Test Drive Audi Engine Lineup - Parte 1: 1.8 TFSI

A gama de unidades de acionamento da marca é o epítome de soluções incrivelmente de alta tecnologia.

Uma série sobre os carros mais interessantes da empresa

Se estamos procurando um exemplo de estratégia econômica voltada para o futuro que garanta o desenvolvimento sustentável da empresa, a Audi pode ser um excelente exemplo nesse sentido. Nos anos 70, dificilmente alguém poderia imaginar o fato de que agora a empresa de Ingolstadt será uma concorrente igual a um nome tão estabelecido como Mercedes-Benz. A resposta aos motivos pode ser amplamente encontrada no slogan da marca "Progresso através das tecnologias", que é a base do difícil caminho percorrido com sucesso até o segmento premium. Um espaço onde ninguém tem o direito de se comprometer e só oferece o melhor. O que a Audi e apenas um punhado de outras empresas podem fazer garante a eles demanda por seus produtos e a obtenção de parâmetros semelhantes, mas também um fardo enorme, exigindo um movimento constante no fio de uma navalha tecnológica.

Como parte do Grupo VW, a Audi tem a oportunidade de aproveitar ao máximo as oportunidades de desenvolvimento de uma grande empresa. Quaisquer que sejam os problemas da VW, com gastos anuais em P&D de quase 10 bilhões de euros, o grupo lidera a lista das 50 empresas que mais investem no setor, à frente de gigantes como Samsung Electronics, Microsoft, Intel e Toyota (onde esse valor chega a pouco mais de 7 mil milhões de euros). Por si só, a Audi está próxima da BMW nesses parâmetros, com seu investimento de 4,0 bilhões de euros. Porém, parte dos recursos investidos na Audi vem indiretamente da tesouraria geral do grupo VW, já que os empreendimentos também são utilizados por outras marcas. Entre as principais áreas dessa atividade estão tecnologias para produção de estruturas leves, eletrônica, transmissões e, claro, acionamentos. E agora chegamos à essência desse material, que faz parte da nossa série, representando soluções modernas na área de motores de combustão interna. No entanto, como uma divisão de elite da VW, a Audi também desenvolve uma linha específica de powertrains projetados principalmente ou exclusivamente para veículos Audi, e falaremos sobre eles aqui.

1.8 TFSI: um modelo de alta tecnologia em todos os aspectos

A história dos motores TFSI de quatro cilindros em linha da Audi remonta a meados de 2004, quando o primeiro turboalimentador a gasolina EA113 de injeção direta do mundo foi lançado como 2.0 TFSI. Dois anos depois, uma versão mais potente do Audi S3 apareceu. O desenvolvimento do conceito modular EA888 com acionamento por árvore de cames com corrente começou praticamente em 2003, pouco antes da introdução do EA113 com correia dentada.

No entanto, o EA888 foi construído desde o início como um motor global para o Grupo VW. A primeira geração foi introduzida em 2007 (como 1.8 TFSI e 2.0 TFSI); com a introdução do sistema de comando variável de válvulas Audi Valvelift e uma série de medidas para reduzir o atrito interno, a segunda geração foi observada em 2009, e a terceira geração (2011 TFSI e 1.8 TFSI) seguiu no final de 2.0. As séries EA113 e EA888 de quatro cilindros alcançaram um sucesso incrível para a Audi, ganhando um total de dez prestigiosos prêmios internacionais de Motor do Ano e 10 Melhores Motores. A tarefa dos engenheiros é criar um motor modular com um deslocamento de 1,8 e 2,0 litros, adaptado para instalação transversal e longitudinal, com fricção interna e emissões significativamente reduzidas, atendendo a novos requisitos, incluindo Euro 6, com desempenho aprimorado. resistência e peso reduzido. Baseado no EA888 Geração 3, o EA888 Geração 3B foi criado e lançado no ano passado, operando em um princípio semelhante ao princípio de Miller. Falaremos sobre isso mais tarde.

Tudo isso soa bem, mas, como veremos, é preciso muito trabalho de desenvolvimento para alcançá-lo. Graças ao aumento do binário de 250 para 320 Nm em comparação com o seu antecessor de 1,8 litros, os designers podem agora alterar as relações de transmissão para relações mais longas, o que também reduz o consumo de combustível. Uma grande contribuição para este último é uma importante solução tecnológica, que foi então utilizada por várias outras empresas. São tubos de exaustão integrados ao cabeçote, que proporcionam a capacidade de atingir rapidamente a temperatura operacional e resfriar os gases sob alta carga e evitar a necessidade de enriquecer a mistura. Tal solução é extremamente racional, mas também muito difícil de implementar, dada a enorme diferença de temperatura entre os líquidos em ambos os lados dos tubos coletores. No entanto, as vantagens também incluem a possibilidade de um design mais compacto, que além de reduzir o peso, garante um caminho de gás mais curto e otimizado para a turbina e um módulo mais compacto para enchimento forçado e resfriamento de ar comprimido. Teoricamente, isso também soa original, mas a implementação prática é um verdadeiro desafio para os profissionais de casting. Para fundir uma cabeça de cilindro complexa, eles criam um processo especial usando até 12 corações metalúrgicos.

Controle de refrigeração flexível

Outro fator importante na redução do consumo de combustível está associado ao processo de atingir a temperatura de operação do refrigerante. O sistema de controle inteligente deste último permite interromper completamente sua circulação até atingir a temperatura de operação, e quando isso acontece, a temperatura é monitorada constantemente em função da carga do motor. Projetar uma área onde o refrigerante inunda os tubos de escape, onde há um gradiente de temperatura significativo, foi um grande desafio. Para isso, um modelo computacional analítico complexo foi desenvolvido, incluindo a composição total do gás / alumínio / refrigerante. Devido à especificidade do forte aquecimento local do líquido nesta área e à necessidade geral de controle de temperatura ideal, um módulo de controle de rotor de polímero é usado, que substitui o termostato tradicional. Assim, na fase de aquecimento, a circulação do refrigerante é completamente bloqueada.

Todas as válvulas externas estão fechadas e a água na camisa congela. Mesmo que a cabine precise ser aquecida no frio, a circulação não é acionada, mas é utilizado um circuito especial com uma bomba elétrica adicional, na qual o fluxo circula pelos coletores de escapamento. Esta solução permite fornecer uma temperatura confortável na cabine muito mais rapidamente, mantendo a capacidade de aquecer rapidamente o motor. Quando a válvula correspondente é aberta, inicia-se uma intensa circulação de fluido no motor - é assim que a temperatura operacional do óleo é atingida, após o que a válvula de seu refrigerador se abre. A temperatura do refrigerante é monitorada em tempo real, dependendo da carga e da velocidade, variando de 85 a 107 graus (mais alta em baixa velocidade e carga) em nome de um equilíbrio entre a redução do atrito e a prevenção de batidas. E isso não é tudo - mesmo quando o motor está desligado, uma bomba elétrica especial continua a circular o refrigerante através da camisa sensível à fervura no cabeçote e no turbocompressor para remover rapidamente o calor deles. Este último não afeta a parte de cima das camisas para evitar sua rápida hipotermia.

Dois bicos por cilindro

Especialmente para este motor, a fim de atingir o nível de emissão Euro 6, a Audi está introduzindo pela primeira vez um sistema de injeção com dois bicos por cilindro - um para injeção direta e outro para o coletor de admissão. A capacidade de controlar a injeção com flexibilidade a qualquer momento resulta em uma melhor mistura de combustível e ar e reduz as emissões de partículas. A pressão na seção de injeção direta foi aumentada de 150 para 200 bar. Quando este não está funcionando, o combustível também circula por conexões de derivação através de injetores nos coletores de admissão para resfriar a bomba de alta pressão.

Ao dar a partida no motor, a mistura é retomada pelo sistema de injeção direta, sendo realizada dupla injeção para garantir rápido aquecimento do catalisador. Essa estratégia fornece uma melhor mistura em baixas temperaturas sem inundar as partes de metal frio do motor. O mesmo vale para cargas pesadas para evitar a detonação. Graças ao sistema de resfriamento do coletor de escapamento e seu design compacto, é possível usar um turbocompressor de jato único (RHF4 da IHI) com uma sonda lambda na frente e uma carcaça feita de materiais mais baratos.

Isso resulta em um torque máximo de 320 Nm a 1400 rpm. Ainda mais interessante é a distribuição de potência com valor máximo de 160 cv. está disponível a 3800 rpm (!) e permanece neste nível até 6200 rpm com potencial significativo para aumento adicional (instalando assim diferentes versões do 2.0 TFSI, o que aumenta o nível de torque nas faixas de alta rpm). Assim, o aumento da potência em comparação com seu antecessor (em 12 por cento) é acompanhado por uma diminuição no consumo de combustível (em 22 por cento).

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Texto: Georgy Kolev