Тест драйв лінійка двигунів Audi – Частина 1: 1.8 TFSI

Асортимент приводних пристроїв марки - це втілення неймовірно високотехнологічних рішень.

Серія про найцікавіші машини компанії

Якщо ми шукаємо приклад далекоглядної економічної стратегії, що забезпечує сталий розвиток компанії, то Audi може бути відмінним прикладом в цьому відношенні. Навряд чи в 70-і роки хтось міг припустити той факт, що в даний час компанія з Інгольштадта буде рівним конкурентом такому усталеному імені, як Mercedes-Benz. Відповідь на причини багато в чому можна знайти в слогані бренду «Прогрес через технології», який є основою успішно пройденого складного шляху в преміальний сегмент. Область, де ніхто не має права йти на компроміси і пропонує тільки найкраще. Те, що можуть зробити Audi і тільки кілька інших компаній, гарантує їм попит на їх продукцію і досягнення аналогічних параметрів, але також є величезним тягарем, що вимагає постійного руху на вістрі технологічного бритви.

Як частина VW Group, Audi має можливість повною мірою використовувати можливості розвитку величезної компанії. Які б проблеми не були у VW, з його щорічними витратами на НДДКР майже 10 мільярдів євро, група очолює список із 50 компаній із найвищими інвестиціями в цій галузі, випереджаючи таких гігантів, як Samsung Electronics, Microsoft, Intel та Toyota (де ця вартість становить трохи більше ніж 7 мільярдів євро). Сама по собі компанія Audi за цими параметрами близька до BMW з їхніми інвестиціями 4,0 мільярда євро. Однак частина вкладених в Audi коштів йде опосередковано із загальної скарбниці концерну VW, оскільки розробки також використовуються іншими брендами. Серед основних напрямів цієї діяльності – технології виробництва легких конструкцій, електроніки, трансмісій та, звичайно ж, приводів. І ось ми підійшли до суті цього матеріалу, який є частиною нашої серії, що є сучасними рішеннями в галузі двигунів внутрішнього згоряння. Тим не менш, як елітний підрозділ VW, Audi також розробляє конкретну лінійку силових агрегатів, призначених в першу чергу або тільки для автомобілів Audi, і ми розповімо вам про них тут.

1.8 TFSI: зразок високих технологій в усіх відношеннях

Історія Audi рядних чотирициліндрових двигунів TFSI сходить до середини 2004 року, коли перший в світі бензиновий турбокомпресор EA113 з прямим уприскуванням побачив світ у вигляді 2.0 TFSI. Через два роки з'явилася могутніша версія Audi S3. Розробка модульної концепції EA888 з приводом распредвала з ланцюгом практично почалася в 2003 році, незадовго до появи EA113 з ременем ГРМ.

Однак EA888 було створено з нуля як глобальний двигун VW Group. Перше покоління було представлено у 2007 році (у вигляді 1.8 TFSI та 2.0 TFSI); з введенням системи зміни фаз газорозподілу Audi Valvelift та рядом заходів щодо зниження внутрішнього тертя у 2009 році було відзначено друге покоління, а наприкінці 2011 року відбулося третє покоління (1.8 TFSI та 2.0 TFSI). Чотирициліндрові двигуни серій EA113 і EA888 досягли для Audi неймовірного успіху, отримавши в цілому десять престижних нагород International Engine of the Year і 10 Best Engines. Завдання інженерів – створити модульний двигун робочим об'ємом 1,8 та 2,0 літра, адаптований як для поперечної, так і для поздовжньої установки, зі значно зниженим внутрішнім тертям та викидами, що відповідає новим вимогам, у тому числі Euro 6, з покращеними характеристиками. витривалість та зменшена вага. На основі EA888 Generation 3 був створений і представлений минулого року EA888 Generation 3B, який працює за принципом, аналогічним принципом Міллера. Про це ми розповімо згодом.

Все це звучить добре, але, як ми побачимо, для його досягнення потрібно багато роботи з розвитку. Завдяки збільшенню моменту, що крутить, з 250 до 320 Нм в порівнянні з попередником у версії з робочим об'ємом 1,8 літра, конструктори тепер можуть змінювати передавальні числа на більш довгі, що також знижує витрату палива. Величезний внесок у останнє – важливе технологічне рішення, яке потім використовувалося низкою інших компаній. Це інтегровані в голівку вихлопні труби, які забезпечують можливість швидшого досягнення робочої температури та охолодження газів при високому навантаженні і дозволяють уникнути необхідності збагачення суміші. Таке рішення є надзвичайно раціональним, але також дуже складно реалізувати, враховуючи величезну різницю температур між рідинами по обидва боки колекторних труб. Однак переваги також включають можливість більш компактної конструкції, яка, крім зниження ваги, гарантує більш короткий і оптимальний шлях газів до турбіни та більш компактний модуль для примусового заповнення та охолодження стисненого повітря. Теоретично це теж звучить оригінально, але практична реалізація – справжній виклик професіоналів кастингу. Для виливки складної головки блоку циліндрів вони створюють особливий процес із використанням до 12 металургійних сердець.

Гнучке управління охолодженням

Ще один важливий фактор зниження витрати палива пов'язаний з процесом досягнення робочої температури охолоджуючої рідини. Інтелектуальна система управління останнього дозволяє повністю припинити його циркуляцію до тих пір, поки він не досягне робочої температури, і коли це відбувається, температура постійно контролюється в залежності від навантаження двигуна. Величезною проблемою було проектування зони, в якій охолоджуюча рідина заливає вихлопні труби, де є значний температурний градієнт. Для цього була розроблена комплексна аналітична комп'ютерна модель, що включає загальний склад газу / алюмінію / теплоносія. Через специфіку сильного локального нагріву рідини в цій області і загальної потреби в оптимальному контролі температури використовується полімерний модуль управління ротором, який замінює традиційний термостат. Таким чином, на етапі нагріву повністю перекривається циркуляція теплоносія.

Усі зовнішні клапани закриті, і вода у сорочці замерзає. Навіть якщо кабіну потрібно опалювати в холодну погоду, циркуляція не активується, а використовується спеціальний контур із додатковим електронасосом, у якому потік циркулює навколо випускних колекторів. Таке рішення дозволяє набагато швидше забезпечити комфортну температуру в салоні при оптимальному збереженні можливості швидкого прогріву двигуна. При відкритті відповідного клапана починається інтенсивна циркуляція рідини у двигуні – так швидко досягається робоча температура олії, після чого відкривається клапан його охолоджувача. Температура охолоджуючої рідини контролюється в реальному часі залежно від навантаження та швидкості в діапазоні від 85 до 107 градусів (найвищий при низькій швидкості та навантаженні) в ім'я балансу між зниженням тертя та запобіганням детонації. І це ще не все – навіть при вимкненому двигуні спеціальний електронасос продовжує циркуляцію охолоджувальної рідини через чутливу до кипіння сорочку в головці та турбонагнітач для швидшого відведення тепла від них. Останнє не впливає на топ сорочок, щоб уникнути їх швидкого переохолодження.

Дві форсунки на циліндр

Спеціально для цього двигуна, щоб досягти рівня викидів Євро 6, Audi вперше впроваджує систему упорскування з двома форсунками на кожен циліндр - одне для прямого впорскування, а інше - у колектор впускний. Можливість гнучкого управління уприскуванням у будь-який час призводить до більш оптимального змішування палива та повітря та знижує викиди твердих частинок. Тиск у секції прямого упорскування збільшено з 150 до 200 бар. Коли останній не працює, циркуляція палива також забезпечується байпасними з'єднаннями через форсунки у колекторах впускних для охолодження насоса високого тиску.

При запуску двигуна суміш забирається системою безпосереднього вприскування, а для забезпечення швидкого нагріву каталізатора виконується подвійний уприскування. Ця стратегія забезпечує краще перемішування при низьких температурах без заливання паливом холодних металевих частин двигуна. Те ж саме відбувається з важкими вантажами, щоб уникнути детонації. Завдяки системі охолодження випускних колекторів і його компактної конструкції стало можливим використання одноструменевими турбонагнетателя (RHF4 від IHI) з розміщеним перед ним лямбда-зондом і корпусом з більш дешевих матеріалів.

В результаті максимальний крутний момент 320 Нм досягається при 1400 об / хв. Ще більш цікавим є розподіл потужності з максимальним значенням 160 к.с. доступний при 3800 об / хв (!) і залишається на цьому рівні до 6200 об / хв зі значним потенціалом для подальшого збільшення (таким чином встановлюючи різні версії 2.0 TFSI, що збільшує рівень крутний момент в високих діапазонах оборотів). Таким чином, збільшення потужності в порівнянні з попередником (на 12 відсотків) супроводжується зниженням витрати палива (на 22 відсотки).

(прямувати)

Текст: Георгій Колев