Тест опсег на погон на моторот на Audi - Дел 2: 4.0 TFSI

Продолжување на серијата за погонските единици на марката

Осемцилиндровият 4.0 TFSI на Audi и Bentley е олицетворение на даунсайзинга във високите класове. Той замени атмосферния 4,2-литров мотор и 5,2-литровия V10 агрегат на S6, S7 и S8 и се предлага с нива на мощност от 420 през 520 к.с. до 605 к.с. в зависимост от модела. При тези показатели двигателят на Audi е директен конкурент на 4,4-литровия битурбомотор N63 на BMW и версията му S63 за M-моделите. Също като при BMW двата турбокомпресора са поставени от вътрешната страна на цилиндровите редове, които са разположени на 90 градуса както при предишния 4,2-литров агрегат. При това разположение се постига повече компактност и се скъсява пътят на отработилите газове. Двуструйната (twin-scroll) конфигурация (при BMW тя се използва само при S-версията) позволява намаляване на взаимното негативно влияние на пулсациите от различните цилиндри и извличане на по-голяма част от кинетичната им енергия, и се осъществява чрез сложно съчетаване на канали от цилиндри от различни редове. Този принцип на работа осигурява солиден запас от въртящ момент при ускоряване още в режимите малко над оборотите за празен ход. Дори при 1000 об./мин 4.0 TFSI вече разполага с 400 Нм. По-мощната версия е готова да предостави максималния си въртящ момент от 650 Нм (700 при версиите с 560 и 605 к.с.) в целия диапазон от 1750 до 5000 об./мин, а 550-те нютонметра на стандартната са на разположение дори по-рано – от 1400 до 5250 об./мин. Двигателният блок е изработен от алуминиеви сплави с хомогенно леене на алуминий при ниско налягане, като при мощните версии той е допълнително топлинно обработен. За да се усили блокът, в долната му част са интегрирани пет вложки от сферографитен чугун. Както при по-малкия агрегат EA888, маслената помпа е с променлив капацитет, а при ниски обороти и натоварване дюзите за охлаждане на дъната на буталата се изключват. Подобна е логиката и на охлаждането на двигателя, при което контролният модул регулира температурата в реално време, а циркулацията се задържа до достигане на работна температура. Когато тя е налице, течността започва да се движи откъм вътрешната страна на цилиндрите по посока на цилиндровата глава, а при необходимост от отопление електрическа помпа насочва към салона вода от главата. И тук, за да се елиминира почти напълно обливането на буталото, при студен двигател се извършват няколко фини впръсквания на гориво на цикъл.

Исклучете дел од цилиндрите

Системот за исклучување на цилиндар со делумно оптоварување не е нов пристап за намалување на потрошувачката на гориво, но со турбо моторот на Ауди, ова решение е усовршено. Идејата за ваквите технологии е да се зголемат т.н. работна точка - кога моторот бара ниво на моќност што би управувало со четири од осум цилиндри, последните работат во многу поефикасен режим со поширок гас. Горната граница на работата на деактивирање на цилиндарот е помеѓу 25 и 40 проценти од максималниот вртежен момент (помеѓу 120 и 250 Nm), а во овој режим просечно ефективниот притисок во цилиндрите значително се зголемува. Температурата на течноста за ладење мора да достигна најмалку 30 степени, менувачот треба да биде во трета брзина или повисок, а моторот да работи помеѓу 960 и 3500 вртежи во минута. Доколку овие услови се исполнети, системот ги затвора вентилите за внесување и издувни гасови на два цилиндра од секој ред на цилиндарот, при што единицата V8 продолжува да работи како V4.

Затворањето на потребните вентили на четирите брегасти вратила се врши со помош на нова верзија за контролирање на фазите и ударот на вентилите на системот Audi valvelift. Мешунките со камери лоцирани на нив за отворање на два вентили и канали се поместуваат настрана со помош на електромагнетни уреди со иглички, а во новата верзија имаат и камери за „нула удар“. Последните не влијаат на подигнувачите на вентилите, а пружините ги држат затворени. Во исто време, системот за контрола на моторот запира вбризгување и палење на гориво. Сепак, пред да се затворат вентилите, коморите за согорување се полни со свеж воздух - замената на издувните гасови со воздух го намалува притисокот во цилиндрите и енергијата потребна за погон на клиповите.

Во моментот кога возачот повеќе ќе ја притисне педалата за гас, деактивираните цилиндри повторно почнуваат да работат. Враќањето во работа со осум цилиндри, како и обратен процес, е исклучително прецизно и брзо, и практично незабележливо. Целокупната транзиција се одвива за само 300 милисекунди, а промената на режимот доведува до краткорочно намалување на ефикасноста, така што реалното намалување на потрошувачката на гориво започнува околу три секунди по деактивирањето на цилиндрите.

Според „Ауди“, луѓето од Бентли, кои го користат напредниот 4.0 TFSI за новиот „Континентал ГТ“ (деби за 2012 година), исто така биле вклучени во процесот на развој на оваа технологија. Таквиот систем не е нов за компанијата и работи во 6,75-литарскиот V8 агрегат.

V8 моторите се познати не само по својата влечна сила и хармонична реакција на гасот, туку и по непречено функционирање - и ова се однесува со полна сила на 4.0 TFSI. Меѓутоа, кога моторот V8 работи како V4, во зависност од оптоварувањето и брзината, неговото коленесто вратило и возвратните компоненти почнуваат да генерираат високи нивоа на торзивни вибрации. Ова пак доведува до појава на специфични звуци кои продираат во внатрешноста на автомобилот. Со својата голема големина, издувниот систем генерира и специфични басови звуци кои тешко се сузбиваат, и покрај интелигентниот систем за контрола на протокот на гас со вентили. Во потрага по начини за намалување на вибрациите и бучавата, дизајнерите на Ауди користеа необичен технолошки пристап, создавајќи два уникатни системи - генерација против звук и амортизација на вибрациите.

Благодарение на интензивниот процес на вител за време на полнењето и зголемената брзина на горење, степенот на компресија може да се зголеми без оглед на присуството на турбо полнење без ризик да предизвика детонации во процесот на согорување. Исто така, постојат некои технолошки разлики помеѓу различните верзии на моќноста на 4.0 TFSI, како што се употребата на систем за внесување со еден или двоен круг, различни поставки за работа на турбо полначите и присуството на дополнителен ладилник за масло на помоќните единици. Исто така, постојат структурни разлики во коленестото вратило и нивните главни лежишта, степенот на компресија, фазите на дистрибуција на гас и инјекторите се различни.

Активна контрола на бучавата и придушување на вибрациите

Активната контрола на бучавата (ANC) се спротивставува на несаканиот шум создавајќи „анти-звук“. Овој принцип е познат како деструктивно мешање: ако се преклопат два звучни бранови со иста фреквенција, нивните амплитуди можат да бидат „распоредени“ така што меѓусебно се гасат едни со други. За таа цел, нивните амплитуди мора да бидат исти, но тие мора да бидат надвор од фаза на 180 степени во однос на едни со други, односно мора да бидат во антифаза. Експертите исто така го нарекуваат овој процес "обратна елиминација на бучавата". Моделите на Audi, кои ќе ја понудат новата единица 4.0 TFSI, се опремени со четири мали микрофони интегрирани во поставата на покривот. Секој од нив го регистрира целиот спектар на бучава во соседната област. Врз основа на овие сигнали, контролниот модул ANC создава диференцирана слика за просторна бучава, додека истовремено сензорот за брзина на коленестото вратило дава информации за овој параметар. Во сите претходно калибрирани области каде што системот идентификува вознемирувачки шум, тој целисходно генерира прецизно модулиран звук за елиминација. Активната контрола на бучавата е подготвена за работа во секое време - без разлика дали аудио системот е вклучен или исклучен и дали звукот е засилен, намален, итн. Системот работи и без оглед на системот со кој е опремен автомобилот.

Многу слична идеја е начинот да се намалат вибрациите. Во принцип, Ауди користи крути, спортски поставки за држачите на моторот. За 4.0 TFSI, инженерите развија активни држачи за монтирање или влошки кои имаат за цел да ги елиминираат вибрациите на моторот со фазно поместени обратни осцилации. Клучна компонента во системот е електромагнетски уред кој создава вибрации. Има постојан магнет и брз калем, чие движење се пренесува со помош на флексибилна мембрана до комора со течност. Оваа течност ги апсорбира и вибрациите предизвикани од моторот и оние што им се спротивставуваат. Во исто време, овие елементи ги ограничуваат вибрациите не само во нетипични режими на работа како што е V4, туку и во нормален режим V8, со посебно внимание посветено на празен д.

(да се следи)

Текст: Георги Колев

2020-08-30