Дыяпазон выпрабаванняў рухавікоў Audi - Частка 2: 4.0 TFSI
Працяг серыі для рухавікоў брэнда
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.
Выключэнне часткі цыліндраў
Сістэма адключэння часткі цыліндраў пры няпоўных нагрузках не з'яўляецца новым падыходам да зніжэння расходу паліва, але з турбомотором Audi гэта рашэнне было даведзена да дасканаласці. Ідэя такіх тэхналогій заключаецца ў павелічэнні т.зв рабочая кропка - калі ад рухавіка патрабуецца такі ўзровень магутнасці, які б вытрымалі ўсе чатыры з васьмі цыліндраў, апошнія працуюць у значна больш эфектыўным рэжыме з шырока адкрытай дросельнай засланкай. Верхняя мяжа працы з адключаным цыліндрам знаходзіцца ў межах ад 25 да 40 працэнтаў максімальнага крутоўнага моманту (ад 120 да 250 Нм), і ў гэтым рэжыме сярэдняе эфектыўнае ціск у цыліндрах істотна ўзрастае. Тэмпература астуджальнай вадкасці павінна быць не менш за 30 градусаў, трансмісія павінна быць на трэцяй перадачы або вышэй, а рухавік павінен працаваць ад 960 да 3500 абаротаў у хвіліну. Калі гэтыя ўмовы прысутнічаюць, сістэма закрывае ўпускны і выпускны клапаны двух цыліндраў з кожнага шэрагу цыліндраў, у выніку чаго блок V8 працягвае працаваць як V4.
Закрыццё неабходных клапанаў на чатырох размеркавальных валах ажыццяўляецца з дапамогай новай версіі сістэмы Audi valvelift для кантролю фаз і ходу клапанаў. Ўтулкі з размешчанымі на іх кулачкамі для адкрыцця двух клапанаў і каналаў адсоўваюцца ў бакі з дапамогай электрамагнітных прылад са штыфтамі, а ў новай версіі ў іх яшчэ і кулачкі «нулявога ходу». Апошнія не аказваюць ніякага ўплыву на пад'ёмнікі клапанаў, і спружыны ўтрымліваюць іх у закрытым стане. Пры гэтым сістэма кіравання рухавіком спыняе ўпырск паліва і запальванне. Аднак перад закрыццём клапанаў камеры згарання напаўняюцца свежым паветрам - замена выхлапных газаў паветрам зніжае ціск у цыліндрах і энергію, неабходную для руху поршняў.
У момант, калі кіроўца мацней націскае на педаль газу, адключаныя цыліндры пачынаюць працаваць зноў. Вяртанне да працы васьмі цыліндраў, як і зваротны працэс, надзвычай дакладныя і хуткія, і практычна незаўважныя. Увесь пераход адбываецца ўсяго за 300 мілісекунд, пры гэтым змена рэжыму прыводзіць да кароткачасовага падзення эфектыўнасці, таму рэальнае зніжэнне эканоміі паліва пачынаецца прыблізна праз тры секунды пасля адключэння цыліндраў.
Па словах Audi, людзі з Bentley, якія выкарыстоўваюць перадавыя 4.0 TFSI для новага Continental GT (дэбют у 2012 годзе), таксама былі ўцягнутыя ў працэс распрацоўкі гэтай тэхналогіі. Такая сістэма не новая для кампаніі і функцыянуе ў 6,75-літровым агрэгаце V8.
Рухавікі з архітэктурай V8 вядомыя не толькі сваёй цягай і гарманічнай рэакцыяй на дросель, але і плыўнасцю - і гэта ў поўнай меры адносіцца да 4.0 TFSI. Аднак, калі рухавік V8 працуе як V4, у залежнасці ад нагрузкі і абаротаў у хвіліну, яго каленчаты вал і поршневыя кампаненты пачынаюць генераваць высокі ўзровень круцільнай вібрацыі. Гэта, у сваю чаргу, прыводзіць да з'яўлення спецыфічных шумоў, якія пранікаюць у салон аўтамабіля. Дзякуючы вялікім памерам, выхлапная сістэма таксама стварае спецыфічныя басавыя гукі, якія цяжка здушыць, незалежна ад інтэлектуальнай сістэмы кантролю патоку газу з клапанам. У пошуках спосабаў зніжэння вібрацый і шуму канструктары Audi выкарысталі незвычайны тэхналагічны падыход, стварыўшы дзве унікальныя ў сваім родзе сістэмы - генерацыі гуку і гашэння вібрацый.
Дзякуючы інтэнсіўнаму працэсу завіхрэння пры напаўненні і павялічанай хуткасці згарання, ступень сціску можа быць павялічана незалежна ад наяўнасці турбонаддува без рызыкі выклікаць дэтанацыі ў працэсе згарання. Існуюць таксама некаторыя тэхналагічныя адрозненні паміж рознымі сілавымі версіямі 4.0 TFSI, напрыклад, выкарыстанне одноконтурной або двухконтурной сістэмы ўпускання, розныя працоўныя налады турбакампрэсараў і наяўнасць дадатковага алейнага радыятара на больш магутных. адзінак. Таксама маюцца канструктыўныя адрозненні ў каленчатых валах і іх карэнных падшыпніках, адрозніваюцца ступень сціску, фазы газаразмеркавання і фарсункі.
Актыўны шумаізаляцыя і гашэнне вібрацыі
Актыўны кантроль шуму (ANC) супрацьстаіць непажаданаму шуму, ствараючы "супрацьшум". Гэты прынцып вядомы як дэструктыўная інтэрферэнцыя: калі дзве гукавыя хвалі аднолькавай частаты накладваюцца, іх амплітуды могуць быць «арганізаваны» так, што яны кампенсуюць адна адну. Для гэтага іх амплітуды павінны быць аднолькавымі, але зрушанымі па фазе на 180 градусаў адносна адзін аднаго, гэта значыць яны павінны знаходзіцца ў супрацьфазе. Спецыялісты таксама называюць гэты працэс «зваротным ліквідацыяй шуму». Мадэлі Audi, якія будуць прапаноўвацца з новым блокам 4.0 TFSI, абсталяваны чатырма невялікімі мікрафонамі, убудаванымі ў хэдлайнер. Кожны з іх рэгіструе поўны спектр шуму ў зоне, размешчанай у непасрэднай блізкасці. На аснове гэтых сігналаў модуль кіравання ANC стварае дыферэнцыраваную прасторавую шумавую карціну, а датчык абаротаў каленчатага вала таксама выдае інфармацыю аб гэтым параметры. Ва ўсіх папярэдне адкалібраваных зонах, дзе сістэма вызначае шум, які выклікае заклапочанасць, яна мэтанакіравана генеруе дакладна мадуляваны гук ліквідацыі. Актыўны кантроль над шумам гатовы да працы ў любы час - незалежна ад таго, уключана ці выключана аўдыёсістэма, узмацняецца ці памяншаецца гук і г.д. Сістэма таксама функцыянуе незалежна ад таго, якой сістэмай абсталяваны аўтамабіль.
Спосаб гашэння вібрацый вельмі падобны па ідэі. У асноўным Audi выкарыстоўвае жорсткія, спартыўныя налады на мацаваннях рухавіка. Для 4.0 TFSI інжынеры распрацавалі актыўныя мантажныя апоры, або калодкі, якія накіраваны на ліквідацыю вібрацыі рухавіка з несупадаючымі па фазе ваганнямі з зваротнай сілай. Ключавым кампанентам у сістэме з'яўляецца электрамагнітная прылада, якая стварае вібрацыі. Ён мае пастаянны магніт і высакахуткасную шпульку, рух якой перадаецца з дапамогай гнуткай мембраны ў вадкасную камеру. Гэтая вадкасць паглынае як вібрацыі, якія ствараюцца рухавіком, так і тыя, якія ім супрацьстаяць. У той жа час гэтыя элементы абмяжоўваюць вібрацыі не толькі ў нетыповым рэжыме працы, такім як V4, але і ў звычайным рэжыме V8, з асаблівай увагай на халастым ходзе.
(Прытрымлівацца)
Тэкст: Георгій Колеў
2020-08-30
