Тест драйв гама двигатели Audi - Част 1: 1.8 TFSI

Гамата от задвижващи агрегати на марката е олицетворение на невероятно високотехнологични решения.

Серия за най-интересните автомобили на компанията

Ако търсим пример за перспективна икономическа стратегия, която гарантира устойчиво развитие на компанията, то Audi може да бъде отличен пример в това отношение. През 70-те едва ли някой би могъл да си представи факта, че сега компанията от Инголщат ще бъде равен конкурент на такова утвърдено име като Mercedes-Benz. Отговорът на причините до голяма степен може да се намери в слогана на марката „Напредък чрез технологиите“, който е в основата на успешно преминалия труден път към премиум сегмента. Област, в която никой няма право на компромис и предлага само най -доброто. Това, което Audi и само няколко други компании могат да направят, им гарантира търсенето на техните продукти и постигането на подобни параметри, но и огромна тежест, изискваща постоянно движение по ръба на технологична самобръсначка.

Като част от VW Group, Audi има възможността да се възползва напълно от възможностите за развитие на огромна компания. Каквито и проблеми да има VW, с годишните си разходи за научноизследователска и развойна дейност от почти 10 милиарда евро, групата оглавява списъка на 50-те компании с най-големи инвестиции в областта, изпреварвайки гиганти като Samsung Electronics, Microsoft, Intel и Toyota (където тази стойност възлиза на малко над 7 милиарда евро). Сама по себе си Audi се доближава до BMW по тези параметри с инвестицията си от 4,0 милиарда евро. Част от инвестираните в Audi средства обаче идват индиректно от общата каса на VW group, тъй като разработките се използват и от други марки. Сред основните области на тази дейност са технологиите за производство на леки конструкции, електроника, трансмисии и, разбира се, задвижвания. И сега стигаме до същността на този материал, който е част от нашата серия, представяща съвременни решения в областта на двигателите с вътрешно горене. Въпреки това, като елитно подразделение на VW, Audi също разработва специфична линия задвижвания, предназначени предимно или изключително за автомобили Audi, и ние ще ви разкажем за тях тук.

1.8 TFSI: модел на високи технологии във всяко отношение

Историята на редовите четирицилиндрови двигатели TFSI на Audi се връща към средата на 2004 г., когато първият в света EA113 бензинов турбокомпресор с директно впръскване беше пуснат като 2.0 TFSI. Две години по-късно се появи по-мощна версия на Audi S3. Разработването на модулната концепция EA888 с разпределителен вал с верига на практика започна през 2003 г., малко преди представянето на EA113 с ангренажен ремък.

Въпреки това, EA888 е създаден от нулата като глобален двигател за VW Group. Първото поколение беше представено през 2007 г. (като 1.8 TFSI и 2.0 TFSI); с въвеждането на системата за променливо газоразпределение Audi Valvelift и редица мерки за намаляване на вътрешното триене, второто поколение беше отбелязано през 2009 г., а третото поколение (2011 TFSI и 1.8 TFSI) последва в края на 2.0 г. Четирицилиндровите серии EA113 и EA888 постигнаха невероятен успех за Audi, спечелвайки общо десет престижни международни награди за двигател на годината и 10 най-добри двигателя. Задачата на инженерите е да създадат модулен двигател с работен обем от 1,8 и 2,0 литра, адаптиран както за напречен, така и за надлъжен монтаж, със значително намалено вътрешно триене и емисии, отговарящ на нови изисквания, включително Евро 6, с подобрена производителност. издръжливост и намалено тегло. Базиран на EA888 Generation 3, EA888 Generation 3B беше създаден и представен миналата година, работейки на принцип, подобен на принципа на Miller. Ще говорим за това по-късно.

Всичко това звучи добре, но както ще видим, за постигането му е необходима много работа по разработката. Благодарение на увеличаването на въртящия момент от 250 на 320 Nm в сравнение с неговия 1,8-литров предшественик, дизайнерите вече могат да променят предавателните числа към по-дълги, което също намалява разхода на гориво. Голям принос за последното има важно технологично решение, което след това беше използвано от редица други компании. Това са интегрирани в главата изпускателни тръби, които осигуряват възможност за бързо достигане на работна температура и охлаждане на газовете при високо натоварване и избягване на необходимостта от обогатяване на сместа. Подобно решение е изключително рационално, но и много трудно изпълнимо, предвид огромната температурна разлика между течностите от двете страни на колекторните тръби. Предимствата обаче включват и възможността за по-компактна конструкция, която освен намаляване на теглото гарантира по-къс и оптимален път на газа до турбината и по-компактен модул за принудително пълнене и охлаждане на сгъстен въздух. Теоретично това също звучи оригинално, но практическото изпълнение е истинско предизвикателство за кастинг професионалистите. За да отлеят сложна цилиндрова глава, те създават специален процес, използвайки до 12 металургични сърца.

Гъвкав контрол на охлаждането

Друг важен фактор за намаляване на разхода на гориво е свързан с процеса на достигане на работната температура на охлаждащата течност. Интелигентната система за управление на последния му позволява напълно да спре циркулацията си, докато достигне работната температура, а когато това се случи, температурата се следи постоянно в зависимост от натоварването на двигателя. Проектирането на зона, където охлаждащата течност залива изпускателните тръби, където има значителен температурен градиент, беше огромно предизвикателство. За това е разработен сложен аналитичен компютърен модел, включващ общия състав на газа / алуминия / охлаждащата течност. Поради спецификата на силното локално нагряване на течността в тази зона и общата необходимост от оптимален контрол на температурата, се използва контролен модул от полимерен ротор, който замества традиционния термостат. По този начин на етапа на нагряване циркулацията на охлаждащата течност е напълно блокирана.

Всички външни вентили са затворени и водата в кожуха замръзва. Дори ако кабината трябва да се затопли в студено време, циркулацията не се активира, а се използва специална верига с допълнителна електрическа помпа, в която потокът циркулира около изпускателните колектори. Това решение ви позволява да осигурите комфортна температура в кабината много по-бързо, като същевременно поддържате способността за бързо загряване на двигателя. При отваряне на съответния клапан започва интензивна циркулация на течността в двигателя - така бързо се достига работната температура на маслото, след което се отваря клапанът на неговия охладител. Температурата на охлаждащата течност се следи в реално време в зависимост от натоварването и скоростта, като варира от 85 до 107 градуса (най-висока при ниска скорост и натоварване) в името на баланса между намаляване на триенето и предотвратяване на детонации. И това не е всичко – дори когато двигателят е изключен, специална електрическа помпа продължава да циркулира охлаждащата течност през чувствителната към кипене риза в главата и турбокомпресора, за да отведе бързо топлината от тях. Последният не засяга горните части на ризите, за да се избегне бързата им хипотермия.

Две дюзи на цилиндър

Специално за този двигател, за да достигне нивото на емисии Euro 6, Audi въвежда за първи път инжекционна система с две дюзи на цилиндър – едната за директно впръскване, а другата за всмукателния колектор. Възможността за гъвкаво управление на впръскването по всяко време води до по-добро смесване на горивото и въздуха и намалява емисиите на частици. Налягането в секцията за директно впръскване е увеличено от 150 на 200 бара. Когато последният не работи, горивото също циркулира чрез байпасни връзки през инжектори във всмукателните колектори за охлаждане на помпата за високо налягане.

Когато двигателят стартира, сместа се поема от системата за директно впръскване и се извършва двойно впръскване, за да се осигури бързо нагряване на катализатора. Тази стратегия осигурява по-добро смесване при ниски температури без наводняване на студените метални части на двигателя. Същото важи и за тежките товари, за да се избегне детонация. Благодарение на охладителната система на изпускателния колектор и компактния му дизайн е възможно да се използва едноструен турбокомпресор (RHF4 от IHI) с ламбда сонда пред него и корпус от по-евтини материали.

Това води до максимален въртящ момент от 320 Nm при 1400 об / мин. Още по-интересно е разпределението на мощността с максимална стойност от 160 к.с. се предлага при 3800 оборота в минута (!) и остава на това ниво до 6200 оборота в минута със значителен потенциал за по-нататъшно увеличаване (като по този начин се инсталират различни версии на 2.0 TFSI, което увеличава нивото на въртящия момент във високи диапазони). По този начин увеличаването на мощността в сравнение с предшественика си (с 12 процента) е придружено от намаляване на разхода на гориво (с 22 процента).

(да последвам)

Текст: Георги Колев