Línia de motors d'Audi de prova de conducció - Part 1: 1.8 TFSI

La gamma d'accionaments de la marca és l'epítom de solucions d'alta tecnologia increïble.

Una sèrie sobre els cotxes més interessants de la companyia

Si busquem un exemple d’estratègia econòmica de futur que garanteixi la sostenibilitat de la companyia, Audi pot ser un exemple excel·lent en aquest sentit. Als anys 70, gairebé ningú no es podia imaginar el fet que ara la companyia d'Ingolstadt serà la mateixa competidora que un nom tan consolidat com Mercedes-Benz. La resposta als motius es troba en gran part en el lema de la marca "Progrés a través de les tecnologies", que és la base del difícil camí recorregut amb èxit cap al segment premium. Una zona on ningú no té dret a transigir i només ofereix el millor. El que poden fer Audi i només un grapat d’altres empreses els garanteix la demanda dels seus productes i l’assoliment de paràmetres similars, però també una càrrega enorme, que requereix un moviment constant a la vora d’una navalla tecnològica.

Com a part del Grup VW, Audi té l'oportunitat d'aprofitar al màxim les oportunitats de desenvolupament d'una gran empresa. Siguin quins siguin els problemes que tingui VW, amb la seva despesa anual en R+D de gairebé 10 milions d'euros, el grup encapçala la llista de les 50 empreses amb més inversió en el camp, per davant de gegants com Samsung Electronics, Microsoft, Intel i Toyota (on aquest valor ascendeix a poc més de 7 milions d'euros). Per si mateix, Audi s'acosta a BMW en aquests paràmetres, amb la seva inversió de 4,0 milions d'euros. No obstant això, part dels fons invertits a Audi prové indirectament de la tresoreria general del grup VW, ja que els desenvolupaments també són utilitzats per altres marques. Entre les principals àrees d'aquesta activitat es troben les tecnologies per a la producció d'estructures lleugeres, electrònica, transmissions i, per descomptat, accionaments. I ara arribem a l'essència d'aquest material, que forma part de la nostra sèrie, que representa solucions modernes en el camp dels motors de combustió interna. No obstant això, com a divisió d'elit de VW, Audi també desenvolupa una línia específica de motors dissenyats principalment o exclusivament per a vehicles Audi, i aquí us explicarem sobre ells.

1.8 TFSI: un model d’alta tecnologia en tots els aspectes

La història d’Audi de quatre motors TFSI en línia es remunta a mitjan 2004, quan es va llançar el primer turbocompressor de gasolina d’injecció directa EA113 com a 2.0 TFSI. Dos anys més tard, va aparèixer una versió més potent de l’Audi S3. El desenvolupament del concepte modular EA888 amb transmissió d'arbre de lleves amb cadena pràcticament va començar el 2003, poc abans de la introducció de l'EA113 amb una corretja de distribució.

Tanmateix, l'EA888 es va construir des de zero com a motor global per al grup VW. La primera generació es va introduir el 2007 (com a 1.8 TFSI i 2.0 TFSI); amb la introducció del sistema de temporització variable de vàlvules Audi Valvelift i una sèrie de mesures per reduir la fricció interna, la segona generació es va observar el 2009 i la tercera generació (2011 TFSI i 1.8 TFSI) a finals de 2.0. Les sèries EA113 i EA888 de quatre cilindres han aconseguit un èxit increïble per a Audi, guanyant un total de deu prestigiosos premis internacionals de motor de l'any i 10 millors motors. La tasca dels enginyers és crear un motor modular amb una cilindrada d'1,8 i 2,0 litres, adaptat tant per a instal·lació transversal com longitudinal, amb fregaments i emissions interns notablement reduïts, complint amb nous requisits, entre ells Euro 6, amb un rendiment millorat. resistència i pes reduït. Basat en l'EA888 Generation 3, l'EA888 Generation 3B es va crear i introduir l'any passat, funcionant amb un principi similar al principi de Miller. D'això en parlarem més endavant.

Tot això sona bé, però com veurem, es necessita molt treball de desenvolupament per aconseguir-ho. Gràcies a l'augment del parell de 250 a 320 Nm en comparació amb el seu predecessor d'1,8 litres, els dissenyadors ara poden canviar les relacions de transmissió a relacions més llargues, la qual cosa també redueix el consum de combustible. Una gran contribució a aquesta última és una solució tecnològica important, que després va ser utilitzada per una sèrie d'altres empreses. Es tracta de tubs d'escapament integrats al capçal, que proporcionen la possibilitat d'assolir ràpidament la temperatura de funcionament i refredar els gasos sota càrrega elevada i eviten la necessitat d'enriquir la mescla. Aquesta solució és extremadament racional, però també molt difícil d'implementar, donada l'enorme diferència de temperatura entre els líquids a banda i banda de les canonades del col·lector. No obstant això, els avantatges també inclouen la possibilitat d'un disseny més compacte, que, a més de reduir el pes, garanteix un recorregut de gas més curt i òptim a la turbina i un mòdul més compacte per a l'ompliment forçat i la refrigeració d'aire comprimit. Teòricament, això també sona original, però la implementació pràctica és un autèntic repte per als professionals del càsting. Per llançar una culata complexa, creen un procés especial utilitzant fins a 12 cors metal·lúrgics.

Control de refrigeració flexible

Un altre factor important per reduir el consum de combustible s’associa amb el procés d’arribar a la temperatura de funcionament del refrigerant. El sistema de control intel·ligent d’aquesta última li permet aturar completament la seva circulació fins arribar a la temperatura de funcionament i, quan això passa, la temperatura es controla constantment en funció de la càrrega del motor. Dissenyar una zona on el refrigerant inundés els tubs d’escapament, on hi hagi un gradient de temperatura important, va suposar un repte enorme. Per a això, es va desenvolupar un model informàtic analític complex, que incloïa la composició total del gas / alumini / refrigerant. A causa de l’especificitat d’un fort escalfament local del líquid en aquesta zona i de la necessitat general d’un control òptim de la temperatura, s’utilitza un mòdul de control del rotor de polímer que substitueix el termòstat tradicional. Així, a l’etapa d’escalfament, la circulació del refrigerant queda completament bloquejada.

Totes les vàlvules externes estan tancades i l'aigua de la jaqueta es congela. Fins i tot si la cabina s'ha d'escalfar en temps fred, la circulació no s'activa, però s'utilitza un circuit especial amb una bomba elèctrica addicional, en què el flux circula pels col·lectors d'escapament. Aquesta solució us permet proporcionar una temperatura còmoda a la cabina molt més ràpid, mantenint la capacitat d'escalfar ràpidament el motor. Quan s'obre la vàlvula corresponent, s'inicia la circulació intensiva de fluid al motor: així s'arriba a la temperatura de funcionament de l'oli, després s'obre la vàlvula del seu refrigerador. La temperatura del refrigerant es controla en temps real en funció de la càrrega i la velocitat, que oscil·la entre els 85 i els 107 graus (la màxima a baixa velocitat i càrrega) en nom d'un equilibri entre la reducció de la fricció i la prevenció de cops. I això no és tot: fins i tot quan el motor està apagat, una bomba elèctrica especial continua fent circular el refrigerant per la camisa sensible a l'ebullició del cap i el turbocompressor per eliminar ràpidament la calor. Aquest últim no afecta la part superior de les samarretes per evitar la seva ràpida hipotèrmia.

Dos broquets per cilindre

Especialment per a aquest motor, per assolir el nivell d'emissions Euro 6, Audi introdueix per primera vegada un sistema d'injecció amb dos broquets per cilindre, un per a la injecció directa i l'altre per al col·lector d'admissió. La capacitat de controlar de manera flexible la injecció en qualsevol moment dóna com a resultat una millor barreja de combustible i aire i redueix les emissions de partícules. La pressió a la secció d'injecció directa s'ha incrementat de 150 a 200 bar. Quan aquest últim no funciona, el combustible també es fa circular per connexions de bypass a través d'injectors dels col·lectors d'admissió per refredar la bomba d'alta pressió.

Quan s'engega el motor, el sistema d'injecció directa absorbeix la barreja i s'utilitza una doble injecció per garantir un escalfament ràpid del catalitzador. Aquesta estratègia proporciona una millor barreja a baixes temperatures sense inundar les parts metàl·liques fredes del motor amb combustible. El mateix passa amb les càrregues pesades per evitar la detonació. Gràcies al sistema de refrigeració del col·lector d’escapament i al seu disseny compacte, és possible utilitzar un turbocompressor d’un sol raig (RHF4 d’IHI) amb una sonda lambda al davant i una carcassa feta de materials més econòmics.

El resultat és un parell màxim de 320 Nm a 1400 rpm. Encara més interessant és la distribució de potència amb un valor màxim de 160 CV. està disponible a 3800 rpm (!) i es manté en aquest nivell fins a 6200 rpm amb un potencial significatiu d’increment addicional (instal·lant així diferents versions del 2.0 TFSI, que augmenta el nivell de parell en els rangs de rpm elevats). Així, l’increment de la potència en comparació amb el seu predecessor (un 12%) s’acompanya d’una disminució del consum de combustible (un 22%).

(seguir)

Text: Georgy Kolev