Opseg ispitivanja pogona Audi motora - 2. dio: 4.0 TFSI

Nastavak serije za pogonske jedinice marke

Audi i Bentleyjev osmocilindarski 4.0 TFSI oličenje je smanjenja u višim klasama. Zamijenio je atmosferski 4,2-litarski motor i 5,2-litarski V10 jedinicu S6, S7 i S8 i bio je dostupan u razinama snage od 420 do 520 KS. do 605 KS zavisno od modela. Po ovim brojkama, Audi motor je direktan konkurent BMW-ovom 4,4-litarskom N63 biturbo motoru i njegovoj S63 verziji za M-modele. Kao i kod BMW-a, dva turbopunjača su smeštena na unutrašnjoj strani cilindara, koji se nalaze pod uglom od 90 stepeni kao i kod prethodnog 4,2-litarskog agregata. Ovakvim rasporedom postiže se veća kompaktnost i skraćuje se put izduvnih gasova. Twin-scroll konfiguracija (u BMW-u se koristi samo u S-verziji) omogućava smanjenje međusobnog negativnog utjecaja pulsiranja iz različitih cilindara i izvlačenje većeg dijela njihove kinetičke energije, a provodi se složenom kombinacijom kanali iz cilindara različitih redova. Ovaj princip rada pruža solidnu rezervu obrtnog momenta pri ubrzanju čak i u režimima malo iznad praznog hoda. Čak i pri 1000 o/min, 4.0 TFSI već ima 400 Nm. Snažnija verzija spremna je da isporuči svoj maksimalni obrtni moment od 650 Nm (700 na verzijama od 560 i 605 KS) u rasponu od 1750 do 5000 o/min, dok je standardnih 550 Nm dostupno i ranije - od 1400 do 5250 o/min. Blok motora je izrađen od aluminijumskih legura sa homogenim livenjem aluminijuma pod niskim pritiskom, au snažnijim verzijama je dodatno termički obrađen. Za ojačanje bloka, pet umetaka od nodularnog lijeva integrirano je u njegov donji dio. Kao i kod manje jedinice EA888, pumpa za ulje je promjenjivog kapaciteta, a pri niskim okretajima i opterećenju, mlaznice za hlađenje na dnu klipa se isključuju. Slična je i logika hlađenja motora, gdje upravljački modul podešava temperaturu u realnom vremenu, a cirkulacija se održava dok se ne postigne radna temperatura. Kada je prisutna, tekućina se počinje kretati iz unutrašnjosti cilindara u smjeru glave motora, a ako je potrebno grijanje, električna pumpa usmjerava vodu iz glave u kabinu. I ovdje se, kako bi se skoro potpuno eliminiralo prelijevanje klipa, izvodi nekoliko finih ubrizgavanja goriva po ciklusu kada je motor hladan.

Isključenje dijela cilindara

Sistem gašenja dijela cilindara pod djelomičnim opterećenjima nije novi pristup smanjenju potrošnje goriva, ali sa Audi turbo motorom ovo rješenje je dovedeno do savršenstva. Ideja ovakvih tehnologija je povećanje tzv radna tačka - kada se od motora traži nivo snage koji bi mogla podnijeti sva četiri od osam cilindara, potonji rade u mnogo efikasnijem načinu rada sa širom otvorenim ventilom za gas. Gornja granica rada sa deaktivacijom cilindra je između 25 i 40 posto maksimalnog obrtnog momenta (između 120 i 250 Nm), a u ovom režimu se srednji efektivni pritisak u cilindrima značajno povećava. Temperatura rashladne tečnosti mora da je dostigla najmanje 30 stepeni, menjač mora biti u trećoj brzini ili više, a motor mora da radi između 960 i 3500 obrtaja u minuti. Ako su ovi uslovi prisutni, sistem zatvara usisne i izduvne ventile dva cilindra iz svake grupe cilindara, pri čemu V8 jedinica nastavlja da radi kao V4.

Zatvaranje potrebnih ventila na četiri bregaste osovine vrši se pomoću nove verzije Audi valvelift sistema za kontrolu faza i hoda ventila. Čaure na kojima su postavljene bregove za otvaranje po dva ventila i kanala pomeraju se u stranu pomoću elektromagnetnih uređaja sa klinovima, a u novoj verziji imaju i bregaste za "nulti hod". Potonji nemaju utjecaja na podizače ventila i opruge ih drže zatvorenima. Istovremeno, sistem upravljanja motorom zaustavlja ubrizgavanje goriva i paljenje. Pre nego što se ventili zatvore, međutim, komore za sagorevanje se pune svežim vazduhom – zamena izduvnih gasova vazduhom smanjuje pritisak u cilindrima i energiju potrebnu za pogon klipova.

U trenutku kada vozač jače pritisne papučicu gasa, deaktivirani cilindri ponovo počinju da rade. Povratak na rad sa osam cilindara, kao i obrnuti proces, izuzetno je precizan i brz, i gotovo neprimjetan. Cijela tranzicija se odvija za samo 300 milisekundi, pri čemu promjena načina rada rezultira kratkoročnim padom efikasnosti, tako da stvarno smanjenje potrošnje goriva počinje oko tri sekunde nakon što se cilindri deaktiviraju.

Prema Audiju, ljudi iz Bentleyja, koji koriste vrhunski 4.0 TFSI za novi Continental GT (debi 2012.), također su bili uključeni u razvojni proces stvaranja ove tehnologije. Takav sistem nije nov za kompaniju i funkcioniše u 6,75-litarskom V8 agregatu.

Motori sa V8 arhitekturom poznati su ne samo po svom potisku i skladnom odzivu na gas, već i po glatkom radu - a to se u punoj snazi ​​odnosi i na 4.0 TFSI. Međutim, kada V8 motor funkcionira kao V4, ovisno o opterećenju i broju okretaja, njegova radilica i klipne komponente počinju stvarati visoke razine torzijskih vibracija. To, pak, dovodi do pojave specifičnih zvukova koji prodiru u unutrašnjost automobila. Sa svojim velikim dimenzijama, izduvni sistem takođe generiše specifične bas zvukove koje je teško potisnuti, bez obzira na inteligentni sistem kontrole protoka gasa ventila. U potrazi za načinima da smanje vibracije i buku, Audijevi dizajneri su koristili neobičan tehnološki pristup, kreirajući dva jedinstvena sistema svoje vrste – generiranje anti-zvuka i gašenje vibracija.

Zahvaljujući intenzivnom procesu kovitlanja tokom punjenja i povećanoj brzini sagorevanja, stepen kompresije se može povećati bez obzira na prisustvo turbo punjenja bez rizika od izazivanja detonacija u procesu sagorevanja. Postoje i neke tehnološke razlike između različitih verzija snage 4.0 TFSI, kao što je upotreba usisnog sistema s jednim ili dva kruga, različita radna postavka turbopunjača i prisutnost dodatnog hladnjaka ulja na snažnijim jedinice. Postoje i strukturne razlike u radilicama i njihovim glavnim ležajevima, stepen kompresije, faze distribucije gasa i injektori su različiti.

Aktivna kontrola buke i prigušivanje vibracija

Aktivna kontrola buke (ANC) suprotstavlja neželjenu buku stvaranjem "protiv buke". Ovaj princip je poznat kao destruktivna interferencija: ako su dva zvučna talasa iste frekvencije superponirana, njihove amplitude se mogu "rasporediti" tako da se međusobno poništavaju. U tu svrhu, njihove amplitude moraju biti iste, ali van faze za 180 stepeni jedna u odnosu na drugu, odnosno moraju biti u antifazi. Stručnjaci ovaj proces nazivaju i "obrnutom eliminacijom buke". Audi modeli koji će biti u ponudi sa novom 4.0 TFSI jedinicom opremljeni su sa četiri mala mikrofona integrisana u krovnu oblogu. Svaki od njih registruje puni spektar buke u području koje se nalazi u neposrednoj blizini. Na osnovu ovih signala, ANC upravljački modul stvara diferenciranu prostornu sliku šuma, dok senzor brzine radilice također daje informacije o ovom parametru. U svim prethodno kalibriranim oblastima u kojima sistem identifikuje šum koji izaziva zabrinutost, on namerno generiše precizno modulisani zvuk koji poništava. Aktivna kontrola buke je spremna za rad u bilo koje vrijeme – bilo da je audio sistem uključen ili isključen i da li se zvuk pojačava, stiša itd. Sistem takođe funkcioniše bez obzira na to kojim sistemom je automobil opremljen.

Način gašenja vibracija je po ideji vrlo sličan. U osnovi, Audi koristi krute, sportske postavke na nosačima motora. Za 4.0 TFSI, inženjeri su razvili aktivne nosače za montažu, ili jastučiće, koji imaju za cilj da eliminišu vibracije motora sa oscilacijama van faze sa obrnutom silom. Ključna komponenta u sistemu je elektromagnetski uređaj koji stvara vibracije. Sadrži trajni magnet i zavojnicu velike brzine čije se kretanje prenosi pomoću fleksibilne membrane u komoru za fluid. Ova tekućina apsorbira i vibracije koje stvara motor i one koje im se suprotstavljaju. Istovremeno, ovi elementi ograničavaju vibracije ne samo u atipičnom režimu rada kao što je V4, već iu normalnom V8 režimu, sa posebnom pažnjom na rad u praznom hodu.

(pratiti)

Tekst: Georgy Kolev

2020-08-30