Новый двигатель Audi: 1,8 TFSI

Технология TFSI прошла крещение на победных гонках Ле Мана, самой сложной гонке на дальние дистанции в мире. Двигатель TFSI объемом 2,0 л, предлагаемый с сентября 2004 года, демонстрирует преимущества сочетания непосредственного впрыска бензина и турбонаддува. Компания Audi делает еще один шаг вперед, выводя на рынок новую версию двигателя с технологией TFSI: новый высокотехнологичный силовой агрегат TFSI объемом 1,8 л сочетает в себе спортивную динамику с выдающейся эластичностью, взрывную мощь с тонкими настройками.


Новое поколение двигателей получило обозначение EA888 и пришло на смену легендарной серии 827, одному из самых удачных семейств силовых агрегатов в истории автомобилестроения. Эта линейка компактных экономичных 4-цилиндровых двигателей с превосходными характеристиками впервые появилась на Audi 80 в 1972 году. В последующие годы было произведено более 40 миллионов двигателей. Они устанавливались на многие модели Audi и автомобили других марок. За годы производства они подвергались постоянным модернизациям, всегда оставаясь на передовой в развитии технологии.

Наивысшей ступенью развития двигателей этого ряда является получивший всеобщее признание силовой агрегат TFSI объемом 2,0 л. Он устанавливается на модели Audi A3, A4 и A6 в трех различных версиях мощностью от 170 до 220 л. с. В последнее время 2,0-литровый TFSI демонстрирует свой выдающийся потенциал на новой модели Audi S3, где он развивает мощность 265 л. с. и максимальный крутящий момент 350 Н м.

Этот силовой агрегат является еще одним технологическим прорывом компании Audi, так как она стала первым в мире производителем, рискнувшим соединить в серийном двигателе непосредственный впрыск бензина с турбонагнетателем. В результате был выпущен двигатель, не только ставший весьма популярным среди покупателей благодаря высокой мощности и крутящему моменту, но и снискавший одобрение специалистов: 56 журналистов ведущих изданий из 26 стран дважды удостоили 2,0 TFSI титулом «Двигатель года»: в 2005 и 2006 годах.
Таким образом, появилась превосходная база для перехода на следующую ступень развития.


Конструкторами Audi составлен длинный список задач нового проекта. На первом месте — что всегда характерно для компании Audi — максимальное удовольствие от вождения, создаваемое улучшенной управляемостью двигателя, высокая мощность и крутящий момент даже на низких оборотах. Одновременно с этим двигатель должен был работать бесшумно, быть эластичным, иметь низкий уровень вибрации и обеспечивать комфорт, ожидаемый от спортивного автомобиля класса «премиум». Неотъемлемые требования к двигателю безусловно включали низкий расход топлива, а также способность отвечать самым жестким требованиям стандартов токсичности отработавших газов при работе на разных типах топлива. И наконец, новое семейство силовых агрегатов должно быть приспособлено к использованию на всех пяти континентах.


Сверхтонкие и точно распределенные струи топлива

В компании Audi считают, что лучший способ добиться всех перечисленных целей — это технология FSI с турбонагнетателем, усовершенствованная для использования на новом двигателе. Основной принцип работы технологии FSI — впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания. В новом двигателе TFSI 1,8 л это происходит при максимальном давлении, увеличенном до 150 бар. Вдобавок, новые форсунки имеют 6 отверстий, а поток воздуха в камере сгорания управляется заслонками движения заряда; все это обеспечивает однородность топливовоздушной смеси и эффективность процесса сгорания. На практике двигатель обладает превосходными динамическими и мощностными показателями, а также низким расходом топлива.
Насос высокого давления нового типа поддерживает необходимое давление впрыска. Он приводится в действия четырехсторонним кулачком распределительного вала выпускных клапанов. Такое решение уменьшает требуемую рабочую силу, повышает точность работы, позволяя снизить токсичность отработавших газов. Трубопроводы высокого давления, по которым топливо подается к форсункам под максимальным давлением, полностью изготовлены из нержавеющей стали. Новые форсунки с 6 отверстиями с большой точностью распределяют сверхтонкие струи топлива по камере сгорания.


Двойной впрыск — распределение подаваемого топлива между тактом впрыска и тактом сжатия — также способствует образованию однородной топливовоздушной смеси и прогреву каталитического нейтрализатора после запуска холодного двигателя.

Турбонагнетатель с улучшенной аэродинамикой

Турбонагнетатель с жидкостным охлаждением K03 производства Borg Warner обеспечивает оптимальное наполнение цилиндров. Конструкция колеса турбины была оптимизирована для улучшения аэродинамики внутри турбонагнетателя, что позволило облегчить управление двигателем на более низких оборотах. В системе впуска была изменена конструкция заслонки движения заряда. Это помогло предотвратить уменьшение скорости потока воздуха и обеспечить однородное распределение топливовоздушной смеси.
В результате двигатель мгновенно откликается на нажатие педали акселератора при любой частоте вращения коленчатого вала: уже при 1000 об/мин новый двигатель 1,8 TFSI развивает крутящий момент 165 Нм, а максимальное значение достигается в диапазоне 1500 — 4200 об/мин. Максимальная мощность 160 л. с. также сохраняется в значительном диапазоне частоты вращения коленчатого вала — от 5000 до 6200 об/мин. Таким образом, управление автомобилем становится экономичным и в то же время спортивным. При степени сжатия 9,6:1 необходимо заправлять двигатель бензином с октановым числом 95 по стандарту RON. Модель А3 с механической коробкой передач расходует в смешанном цикле движения всего лишь 7,3 л топлива на 100 км.

Превосходное качество

Концепция TFSI основана на использовании совершенно нового базового двигателя. По сути, единственной характеристикой, объединяющей блок цилиндров с предшествующей моделью, является диаметр цилиндра. Инженеры компании выбрали данное значение, так как размеры двигателя остаются компактными, и сам двигатель можно расположить как продольно, так и поперечно. Двигатель оснащен двумя балансирными валами, вращающимися в сторону, противоположную направлению вращения коленчатого вала. Они приводятся в действие от коленчатого вала через зубчатую цепь и полностью подавляют инерционные силы второго порядка, свойственные двигателю данной конструкции. Следовательно, низкочастотный шум и вибрация также эффективно нейтрализуются.


Разработчики поставили перед собой цель добиться низкого уровня шума и эластичности двигателя. В конце концов, новые двигатели с технологией TFSI создавались не просто мощными, а в то же время утонченными. Хорошие акустические свойства серого чугуна определили его выбор в качестве материала для изготовления блока цилиндров. При том, что этот блок цилиндров имеет массу 33 кг, его конструкцию все же можно охарактеризовать как облегченную.
Сверхпрочная структура блока цилиндров, акустически оптимизированное навесное оборудование и звукопоглощающие экраны демонстрирует, насколько серьезно конструкторы подошли к настройке двигателя, работая на своих компьютерах и испытательных стендах.

Существенным элементов двигателя, который способствует ровной работе двигателя, является коленчатый вал: большое значение имеют не только восемь противовесов, но и повышенная прочность, подчеркнутая большим диаметром (58 мм) коренных шеек коленчатого вала. Даже при полной нагрузке двигатель 1,8 TFSI работает ровно, мягко и без лишнего шума, быстро откликается на нажатие педали акселератора.


Высокие технологии в каждой мелочи


TFSI 1,8 л является первым 4-цилиндровым двигателем Audi, оснащенным зубчатой цепью привода механизма газораспределения. Компактная цепь не требует замены. А точнее, двигатель оборудован тремя цепями: длинной — для привода распределительных валов, двумя короткими — для привода масляного насоса и балансирных валов. Использование зубчатой цепи, которая называется «бесшумной», также способствует снижению уровня шума нового двигателя. Механизм постоянной регулировки коленчатого вала впускных клапанов был модернизирован. Теперь новый механизм лопастного типа работает быстрее, чем его предшественник. Он делает приемистость двигателя превосходной даже при трогании на низких оборотах.


Конструкторы также поработали над компактностью двигателя. Стремление сделать двигатель компактным привело к появлению оригинальной вспомогательной рейки. Она не только выполняет свою обычную функцию, но и включает в себя масляный радиатор, масляный фильтр и датчик давления масла. Применяемая ранее рейка стала настоящей поворотной платформой для масляных каналов и каналов системы охлаждения. Кроме всего прочего, объединение насоса системы охлаждения, термостата и датчика температуры в единый блок экономит пространство в моторном отсеке. Турбонагнетатель объединен с выпускным коллектором. Такое решение позволяет расположить основной керамический каталитический нейтрализатор вблизи двигателя, что ускоряет его прогрев и уменьшает токсичность отработавших газов.


Следующая цель — универсальный двигатель
С таким потенциалом новый силовой агрегат 1,8 TFSI способен отвечать самым жестким требованиям стандартов токсичности отработавших газов во всем мире. Ему суждено стать «универсальным двигателем». Технология TFSI оптимальна для использования и в США, и в странах Южной Америки, где качество топлива значительно отличается.