Tehnika: Audijeve inovacije pri motorjih TDI - Novice - Avto Magazin

Tehnika: Audijeve inovacije pri motorjih TDI

Elektrifikacija je na pohodu tudi pri gradnji motorjev na notranje zgorevanje. Audi bo tako že v kratkem pripravil serijski motor, kjer bo enega od turbopuhal zamenjal elektromotor. Rezultati prvih prototipov so prepričljivi.

13. 10. 2014

Da imajo turbomotorji, torej tisti, pri katerih za dodatno polnjenje skrbijo puhala na izpušne pline, težave glede moči v nizkih vrtljajih, je ugotovil najbrž že skoraj vsakdo. Vse bolj pa avtomobilski izdelovalci spreminjajo tehnološko usmerjenost pri motorjih, motorji se manjšajo. Vedno več je takšnih, ki jim pri polnjenju zraka pomagajo puhala. To je najpogostejši (in najbrž najenostavnejši) način, da iz manjšega motorja voznik dobi vsaj približno enako moč.

Rešitev za več moči v nižjih vrtljajih je bila doslej pri turbomotorjih takšna, da so inženirji dodali dve puhali na izpušne pline – takšnemu z večjim premerom turbine, ki se le počasi odziva na spremembo vrtljajev, so dodali še majhno, ki se zavrti hitreje in tako tudi prej začne s polnjenjem valjev. Takšno manjše puhalo so ponekod že nadomestili z mehanskim kompresorskim puhalom, ki ga neposredno poganja motorna gred, a takšen pogon pomeni tudi izgubo dela moči motorja. Prav zato so inženirji postregli z novo rešitvijo – puhalom, ki ga poganja elektromotor.

Audijeva zamisel se bo prej ko ne uresničila v novem motorju s precej večjo močjo in boljšim navorom v nižjih vrtljajih. O enem takih, prototipskem, vgrajenem v Audi RS 5, smo pisali že v prejšnji številki naše revije.

Pri Audiju celo trdijo, da bo to nov mejnik pri tehnološkem napredku ('prednost s tehniko'). Tudi dokončne oznake, ali bo to električni turbo ali kaj podobnega, še ni, saj električni dodatek za polnjenje valjev pravzaprav ni turbopuhalo, prej bi morala biti njegova oznaka električni kompresor.

Vsekakor pa poskrbi za dodatni učinek prisilnega polnjenja zraka v valje turbodizelskega motorja. Z njegovim delovanjem je odpravljena tako imenovana turboluknja, čas, ki so ga doslej turbodizelski motorji potrebovali, da se je nabralo toliko tlaka izpušnih plinov, da je začelo puhalo močneje komprimirati zrak in ga več potiskati v zgorevalne prostore motorja.

Možnih je več načinov kombinacije te novosti. Pri motorju iz RS 5 je električni puhalo dodano, po Audijevem besednjaku gre za biturbo. A za preskus je bil pripravljen tudi nekoliko manj zmogljiv prototip v Audi A6 TDI, ki mu pravijo monoturbo in kjer je delovalo zgolj električno puhalo. Ta motor ima 240 kilovatov (326 'konj') in 650 njutonmetrov navora.

Vsaj eden od omenjenih motorjev bo od prihodnjega leta poganjal novi rod Audija Q7.

Audijevi tehnološki mejniki TDI

Po 1970

Začetek konstrukcije motorja TDI se je začela v sredini sedemdesetih leti prejšnjega stoletja. Po težavah s naftno krizo (1974) je nastal projekt novega varčnega motorja. Odločili so se za turbodizelski motor z večtočkovnim vbrizgavanjem – dobavitelj sistema Bosch je razvil posebno elektronsko podprto tlačilko z radialnimi bati, ki je lahko delovala s tlakom do 900 barov. Pripravili so tudi šobe z dvema izhodoma z dvostopenjskim odpiranjem, kar je omogočilo predvbrizg zelo majhnih količin goriva, s čimer so dosegli rahlejše zgorevanje in boljšo zvočno sliko delovanja motorja.

1989: 2.5 TDI

Na jesenski frankfurtski avtomobilski razstavi Audi predstavi mejnik tehnike – 2,5-litrski motor TDI, ki je vgrajen v model Audi 100. Vrstni petvaljnik z 2.461 kubičnimi centimetri prostornine je turbodizel z neposrednim vbrizgom s povsem elektronsko podporo – prvi TDI. Tedaj še nikomur ni prišlo na um, da bo ta pripomogel k prodoru serijskih dizelskih motorjev v Evropi in da je mejnik novega tehnološkega štetja.

Z 88 kilovati (120 'konji') moči in 265 njutonmetri navora (zadnji pri 2.250 vrtljajih v minuti) je bila moč v povsem drugačnem območju kot pri tekmecih. Audi 100 2.5 TDI je dosegel največjo hitrost malenkost manj kot 200 kilometrov na uro, povprečno pa je porabil (po tedanji normi) 5,7 litra goriva na 100 kilometrov. Od leta 1994 je bil petvaljnik opremljen z novo tlačilko z radialnimi bati, oksidacijskim katalizatorjem in sistemom za delno vračanje izpušnih plinov. Zmogel je 103 kilovate (140 'konj'), kot dopolnilo je bila tu še različica s 115 'konji'.

1991: 1.9 TDI s prilagodljivim puhalom

Audijevi motorji TDI so prodrli tudi v avtomobile srednjega razreda. Leta 1991 je dobil 1,9-litrski štirivaljni TDI tudi Audi 80, ta je imel 66 kilovatov (90 'konj') moči in 182 njutonmetrov navora. Za novost je bilo zaslužno novo turbopuhalo s prilagodljivimi loputami v delu turbine, na katero pritekajo izpušni plini. Tak prilagodljiv polnilnik je omogočil harmonično in zgodnjo pripravo polnilnega tlaka že pri 1.700 vrtljajih v minuti.

1997: prvi V6 TDI

Leta 1997 je Audi znova presenetil s pionirskim dosežkom. Naslednja novost pri dizelskih motorjih za osebne avtomobile je bil V6 TDI s štiriventilskima glavama: 2,5-litrski motor je imel moč 110 kilovatov (150 'konj') in 310 njutonmetrov navora. Motor je predstavil novosti, kot so spiralni in tangencialni sesalni kanal ter tlačilko z radialnimi bati, ki je zagotavljala tlak do 1.850 barov. Novost so vgrajevali v Audi A4, Audi A6 in Audi A8, pri zadnjem še z evolucijsko različico s 132 kilovati (180 'konji').

1999: V8 TDI

Motor s prostornino 3.328 kubičnih centimetrov, štirimi odmičnimi gredmi, nameščenimi v obeh motornih glavah, 32 ventili, dvema turbopuhaloma s prilagodljivimi loputami je Audi imenoval V8 TDI. Od oktobra 1999 so ga serijsko vgrajevali v novi Audi A8. Bil je pravi mejnik tehnologije. Del motornega bloka je bil iz posebnega patentiranega grafitnega litja. Stisnjen zrak za polnjenje valjev in recirkulirane izpušne pline za ponovno vračanje v valje so hladili z vodo. Prvič so uporabili tudi skupni vod za neposredni vbrizg goriva, tlak je dosegel do 1.350 barov. S 165 kilovati (225 'konji') in 480 njutonmetri navora je dajal ta motor prepričljiv pogon, v A8 je z največjo hitrostjo 242 kilometrov na uro dosegel novo največjo znamko.

2001: 1.2 TDI

Na začetku novega tisočletja je Audi naredil še en preobrat: novi Audi 1.2 TDI je dosegel povprečno porabo le 2,99 litra na 100 kilometrov (81 gramov CO2 na kilometer). Kot pogonski stroj majhnega petvratnika s temeljito aluminijasto karoserijo, oblikovano po aerodinamičnih načelih, je služil trivaljnik z 1,2-litrsko delovno prostornino. Ta je zmogel 45 kilovatov (61 'konj') in 140 njutonmetrov navora. Ob zgolj dveh ventilih na valj in turbopuhalom s prilagodljivimi loputami je za neposredni vbrizg skrbela tehnika tlačila-šoba (nemško: Pumpe-Düse) s kar 2.050 bari tlaka v sistemu; to tehnologijo je dobavljal Volkswagen. Audi A2 1.2 TDI je še danes edini petvratni avtomobil, ki je povprečno porabil zgolj tri litre goriva na 100 kilometrov.

2004: 3.0 TDI

Ko je leta 2004 debitiral 3.0 TDI, je bil to prvi član družine motorjev pri Audiju, ki so dobili enako zasnovo, vrste valjev, postavljene v črki V in pod kotom 90 stopinj, med središči valjev je bilo 90 milimetrov, odmične gredi pa je poganjala veriga, nameščena na zadnji strani motorja. Vsi večji Audijevi turbodizelski motorji so bili od tedaj izdelani iz trdne grafitne litine. V izpušni sistem je bil (prvič pri znamki) dodan tudi filter za saje. Dodatna novost so bile šobe s piezo-električnim krmiljenjem, kar je omogočalo veliko hitrejše in pogosto odpiranje šob za boljše odmerjanje vbrizgov. S tem se je zvišal tudi tlak v dovodnem sistemu (na 1.600 barov), posledica tega pa je bil drugačen potek zgorevanja in precej tišji tek motorja. Prvi takšen TDI je imel tri različice: 150 kilovatov (204 'konje'), 165 kilovatov (224 'konjev') in 171 kilovatov (233 'konjev'). Poganjal je številne modele iz Audijeve ponudbe. Leta 2009 je Audi predstavil še drugi rod teh motorjev.

2008: V12 TDI

Dvanajstvaljnik je Audi prvič uporabil konec leta 2008 v novem Q7, kar je bila nekakšna kronska zgodba razvoja tehnologije TDI. To je bil najmočnejši serijski osebni avtomobil na svetu. Imel je skupni vod s kar 2.000 bari sistemskega tlaka. Pomagali sta mu dve puhali s prilagodljivimi loputami. Po šest valjev v dveh vrstah je bilo postavljenih pod kotom 60 stopinj, kar je bilo pomembno za primerno izravnavo mas pri delovanju in izrazito miren tek motorja.

Iz šestih litrov delovne prostornine je V12 TDI pridobival 368 kilovatov (500 'konj') moči in 1.000 njutonmetrov navora, ki je bil na voljo že pri 1.750 vrtljajih v minuti. Pospeševal je kot kakšen športni avtomobil in Q7 je do 100 kilometrov 'potegnil' v zgolj 5,5 sekunde, največja hitrost je bila elektronsko omejena na 250 kilometrov na uro.

2009: 3.0 TDI – čisti dizel

Kot odziv na vse zahtevnejše predpise glede izpustov iz motorjev, zlasti v ZDA, je Audi leta 2009 predstavil svojo novo tehnologijo clean diesel. Motor s to oznako je imel skupni vod s tlakom 2.000 barov in nova, dodatna tipala v zgorevalnih prostorih. Še temeljitejše pršenje z novimi vbrizgalnimi šobami in natančnejše ter bolj prilagojeno zgorevanje sta poskrbela za manj izpustov v izpuhu iz motorja. Dodatno je v izpušnem sistemu za izločanje izpustov poskrbel katalizator s selektivno redukcijo (SCR) dušikovih oksidov (NOx). Amonijak, pod vplivom vročine spremenjena vbrizgana vodna raztopina sečne kisline (AdBlue), pa je nato z dušikovimi oksidi reagiral v vodo in dušik.

Leta 2013 je nato sledil še dodaten sestavni del, ki je združil dva dotedanja: filter za saje s slojem SCR. Keramična podlaga (silicijev karbid) na stenah filtra zdaj prevzema spreminjanje dušikovih oksidov. Zadnji v izpušnem sistemu pa je še katalizator, ki spreminja še preostale molekule amonijaka.

Besedilo Tomaž Porekar, foto tovarna.

Na spletnih straneh Adria Media Ljubljana uporabljamo piškotke z namenom zagotavljanja spletne storitve, oglasnih sistemov in funkcionalnosti, ki jih brez njih ne bi mogli nuditi.

Z nadaljnjo uporabo spletnih mest soglašate z uporabo piškotkov.
Če piškotkov ne želite, jih lahko onemogočite v nastavitvah

zapri