Prøvekørsel Audi Engine Lineup - Del 1: 1.8 TFSI
Mærkets udvalg af drivenheder er indbegrebet af utrolig højteknologiske løsninger.
En serie om de mest interessante biler i virksomheden
Hvis vi leder efter et eksempel på en fremadrettet økonomisk strategi, der sikrer virksomhedens bæredygtighed, så kan Audi være et glimrende eksempel i denne henseende. I 70'erne kunne næsten ingen have forestillet sig, at virksomheden fra Ingolstadt nu vil være en lige konkurrent til et så etableret navn som Mercedes-Benz. Svaret på årsagerne kan i høj grad findes i mærkets slogan "Fremskridt gennem teknologier", som er grundlaget for den succesfulde krydsede vej til premiumsegmentet. Et område, hvor ingen har ret til at gå på kompromis og kun tilbyder det bedste. Hvad Audi og kun en håndfuld andre virksomheder kan gøre, garanterer dem efterspørgsel efter deres produkter og opnåelse af lignende parametre, men også en enorm byrde, der kræver konstant bevægelse på kanten af en teknologisk barbermaskine.
Som en del af VW-koncernen har Audi mulighed for at udnytte udviklingsmulighederne i en kæmpe virksomhed fuldt ud. Uanset hvilke problemer VW har, topper koncernen med sit årlige R&D-forbrug på næsten 10 milliarder euro listen over de 50 højest investerede virksomheder på området, foran giganter som Samsung Electronics, Microsoft, Intel og Toyota (hvor denne værdi udgør lidt over 7 milliarder euro). I sig selv er Audi tæt på BMW på disse parametre med deres investering på 4,0 milliarder euro. En del af de midler, der investeres i Audi, kommer dog indirekte fra VW-koncernens generelle kasse, da udviklingen også bruges af andre mærker. Blandt hovedområderne for denne aktivitet er teknologier til produktion af lette strukturer, elektronik, transmissioner og selvfølgelig drev. Og nu kommer vi til essensen af dette materiale, som er en del af vores serie, der repræsenterer moderne løsninger inden for forbrændingsmotorer. Men som en eliteafdeling af VW udvikler Audi også en specifik serie af drivlinjer, der primært eller udelukkende er designet til Audi-køretøjer, og vi vil fortælle dig om dem her.
1.8 TFSI: en model af højteknologi i enhver henseende
Audis historie med in-line firecylindrede TFSI-motorer går tilbage til midten af 2004, da verdens første EA113 direkte indsprøjtning benzin-turbolader blev frigivet som 2.0 TFSI. To år senere dukkede en mere kraftfuld version af Audi S3 op. Udviklingen af det modulære koncept EA888 med et knastakseldrev med en kæde begyndte praktisk talt i 2003, kort før introduktionen af EA113 med et tandrem.
EA888 blev dog bygget fra bunden som en global motor for VW-koncernen. Den første generation blev introduceret i 2007 (som 1.8 TFSI og 2.0 TFSI); med introduktionen af Audi Valvelift variable ventiltimingssystem og en række foranstaltninger til at reducere intern friktion, blev anden generation noteret i 2009, og tredje generation (2011 TFSI og 1.8 TFSI) fulgte i slutningen af 2.0. De firecylindrede EA113- og EA888-serier har opnået utrolig succes for Audi, idet de i alt har vundet ti prestigefyldte International Engine of the Year-priser og 10 bedste motorer. Ingeniørernes opgave er at skabe en modulær motor med en slagvolumen på 1,8 og 2,0 liter, tilpasset til både tværgående og langsgående installation, med markant reduceret intern friktion og emissioner, der opfylder nye krav, herunder Euro 6, med forbedret ydeevne. udholdenhed og reduceret vægt. Baseret på EA888 Generation 3 blev EA888 Generation 3B skabt og introduceret sidste år, der opererer efter et princip svarende til Miller-princippet. Vi vil tale om dette senere.
Det lyder alt sammen godt, men som vi skal se, kræver det meget udviklingsarbejde at opnå det. Takket være stigningen i drejningsmomentet fra 250 til 320 Nm sammenlignet med dens 1,8-liters forgænger, kan designere nu ændre gearforhold til længere udvekslinger, hvilket også reducerer brændstofforbruget. Et kæmpe bidrag til sidstnævnte er en vigtig teknologisk løsning, som dengang blev brugt af en række andre virksomheder. Disse er udstødningsrør integreret i hovedet, som giver mulighed for hurtigt at nå driftstemperatur og afkøle gasser under høj belastning og undgå behovet for at berige blandingen. En sådan løsning er yderst rationel, men også meget vanskelig at implementere i betragtning af den enorme temperaturforskel mellem væskerne på begge sider af samlerørene. Fordelene omfatter dog også muligheden for et mere kompakt design, der udover at reducere vægten garanterer en kortere og mere optimal gasvej til turbinen og et mere kompakt modul til tvungen påfyldning og køling af trykluft. Teoretisk lyder dette også originalt, men den praktiske implementering er en reel udfordring for castingprofessionelle. For at støbe et komplekst cylinderhoved skaber de en speciel proces ved hjælp af op til 12 metallurgiske hjerter.
Fleksibel kølingskontrol
En anden vigtig faktor til reduktion af brændstofforbruget er forbundet med processen med at nå kølemidlets driftstemperatur. Sidstnævnte intelligente kontrolsystem gør det muligt at stoppe sin cirkulation helt, indtil den når driftstemperaturen, og når dette sker, overvåges temperaturen konstant afhængigt af motorbelastningen. At designe et område, hvor kølemiddel oversvømmer udstødningsrørene, hvor der er en betydelig temperaturgradient, var en enorm udfordring. Til dette blev der udviklet en kompleks analytisk computermodel inklusive den samlede sammensætning af gas / aluminium / kølemiddel. På grund af specificiteten af stærk lokal opvarmning af væsken i dette område og det generelle behov for optimal temperaturregulering anvendes et polymerrotorstyringsmodul, der erstatter den traditionelle termostat. På opvarmningstrinnet blokeres således cirkulationen af kølevæsken fuldstændigt.
Alle udvendige ventiler er lukkede, og vandet i kappen fryser. Selvom kabinen skal opvarmes i koldt vejr, aktiveres cirkulationen ikke, men der anvendes et særligt kredsløb med en ekstra elektrisk pumpe, hvor flowet cirkulerer rundt i udstødningsmanifoldene. Denne løsning giver dig mulighed for at give en behagelig temperatur i kabinen meget hurtigere, samtidig med at du bevarer evnen til hurtigt at varme motoren op. Når den tilsvarende ventil åbnes, begynder intensiv cirkulation af væske i motoren - dette er hvor hurtigt oliens driftstemperatur nås, hvorefter ventilen til dens køler åbner. Kølevæsketemperaturen overvåges i realtid afhængigt af belastning og hastighed, fra 85 til 107 grader (højest ved lav hastighed og belastning) i navnet på en balance mellem friktionsreduktion og stødforebyggelse. Og det er ikke alt - selv når motoren er slukket, fortsætter en speciel elektrisk pumpe med at cirkulere kølevæsken gennem den kogefølsomme skjorte i hovedet og turboladeren for hurtigt at fjerne varme fra dem. Sidstnævnte påvirker ikke toppen af skjorter for at undgå deres hurtige hypotermi.
To dyser pr. Cylinder
Specielt for denne motor, for at nå Euro 6-emissionsniveauet, introducerer Audi for første gang et indsprøjtningssystem med to dyser pr. cylinder - den ene til direkte indsprøjtning og den anden til indsugningsmanifolden. Evnen til fleksibelt at styre indsprøjtningen til enhver tid resulterer i bedre blanding af brændstof og luft og reducerer partikelemissioner. Trykket i den direkte indsprøjtningssektion er øget fra 150 til 200 bar. Når sidstnævnte ikke kører, cirkuleres brændstof også ved bypass-forbindelser gennem injektorer i indsugningsmanifoldene for at afkøle højtrykspumpen.
Når motoren startes, optages blandingen af det direkte indsprøjtningssystem, og dobbeltindsprøjtning udføres for at sikre hurtig opvarmning af katalysatoren. Denne strategi giver bedre blanding ved lave temperaturer uden at oversvømme motorens kolde metaldele. Det samme gælder for tunge belastninger for at undgå detonation. Takket være udstødningsmanifoldens kølesystem og dets kompakte design er det muligt at bruge en enkeltjet-turbolader (RHF4 fra IHI) med en lambdasonde foran og et hus lavet af billigere materialer.
Dette resulterer i et maksimalt drejningsmoment på 320 Nm ved 1400 omdr./min. Endnu mere interessant er strømfordelingen med en maksimal værdi på 160 hk. fås ved 3800 omdr./min. (!) og forbliver på dette niveau op til 6200 omdr./min. med et betydeligt potentiale for yderligere stigning (og dermed installerer forskellige versioner af 2.0 TFSI, hvilket øger momentniveauet i de høje omdrejningstal). Således er stigningen i effekt sammenlignet med sin forgænger (med 12 procent) ledsaget af et fald i brændstofforbrug (med 22 procent).
(at følge)
Tekst: Georgy Kolev
