Audi

Audi

Firma Eaton doładowuje silniki Audi S4

Doładowany widlasty silnik Audi V6 trzykrotnie został zwycięzcą dorocznego konkursu w kategorii 10 najlepszych silników magazynu Ward's Auto World (Ward's Auto 10 Best Engines Award). "Silnik ten ma niesamowite osiągi ...(a) podczas prowadzenia zapewnia poczucie luksusu oraz potęgi... Sprężarka doładowująca umożliwia uzyskanie całkiem soczystego momentu obrotowego przy niskich obrotach silnika."

Drew Winter
Editor-in-chief, Wards Auto World

Opis sytuacji

W roku 2000, firma Audi wprowadziła na rynek sportowy wariant S4 swojego kompaktowego sedana A4. W pojazdach tych początkowo montowane były silniki widlaste V6 z dwiema turbosprężarkami, a następnie firma przestawiła się na 4,2 litrowe silniki V8 i przez lata nie ustawała w zwiększaniu poziomu zadowolenia klientów, uzyskiwaniu wysokich osiągów oraz właściwości jezdnych najwyższej klasy.

Jednakże w tym samym czasie walka konkurencyjna ze strony tradycyjnych europejskich graczy rynkowych oraz mnóstwa rozmaitych międzynarodowych producentów samochodów próbujących swoich sił w segmencie kompaktowych, luksusowych samochodów sportowych rozgorzała na dobre, co zaowocowało pojawianiem się na rynku stale nowych propozycji. Dodatkowo, wyższe ceny paliw oraz coraz ostrzejsze światowe przepisy w zakresie ekonomiki zużycia paliwa oraz emisji spalin zachęcały producentów do stosowania coraz mniejszych lecz coraz wydajniejszych silników.

Wyzwania

Firma Audi za pomocą nowego silnika następnej generacji 2010 S4 chciała podbić stawkę i potwierdzić swoją pozycję w tym ultrakonkurencyjnym segmencie samochodów sportowych wysokiej klasy. Nowy pojazd musiał być znakomity, włącznie z zapierającą dech stylistyką, ostrą zwrotnością i zdolnością wyciskania całej mocy.

Aby odnieść sukces na tym rynku, znaczenie krytyczne miał silnik samochodu. Lecz dodatkowo do tak oczekiwanych przez konsumentów przyspieszających rytm serca osiągów, silnik ten musiał także zadziwiać pod względem oszczędnego zużycia paliwa.

Rozwiązanie

Firma Audi zastąpiła poprzednio stosowany w sedanach S4 i pojazdach kombi Avant silnik V8, nową 3,0-litrową widlastą jednostką napędową V6 z wtryskiem bezpośrednim oraz z zastosowaniem sprężarki doładowującej TVS firmy Eaton, która stosowana jest w niektórych innych modelach Audi i crossoverach.

Model 2010 S4 jest wyposażony w nowy układ przeniesienia napędu oraz napęd na cztery koła, jak również w aktywny sportowy mechanizm różnicowy z indywidualnie dobraną dystrybucją momentu obrotowego, wspomagającą jazdę na wysokich obrotach. Inne smakowitości obejmują obniżenie zawieszenia z zastosowaniem aluminiowych elementów konstrukcyjnych, a także sztywniejsze łożyska osi oraz amortyzatory, wyczynowe hamulce z wentylowanymi tarczami oraz unowocześnioną stylistykę i aranżację wnętrza.

Zgodnie z oczekiwaniami kierowców, konstrukcja sprężarek doładowujących firmy Eaton umożliwia wzmocnienie mocy oraz momentu obrotowego nawet przy niskich obrotach silnika, a także daje producentom możliwość stosowania mniejszych, lecz bardziej wydajnych silników bez utraty osiągów oraz pogorszenia zdolności trakcyjnych.

Doładowująca sprężarka wyporowa Rootsa wyposażona jest w cztery wirujące tłoki krzywkowe, które są skręcone pod kątem 160°. Zazębiające się, wysokoobrotowe wirniki tłoczą powietrze bezpośrednio do systemu ssącego silnika i umożliwiają wytworzenie większej mocy. (Można to porównać do pierwotnej sprężarki doładowującej firmy Eaton wyposażone z trzy wirujące tłoki krzywkowe skręcone pod kątem 60°.) Dodanie czwartego tłoka krzywkowego i zastosowanie większego kąta skręcenia tłoków krzywkowych w połączeniu z przeprojektowanym chwytem powietrza oraz otworami wylotowymi umożliwia wytwarzanie gładkiego strumienia powietrza o dużym natężeniu przepływu kierowanego do silnika i zmniejsza emisję hałasu oraz poprawia charakterystykę wibracyjną.

Wyniki

Nowe Audi S4 zadebiutowało pod koniec roku 2009 i od razu wzbudziło zachwyt, w dużej mierze dzięki nowemu, 3,0-litrowemu widlastemu, doładowanemu silnikowi V6. Dziennikarze chwalili osiągi samochodu, udoskonalenia techniczne oraz wysoką sprawność energetyczną. W szczególności magazyn Esquire przyznał w roku 2010 modelowi Audi S4 tytuł "Samochodu roku". Doładowana widlasta jednostka napędowa V6 została również uhonorowana zwycięstwem w konkursie "10 najlepszych silników Ward's Auto World".

W ramach prac rozwojowych swojej zupełnie nowej jednostki napędowej 3,0L TFSI V-6, firma Audi raczej skłaniała się ku wersji z zastosowaniem sprężarki doładowującej wraz z dwiema oddzielnymi, chłodzonymi wodą chłodnicami międzystopniowymi intercooler i nie przejawiała woli powrotu do konstrukcji z dwiema turbosprężarkami. "Inżynierowie z firmy Audi przeprowadzili rozległe testy porównawcze i stwierdzili, że nowa sprężarka doładowująca TVS wykazuje tak upragnione przez kierowców znakomite własności reagowania na sterowanie pedałem gazu oraz wysoki moment obrotowy nawet przy niskich obrotach silnika," zauważył Joao Faria Prezes Zarządu Powertrain and Specialty Controls Business w korporacji Eaton. Dodatkowo, jeżeli konstrukcja taka zostanie skojarzona z wtryskiem bezpośrednim, sprężarka TVS znacznie przewyższa konstrukcję z dwiema turbosprężarkami pod względem stopnia doładowania, zrywności startu oraz żywości reagowania."

Współpracując z sześciobiegową skrzynią ręczną lub opcjonalną siedmiobiegową skrzynią automatyczną S-tronic oraz podwójnym sprzęgłem, silnik taki w zakresie obrotów 5500-6500 rozwija moc 333 KM – przez co nieomal dorównuje większej jednostce napędowej – silnikowi V8. I co sprawia największe wrażenie: Moment obrotowy został podwyższony o 8% i w zakresie obrotów 2900-5300 osiągnął wartość 325 stopofuntów (440,6 Nm). Przyspieszenie od 0 do 60 mph (96,5 km/h) zabiera zaledwie 4,9 s – co poprawia wynik poprzedniego modelu S4 prawie o 0,5 s.

Ponadto została znacznie poprawiona ekonomika zużycia paliwa. Pośród innych konkurencyjnych samochodów z napędem na 4 koła, wyposażonych w silniki sześciocylindrowe, nowy model S4 z silnikiem doładowanym za pomocą sprężarki firmy Eaton, z wynikiem zużycia paliwa wynoszącym 21 mil/gal (11,2 l/100 km) oraz 28 mil/gal (8,4 l/100 km) na autostradzie z automatyczną skrzynią biegów S Ttronic (27 mil/gal = 8,7 l/100 km z ręczną skrzynią sześciobiegową) umożliwia przewodzenie w klasyfikacji EPA USA w ekonomicznym zużyciu paliwa, w swojej klasie pojazdów.

Ponieważ nowa sprężarka firmy Eaton ma stosunkowo zwartą konstrukcję, może być ona umieszczana w dowolnym miejscu w pobliżu silnika. W modelu Audi S4, sprężarka doładowująca jest zamontowana bezpośrednio na silniku V6, który został ulokowany bardziej z tyłu w stosunku do osi przedniej, co pomaga w tym pojeździe lepiej rozłożyć masę, przy czym 55% masy przypada na oś przednią, a 45% masy jest przenoszone przez oś tylną.

Silniki doładowane umożliwiają również w porównaniu do silników niedoładowanych osiągnięcie w fazie przyspieszania i zwalniania 50% redukcji emisji, wytwarzając jednocześnie taką samą moc. Przewyższają one również jednostki hybrydowe w zakresie zmniejszenia emisji w czasie zimnych startów oraz w fazie rozruchu/zastopowania.

Przez trzy lata z rzędu doładowany silnik V6 TSFI firmy Audi trafiał na listę "10 najlepszych silników" magazynu motoryzacyjnego Ward's Auto World. Po wykonaniu przez ostatnie dwa lata serii testów z sześciostopniową ręczną skrzynią biegów w modelu S4, wydawcy w tym roku poddali ocenie doładowaną jednostkę napędową w większym modelu 2012 A6 z ośmiobiegową skrzynią automatyczną. Wynik był taki sam:

"Ten silnik ma niesamowite osiągi... (a) podczas prowadzenia zapewnia poczucie luksusu oraz potęgi... Sprężarka doładowująca umożliwia uzyskanie całkiem soczystego momentu obrotowego przy niskich obrotach silnika," stwierdził Drew Winter, redaktor naczelny magazynu Ward's Auto World.

Firma Eaton jest światowym liderem w zakresie sprężarek doładowujących i oferuje technologię chętnie wybieraną przez liczne marki o zasięgu globalnym. Doładowany 3,0-litrowy silnik TFSI V6 jest członkiem rodziny ultranowoczesnych silników widlastych Audi.