Audi Drive Test Range - Deel 3: 2.0 TFSI, 2.5 TFSI, 3.0 TFSI

Voortzetting van de serie voor de aandrijfeenheden van het merk

Tegenwoordig zoeken ontwerpers van moderne benzinemotoren naar steeds meer uiteenlopende methoden om hun efficiëntie te vergroten. Het is waar dat diesels de afgelopen jaren ook te maken hebben gehad met inkrimping, met een vermindering van de cilinderinhoud, een verhoging van de vuldruk en het injectiesysteem, en soms met het gebruik van een cascade-turbocompressiesysteem. Ze maken echter al lang gebruik van geforceerd vullen en hebben, in tegenstelling tot hun tegenhangers op benzine, de evolutionaire fase van het overschakelen van atmosferisch naar geforceerd vullen al overgeslagen. Het werkingsprincipe van diesels met hoge druk in de cilinders en de afwezigheid van een smoorklep maakt ze in eerste instantie efficiënt. Daarom krijgt de downsizing van benzinemotoren een veel extremer karakter met een vermindering van het volume en het aantal cilinders en een omschakeling naar geforceerd vullen. De hoge temperatuur van de uitlaatgassen in vergelijking met diesels maakt het gebruik van turbocompressoren met variabele geometrie echter nog steeds onbetaalbaar (met uitzondering van BorgWarner-eenheden voor de Porsche 911 Turbo), de gasklep blijft luchtweerstand creëren en ontwerpers zijn op zoek naar alle mogelijke alternatieve methoden om hun efficiëntie te verbeteren. Tien jaar geleden introduceerde Audi voor het eerst de combinatie van turbocompressor en directe benzine-injectie met zijn TFSI, en nu met zijn nieuwe 2.0 TFSI-motor zijn de ingenieurs van het bedrijf teruggekeerd naar de bekende Miller-cyclus - alleen in een nogal gewijzigde vorm. De marketing van het bedrijf noemt de creatiefilosofie van de nieuwe motor met een vermogen van 190 pk. en een maximaal koppel van 320 Nm "rightsizing", in de zin van "exact geselecteerd werkvolume". De term wijkt echter heel erg af van de boodschap van hun collega’s van Mazda, die in dit geval spreken van het vermijden van geforceerd tanken.

Integendeel, bij Audi is turbolading een essentieel element in de workflow-strategie van de nieuwe motor, net zoals de compressor een onveranderlijk kenmerk is van machines met een Miller-cyclus, waarvan de meest typische de Mazda Millenia uit de jaren negentig is. Dit werkingsprincipe houdt in dat de inlaatklep open blijft lang nadat de zuiger is begonnen te bewegen van een onderste naar een bovenste dode punt. Terwijl de lucht aldus begint terug te stromen naar de inlaatspruitstukken, zorgt de mechanische compressor, die een tegendruk creëert, voor het vasthouden ervan. Op het eerste gezicht lijkt dit zinloos, maar in de praktijk is de dynamiek van de stroming zodanig dat deze in dit geval minder weerstand ondervindt dan wanneer deze in de cilinder zelf wordt samengedrukt. Aan de andere kant wordt de mate van expansieslag hoger bij een normale compressiegraad zonder het gevaar van detonatie. Dat wil zeggen, met het principe van Miller kan een andere mate van compressie en expansie worden bereikt, in plaats van hetzelfde als bij de standaard Otto-engine. Een positief effect is ook de mogelijkheid om te werken met een wijder open gasklep.

Audi's interpretatie van de Miller-cyclus

Audi-ontwerpers interpreteren dit thema op hun eigen manier. In tegenstelling tot het basisproces sluiten ze de inlaatklep echter veel eerder, in plaats van de inlaatklep open te houden om de compressieverhouding te verminderen, voordat de zuiger zelfs maar het onderste dode punt heeft bereikt. In plaats van dat de openingstijd zoals gebruikelijk 190-200 graden krukasrotatie bedraagt, blijft de klep slechts 140 graden open. In de praktijk wordt hiermee echter hetzelfde effect bereikt: het verlagen van de compressieverhouding. De kortere openingstijd wordt gecompenseerd door de vuldruk te verhogen met behulp van de turbocompressor. Zo bereikt de motor het verbruik van een downsizing-motor en heeft hij bij volledige belasting de dynamische prestaties van een grote machine. Bij deellast wordt extra brandstof ingespoten tijdens de opwaartse slag van de zuiger met behulp van het directe injectiesysteem, dat een aanvulling vormt op een ander injectiesysteem in de inlaatspruitstukken. Bovendien maakt het Audi Valvelift System (AVS) voor variabele kleptiming het mogelijk de openingsfase van de inlaatkleppen te vergroten tot 170 graden bij volledige belasting. Hieraan worden nog een intelligent koelmanagement, een in de kop geïntegreerd uitlaatspruitstuk en een verdere vermindering van de wrijving door het gebruik van olie met een lage viscositeit (0W-20) toegevoegd. Dankzij tal van hoogtechnologische oplossingen beschikt de nieuwe 2.0 TFSI over een maximaal koppel tussen 1450 en 4400 tpm en verbruikt hij minder brandstof.

3.0 TFSI: mechanisch in plaats van turbolader

Porsche-collega's gaven de voorkeur aan biturbovulling voor hun drieliter V6-motor met 420 pk. Voor de 3.0 TFSI gebruikt Audi een mechanische compressorlading (Eaton zesde generatie, R1320) met water / lucht-intercooling. Het proces van het maken van de motor was extreem kort, wat misschien een van de verklaringen is voor deze beslissing, hoewel Audi beweert dat dit concept de voorkeur heeft vanwege andere voordelen - zoals de populariteit van dit soort gedwongen vulling in de Verenigde Staten. De specifieke kenmerken van Audi's oplossing zijn onder meer een compressor die zich achter de gasklep bevindt, wat de vullingsefficiëntie aanzienlijk verhoogt. Bij deellast voert een speciale klep in het compressorhuis een deel van de gecomprimeerde lucht terug naar de inlaat, waardoor verliezen en het vermogen dat nodig is om deze te laten draaien, worden verminderd. In de praktijk werkt de unit tot aan bepaalde modi bijna als een atmosferische motor en alleen bij hoge belasting begint de compressor op volle capaciteit te werken.

2.5 TFSI: vijfcilinder voor sportieve compacte versies

Deze eenheid volgt veel van de postulaten van de andere motoren van het bedrijf, rekening houdend met de specifieke kenmerken van vijfcilindermotoren. De 2.5 TFSI heeft echter een beperkter toepassingsgebied en drijft alleen modellen als de Audi RS 3, TT RS en RS Q3 aan. In de Audi TT RS plus-versie heeft de motor met een cilinderinhoud van 2,48 liter een vermogen van 360 pk. – dezelfde als AMG's nieuwe viercilindermotor voor de A-Klasse en zijn afgeleiden. De vijfcilindermotor levert zijn maximale koppel van 465 Nm echter beduidend eerder (in het bereik van 1650 tot 5400 tpm) dan de machine van collega's uit Stuttgart.

(volgen)

Tekst: Georgy Kolev

Thuis " Lidwoord " Spaties » Audi-motorengamma - Deel 3: 2.0 TFSI, 2.5 TFSI, 3.0 TFSI

2020-08-30