Faixa de teste de motor Audi - Parte 2: 4.0 TFSI

Continuação da série para as unidades de acionamento da marca

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.

Desligue parte dos cilindros

O sistema de desligamento do cilindro de carga parcial não é uma abordagem nova para reduzir o consumo de combustível, mas com o motor turbo da Audi, essa solução foi aperfeiçoada. A ideia de tais tecnologias é aumentar o chamado. ponto de operação - quando o motor requer um nível de potência que suportaria quatro dos oito cilindros, estes últimos operam em um modo muito mais eficiente com um acelerador mais largo. O limite superior da operação de desativação do cilindro está entre 25 e 40 por cento do torque máximo (entre 120 e 250 Nm), e neste modo a pressão efetiva média nos cilindros aumenta significativamente. A temperatura do líquido de arrefecimento deve ter atingido pelo menos 30 graus, a transmissão deve estar em terceira marcha ou superior e o motor deve estar funcionando entre 960 e 3500 rpm. Se essas condições forem atendidas, o sistema fecha as válvulas de admissão e escape de dois cilindros de cada fileira de cilindros, pelo que a unidade V8 continua a operar como um V4.

O fechamento das válvulas necessárias nas quatro árvores de cames é realizado com o auxílio de uma nova versão para o controle de fases e curso do sistema de válvulas Audi valvelift. As buchas com cames localizadas nelas para abertura de duas válvulas e canais são deslocadas lateralmente com o auxílio de dispositivos eletromagnéticos com pinos, e na nova versão também possuem cames para "curso zero". Este último não afeta os elevadores de válvula e as molas os mantêm fechados. Ao mesmo tempo, o sistema de controle do motor interrompe a injeção de combustível e a ignição. No entanto, antes que as válvulas fechem, as câmaras de combustão são preenchidas com ar fresco - a substituição dos gases de escape por ar reduz a pressão nos cilindros e a energia necessária para acionar os pistões.

No momento em que o motorista pressiona o pedal do acelerador com mais força, os cilindros desativados voltam a funcionar. O retorno ao modo de oito cilindros, assim como o processo reverso, é extremamente preciso e rápido e virtualmente imperceptível. Toda a transição ocorre em apenas 300 milissegundos, e a mudança de modo leva a uma redução de curto prazo na eficiência, de forma que a redução real no consumo de combustível começa cerca de três segundos após a desativação dos cilindros.

De acordo com a Audi, pessoas da Bentley, que usam o avançado 4.0 TFSI para o novo Continental GT (estreia em 2012), também estiveram envolvidas no processo de desenvolvimento desta tecnologia. Tal sistema não é novo para a empresa e funciona na unidade V6,75 de 8 litros.

Os motores V8 são conhecidos não apenas por sua tração e resposta harmoniosa do acelerador, mas também por sua operação suave - e isso se aplica com força total ao 4.0 TFSI. No entanto, quando um motor V8 funciona como um V4, dependendo da carga e da velocidade, seu virabrequim e componentes alternativos começam a gerar altos níveis de vibração de torção. Isso, por sua vez, leva ao aparecimento de ruídos específicos que penetram no interior do carro. Com seu grande tamanho, o sistema de exaustão também gera sons graves específicos que são difíceis de suprimir, apesar do sistema inteligente de controle de fluxo de gás com válvulas. Em busca de maneiras de reduzir a vibração e o ruído, os designers da Audi usaram uma abordagem tecnológica incomum, criando dois sistemas exclusivos - geração de anti-som e amortecimento de vibração.

Devido ao intenso processo de vórtice durante o enchimento e ao aumento da taxa de combustão, a taxa de compressão pode ser aumentada independentemente da presença de turboalimentação, sem o risco de causar detonações no processo de combustão. Existem também algumas diferenças tecnológicas entre as diferentes versões de potência do 4.0 TFSI, como o uso de um sistema de admissão de circuito único ou duplo, diferentes configurações de operação dos turboalimentadores e a presença de um resfriador de óleo adicional para unidades mais potentes. Também existem diferenças estruturais nos virabrequins e seus mancais principais, o grau de compressão, as fases de distribuição do gás e os injetores são diferentes.

Controle ativo de ruído e amortecimento de vibração

O Active Noise Control (ANC) neutraliza o ruído indesejado gerando "anti-som". Este princípio é conhecido como interferência destrutiva: se duas ondas sonoras da mesma frequência se sobrepõem, suas amplitudes podem ser "arranjadas" de forma que sejam mutuamente atenuadas. Para isso, suas amplitudes devem ser iguais, mas devem estar desfasadas entre si, ou seja, em antifase. Os especialistas também chamam esse processo de "eliminação reversa de ruído". Os modelos da Audi, que oferecerão a nova unidade 180 TFSI, estão equipados com quatro pequenos microfones integrados no forro do teto. Cada um deles registra todo o espectro de ruído na área adjacente. Com base nesses sinais, o módulo de controle ANC cria uma imagem de ruído espacial diferenciada, enquanto ao mesmo tempo o sensor de velocidade do virabrequim fornece informações sobre esse parâmetro. Em todas as áreas pré-calibradas onde o sistema identifica ruído perturbador, ele gera propositalmente som de eliminação modulado com precisão. O controle de ruído ativo está pronto para operação a qualquer momento - quer o sistema de áudio esteja ligado ou desligado e se o som é amplificado, reduzido, etc. O sistema também funciona independentemente do sistema com o qual o carro está equipado.

A maneira de amortecer as vibrações é muito parecida com uma ideia. Em princípio, a Audi usa configurações rígidas e esportivas para os suportes do motor. Para 4.0 TFSI, os engenheiros desenvolveram suportes de montagem ativos ou almofadas que visam eliminar as vibrações do motor com oscilações de eliminação progressiva com força reversa. Um componente-chave do sistema é um dispositivo eletromagnético que cria vibrações. Possui um ímã permanente e uma bobina de alta velocidade, cujo movimento é transmitido por meio de uma membrana flexível a uma câmara com líquido. Este fluido absorve tanto as vibrações causadas pelo motor quanto aquelas que as neutralizam. Ao mesmo tempo, esses elementos limitam as vibrações não apenas no modo de operação atípico, como V4, mas também no modo V8 normal, com atenção especial para a marcha lenta.

(seguir)

Texto: Georgy Kolev

2020-08-30