Audi motortestrække - Del 2: 4.0 TFSI
Fortsættelse af serien for mærkeens drivenheder
Audi og Bentleys ottecylindrede 4.0 TFSI er indbegrebet af downsizing i de øvre klasser. Den erstattede den naturligt aspirerede 4,2-liters motor og 5,2-liters V10-enhed i S6, S7 og S8 og var tilgængelig i effektniveauer fra 420 til 520 hk. op til 605 hk afhængig af modellen. Ved disse tal er Audi-motoren en direkte konkurrent til BMWs 4,4-liters N63 biturbomotor og dens S63-version til M-modellerne. Som med BMW'en er de to turboladere placeret på indersiden af cylinderbankerne, der er placeret i 90 grader som ved den tidligere 4,2-liters enhed. Med dette arrangement opnås mere kompakthed, og udstødningsgassernes vej forkortes. Twin-scroll-konfigurationen (i BMW bruges den kun i S-versionen) gør det muligt at reducere den gensidige negative påvirkning af pulseringerne fra de forskellige cylindre og udvinde en større del af deres kinetiske energi og udføres af en kompleks kombination af kanaler fra cylindre i forskellige rækker. Dette driftsprincip giver en solid reserve af drejningsmoment ved acceleration selv i tilstande lidt over tomgangshastighed. Selv ved 1000 o/min har 4.0 TFSI allerede 400 Nm. Den kraftigere version er klar til at levere sit maksimale drejningsmoment på 650 Nm (700 på 560 og 605 hk versionerne) i hele området fra 1750 til 5000 o/min, mens standardens 550 Nm fås endnu tidligere – fra 1400 til 5250 o/min. Motorblokken er lavet af aluminiumslegeringer med homogen støbning af aluminium ved lavt tryk, og i de kraftige udgaver er den yderligere varmebehandlet. For at forstærke blokken er fem duktile jernindsatser integreret i dens nederste del. Som med den mindre EA888-enhed er oliepumpen variabel kapacitet, og ved lave omdrejninger og belastning er stempelbundskøledyserne slukket. Logikken for motorkøling er den samme, hvor styremodulet justerer temperaturen i realtid, og cirkulationen opretholdes, indtil driftstemperaturen er nået. Når den er til stede, begynder væsken at bevæge sig fra indersiden af cylindrene i retning af topstykket, og hvis der er behov for opvarmning, leder en elektrisk pumpe vand fra hovedet til kabinen. Også her, for næsten fuldstændig at eliminere stempeloversvømmelser, udføres flere fine brændstofindsprøjtninger pr. cyklus, når motoren er kold.
Sluk for en del af cylindrene
Lukkesystemet til delbelastningscylinderen er ikke en ny tilgang til at reducere brændstofforbruget, men med Audis turboladede motor er denne løsning blevet perfektioneret. Ideen med sådanne teknologier er at øge den såkaldte. betjeningspunkt - når motoren kræver et effektniveau, der kan håndtere fire af de otte cylindre, fungerer sidstnævnte i en meget mere effektiv tilstand med en bredere gashåndtag. Den øverste grænse for cylinderdeaktivering er mellem 25 og 40 procent af det maksimale drejningsmoment (mellem 120 og 250 Nm), og i denne tilstand stiger det gennemsnitlige effektive tryk i cylindrene markant. Kølevæsketemperaturen skal være nået mindst 30 grader, transmissionen skal være i tredje eller højere gear, og motoren skal køre mellem 960 og 3500 o / min. Hvis disse betingelser er opfyldt, lukker systemet indgangs- og udstødningsventilerne for to cylindre i hver cylinder række, hvorved V8-enheden fortsætter med at fungere som en V4.
Lukningen af de nødvendige ventiler på de fire knastaksler udføres ved hjælp af en ny version til styring af faser og slaglængde på ventilerne Audi valvelift system. Bøsningerne med knaster placeret på dem til åbning af to ventiler og kanaler flyttes til siden ved hjælp af elektromagnetiske enheder med stifter, og i den nye version har de også knaster til "nulslag". Sidstnævnte påvirker ikke ventilløfterne, og fjedrene holder dem lukkede. Samtidig stopper motorstyresystemet brændstofindsprøjtning og antændelse. Inden ventilerne lukkes, er forbrændingskamrene imidlertid fyldt med frisk luft - udskiftning af udstødningsgasser med luft reducerer trykket i cylindrene og den nødvendige energi til at drive stemplerne.
I det øjeblik føreren trykker på gaspedalen hårdere, begynder de deaktiverede cylindre at arbejde igen. Tilbagevenden til otte-cylindret drift såvel som omvendt proces er ekstremt præcis og hurtig og næsten umærkelig. Hele overgangen finder sted på kun 300 millisekunder, og tilstandsændringen fører til en kortvarig reduktion i effektivitet, så den faktiske reduktion i brændstofforbruget begynder ca. tre sekunder efter deaktivering af cylindrene.
Ifølge Audi har folk fra Bentley, der bruger den avancerede 4.0 TFSI til den nye Continental GT (debut i 2012), også været involveret i udviklingsprocessen for denne teknologi. Et sådant system er ikke nyt for virksomheden og fungerer i 6,75-liters V8-enheden.
V8-motorer er ikke kun kendt for deres trækkraft og harmoniske gasspjældsrespons, men også for deres problemfri drift - og dette gælder i fuld kraft for 4.0 TFSI. Men når en V8-motor fungerer som en V4, afhængigt af belastning og hastighed, begynder dens krumtapaksel og frem- og tilbagegående komponenter at generere høje niveauer af vridningsvibrationer. Dette fører igen til udseendet af specifikke lyde, der trænger ind i det indre af bilen. Med sin store størrelse genererer udstødningssystemet også specifikke baslyde, der er vanskelige at undertrykke, på trods af det intelligente gasstrømsreguleringssystem med ventiler. På søgning efter måder at reducere vibrationer og støj på har Audis designere brugt en usædvanlig teknologisk tilgang og skabt to unikke systemer - anti-lydgenerering og vibrationsdæmpning.
På grund af den intensive hvirvelproces under påfyldning og den øgede forbrændingshastighed kan kompressionsforholdet øges uanset tilstedeværelsen af turboladning uden risiko for at forårsage detonationer i forbrændingsprocessen. Der er nogle teknologiske forskelle mellem de forskellige effektversioner af 4.0 TFSI, såsom brugen af et enkelt- eller dobbeltkredsløbssugesystem, forskellige driftsindstillinger for turboladere og tilstedeværelsen af en ekstra oliekøler i de mere kraftfulde enheder. Der er også strukturelle forskelle i krumtapaksler og deres vigtigste lejer, graden af kompression, faserne i gasfordelingen og injektorerne er forskellige.
Aktiv støjkontrol og vibrationsdæmpning
Aktiv støjkontrol (ANC) modvirker uønsket støj ved at generere "anti-lyd". Dette princip er kendt som destruktiv interferens: hvis to lydbølger med samme frekvens overlapper hinanden, kan deres amplituder "arrangeres", så de gensidigt dæmpes. Til dette formål skal deres amplituder være de samme, men de skal være ude af fase med hinanden, dvs. i antifase. Eksperter kalder også denne proces "omvendt støjeliminering". Audis modeller, der vil tilbyde den nye 180 TFSI-enhed, er udstyret med fire små mikrofoner integreret i tagbeklædningen. Hver af dem registrerer det fulde støjspektrum i det tilstødende område. Baseret på disse signaler skaber ANC-kontrolmodulet et differentieret rumligt støjbillede, mens krumtapakshastighedssensoren samtidig giver information om denne parameter. I alle forkalibrerede områder, hvor systemet identificerer forstyrrende støj, genererer det målrettet nøjagtigt moduleret eliminationslyd. Aktiv støjkontrol er klar til brug når som helst - om lydsystemet er tændt eller slukket, og om lyden forstærkes, reduceres osv. Systemet fungerer også uanset hvilket system bilen er udstyret med.
Måden at dæmpe vibrationerne ligner meget en idé. I princippet bruger Audi stive, sportslige indstillinger til motorophængene. Til 4.0 TFSI har ingeniører udviklet aktive monteringsbeslag eller puder, der sigter mod at eliminere motorvibrationer med udfasningsoscillationer med omvendt kraft. En nøglekomponent i systemet er en elektromagnetisk enhed, der skaber vibrationer. Den har en permanent magnet og en højhastighedsspole, hvis bevægelse overføres ved hjælp af en fleksibel membran til et kammer med væske. Denne væske absorberer både vibrationer forårsaget af motoren og dem, der modvirker dem. Samtidig begrænser disse elementer vibrationer ikke kun i den atypiske driftsmåde som V4, men også i den normale V8-tilstand, med særlig opmærksomhed på tomgang.
(at følge)
Tekst: Georgy Kolev
2020-08-30
