna ieliktņi. Tāpat kā mazākajai EA888 iekārtai, eļļas sūknim ir mainīga jauda, ​​un pie zemiem apgriezieniem un slodzes virzuļa apakšējās dzesēšanas sprauslas tiek izslēgtas. Līdzīga ir arī dzinēja dzesēšanas loģika, kur vadības modulis reāllaikā regulē temperatūru, un cirkulācija tiek noturēta līdz darba temperatūras sasniegšanai. Kad tas ir klāt, šķidrums no cilindru iekšpuses sāk virzīties cilindra galvas virzienā, un, ja nepieciešama apkure, elektriskais sūknis vada ūdeni no galvas uz salonu. Arī šeit, lai gandrīz pilnībā novērstu virzuļa applūšanu, aukstā dzinējā ciklā tiek veiktas vairākas smalkas degvielas iesmidzināšanas.

Izslēdziet daļu cilindru

Daļējas slodzes cilindru izslēgšanas sistēma nav jauna pieeja degvielas patēriņa samazināšanai, taču ar Audi turbokompresoru šis risinājums ir pilnveidots. Šādu tehnoloģiju ideja ir palielināt t.s. darba punkts - kad motoram ir nepieciešams jaudas līmenis, kas darbotos ar četriem no astoņiem cilindriem, pēdējie darbojas daudz efektīvākā režīmā ar plašāku droseļvārstu. Balona deaktivizācijas augšējā robeža ir no 25 līdz 40 procentiem no maksimālā griezes momenta (starp 120 un 250 Nm), un šajā režīmā vidējais faktiskais spiediens cilindros ievērojami palielinās. Dzesēšanas šķidruma temperatūrai jābūt vismaz 30 grādiem, transmisijai jābūt ar trešo vai augstāku pārnesumu, un motoram jādarbojas no 960 līdz 3500 apgr./min. Ja šie nosacījumi ir izpildīti, sistēma aizver katras cilindru rindas divu cilindru ieplūdes un izplūdes vārstus, līdz ar to V8 vienība turpina darboties kā V4.

Nepieciešamo vārstu aizvēršana četrām sadales vārpstām tiek veikta ar jaunas versijas palīdzību vārstu fāžu un gājiena kontrolei Audi valvelift sistēma. Bukses ar izciļņiem, kas atrodas uz tām divu vārstu un kanālu atvēršanai, ar elektromagnētisko ierīču palīdzību ar tapām tiek pārvietotas uz sāniem, un jaunajā versijā tām ir arī izciļņi "nulles gājiena" nodrošināšanai. Pēdējie neietekmē vārstu pacēlājus, un atsperes tos aizver. Tajā pašā laikā motora vadības sistēma aptur degvielas iesmidzināšanu un aizdedzi. Tomēr, pirms vārsti aizveras, sadegšanas kameras tiek piepildītas ar svaigu gaisu - izplūdes gāzu aizstāšana ar gaisu samazina spiedienu cilindros un virzuļu darbināšanai nepieciešamo enerģiju.

Brīdī, kad vadītājs spēcīgāk nospiež gāzes pedāli, deaktivizētie cilindri atkal sāk darboties. Atgriešanās pie astoņu cilindru darbības, kā arī reversā procesa ir ārkārtīgi precīza un ātra un praktiski nemanāma. Visa pāreja notiek tikai 300 milisekundēs, un režīma maiņa noved pie īstermiņa efektivitātes samazināšanās, tāpēc faktiskais degvielas patēriņa samazinājums sākas apmēram trīs sekundes pēc cilindru deaktivizācijas.

Pēc Audi ziņām, šīs tehnoloģijas izstrādes procesā ir iesaistīti arī cilvēki no Bentley, kuri jaunajam Continental GT (4.0. gada debija) izmanto uzlaboto 2012 TFSI. Šāda sistēma uzņēmumam nav jauna un darbojas 6,75 litru V8 agregātā.

V8 motori ir pazīstami ne tikai ar vilci un harmonisku droseļvārsta reakciju, bet arī par vienmērīgu darbību - un tas pilnībā attiecas uz 4.0 TFSI. Tomēr, kad V8 motors darbojas kā V4, atkarībā no slodzes un ātruma, tā kloķvārpsta un virzuļsastāvdaļas sāk radīt lielu vērpes vibrāciju. Tas savukārt izraisa specifisku trokšņu parādīšanos, kas iekļūst automašīnas interjerā. Ar savu lielo izmēru izplūdes sistēma rada arī specifiskas basu skaņas, kuras ir grūti apslāpēt, neskatoties uz inteliģento gāzes plūsmas kontroles sistēmu ar vārstiem. Meklējot veidus, kā samazināt vibrāciju un troksni, Audi dizaineri ir izmantojuši neparastu tehnoloģisko pieeju, izveidojot divas unikālas sistēmas - pretskaņas ģenerēšanu un vibrācijas slāpēšanu.

Pateicoties intensīvajam virpuļu procesam uzpildes laikā un paaugstinātajam degšanas ātrumam, saspiešanas pakāpi var palielināt neatkarīgi no turbokompresora klātbūtnes, neriskējot izraisīt detonācijas degšanas procesā. Starp 4.0 TFSI dažādām jaudas versijām ir dažas tehnoloģiskas atšķirības, piemēram, vienas vai dubultas ķēdes ieplūdes sistēmas izmantošana, atšķirīgi turbokompresoru darbības iestatījumi un papildu eļļas dzesētāja klātbūtne jaudīgākajās vienībās. Strukturālās atšķirības ir arī kloķvārpstās un to galvenajos gultņos, saspiešanas pakāpē, gāzes sadales fāzēs un inžektoros.

Aktīva trokšņa kontrole un vibrācijas slāpēšana

Aktīvā trokšņa kontrole (ANC) neitralizē nevēlamo troksni, radot "pret skaņu". Šis princips ir pazīstams kā destruktīva iejaukšanās: ja divi vienas frekvences skaņas viļņi pārklājas, to amplitūdas var "sakārtot" tā, lai tās būtu savstarpēji vājinātas. Šim nolūkam to amplitūdām jābūt vienādām, bet tām jābūt ārpus fāzes 180 grādos attiecībā pret otru, ti, tām jābūt antifāzēm. Eksperti šo procesu sauc arī par "reverso trokšņu novēršanu". Audi modeļi, kas piedāvās jauno 4.0 TFSI ierīci, ir aprīkoti ar četriem maziem mikrofoniem, kas integrēti jumta apšuvumā. Katrs no tiem reģistrē visu trokšņu spektru blakus esošajā zonā. Balstoties uz šiem signāliem, ANC vadības modulis izveido diferencētu telpiskā trokšņa attēlu, tajā pašā laikā kloķvārpstas ātruma sensors sniedz informāciju par šo parametru. Visās iepriekš kalibrētās vietās, kur sistēma identificē traucējošu troksni, tā mērķtiecīgi rada precīzi modulētu likvidēšanas skaņu. Aktīvā trokšņa kontrole ir gatava darbam jebkurā laikā - neatkarīgi no tā, vai audio sistēma ir ieslēgta vai izslēgta un vai skaņa tiek pastiprināta, samazināta utt. Sistēma darbojas arī neatkarīgi no sistēmas, ar kuru automašīna ir aprīkota.

Vibrāciju slāpēšanas veids ir ļoti līdzīgs idejai. Principā motora stiprinājumiem Audi izmanto stingrus, sportiskus iestatījumus. 4.0 TFSI inženieri ir izstrādājuši aktīvās stiprinājuma kronšteinus vai spilventiņus, kuru mērķis ir novērst motora vibrācijas ar fāzes nobīdītām reversajām svārstībām. Sistēmas galvenā sastāvdaļa ir elektromagnētiska ierīce, kas rada vibrācijas. Tam ir pastāvīgs magnēts un ātrgaitas spole, kuru kustību ar elastīgas membrānas palīdzību pārraida kamerā ar šķidrumu. Šis šķidrums absorbē gan motora radītās vibrācijas, gan tās, kas tās neitralizē. Tajā pašā laikā šie elementi ierobežo vibrācijas ne tikai netipiskos darba režīmos, piemēram, V4, bet arī normālā V8 režīmā, īpašu uzmanību pievēršot tukšgaitai.

(sekot)

Teksts: Georgijs Koļevs

2020-08-30