アウディエンジンテスト範囲-パート2：4.0 TFSI
ブランドのドライブユニットシリーズの継続
アウディとベントレーの 4.0 気筒 4,2 TFSI は、上級クラスのダウンサイジングの典型です。これは、S5,2、S10、S6 の自然吸気 7 リッター エンジンと 8 リッター V420 ユニットに代わるもので、出力レベルは 520 ～ 605bhp で用意されていました。最大4,4馬力モデルによって異なります。これらの数字では、アウディのエンジンは、BMW の 63 リッター N63 ビターボ エンジンおよびその M モデル用の S90 バージョンの直接の競合相手になります。 BMWと同様に、4,2つのターボチャージャーは、以前の1000リッターユニットと同様に4.0度に配置されたシリンダーバンクの内側に配置されます。これにより、コンパクト化が図られ、排気ガスの経路が短くなります。ツイン スクロール構成 (BMW では S バージョンでのみ使用されています) により、異なるシリンダーからの脈動による相互の悪影響を軽減し、運動エネルギーの大部分を抽出することができます。これは、以下の複雑な組み合わせによって実行されます。異なる列のシリンダーからのチャネル。この動作原理により、アイドル速度をわずかに上回るモードでも加速時にトルクが確実に確保されます。 400 rpm でも、650 TFSI はすでに 700 Nm を発揮します。より強力なバージョンは、560 ～ 605 rpm の範囲全体で 1750 Nm (5000 馬力および 550 馬力バージョンでは 1400) の最大トルクを提供する準備ができていますが、標準の 5250 Nm はさらに早い段階 (888 ～ XNUMX rpm) で利用可能です。エンジンブロックは、低圧でアルミニウムを均一に鋳造したアルミニウム合金で作られており、強力なバージョンではさらに熱処理されています。ブロックを強化するために、XNUMX つのダクタイル鋳鉄インサートがブロックの下部に組み込まれています。小型の EAXNUMX ユニットと同様に、オイル ポンプは可変容量で、低回転数および低負荷時にはピストン底部の冷却ノズルがオフになります。エンジン冷却のロジックも同様で、制御モジュールがリアルタイムで温度を調整し、動作温度に達するまで循環が保持されます。液体が存在すると、液体がシリンダーの内側からシリンダーヘッドの方向に移動し始め、加熱が必要な場合は、電動ポンプがヘッドからキャビンに水を送ります。ここでも、ピストンのフラッディングをほぼ完全に排除するために、エンジンが冷えているときにサイクルごとに数回の細かい燃料噴射が実行されます。
シリンダーの一部をオフにする
部分負荷シリンダー遮断システムは、燃料消費を削減するための新しいアプローチではありませんが、アウディのターボチャージャー付きエンジンにより、このソリューションは完璧になりました。 このようなテクノロジーのアイデアは、いわゆると呼ばれるものを増やすことです。 動作点-エンジンが25気筒のうち40気筒を処理する出力レベルを必要とする場合、後者は、より広いスロットルではるかに効率的なモードで動作します。 気筒休止操作の上限は、最大トルクの120〜250％（30〜960 Nm）で、このモードでは気筒内の平均有効圧力が大幅に増加します。 クーラント温度は少なくとも3500度に達している必要があり、トランスミッションは8速以上である必要があり、エンジンは4〜XNUMX rpmで回転している必要があります。 これらの条件が満たされると、システムは各シリンダー列のXNUMXつのシリンダーの吸気バルブと排気バルブを閉じ、VXNUMXユニットは引き続きVXNUMXとして動作します。
アウディバルブリフトシステムのバルブの位相とストロークを制御する新しいバージョンを使用して、XNUMXつのカムシャフトに必要なバルブを閉じます。 XNUMXつのバルブとチャネルを開くためのカムが配置されたブッシングは、ピン付きの電磁装置を使用して側面に移動します。新しいバージョンでは、「ゼロストローク」用のカムも備えています。 後者はバルブリフターに影響を与えず、スプリングはそれらを閉じたままにします。 同時に、エンジン制御システムは燃料噴射と点火を停止します。 しかし、バルブが閉じる前に、燃焼室は新鮮な空気で満たされています-排気ガスを空気で置き換えると、シリンダー内の圧力とピストンの駆動に必要なエネルギーが減少します。
ドライバーがアクセルペダルを強く踏んだ瞬間に、非アクティブ化されたシリンダーが再び作動し始めます。 300気筒運転への復帰とその逆のプロセスは、非常に正確で高速であり、ほとんど感知できません。 移行全体はわずかXNUMXミリ秒で行われ、モードの変更により効率が一時的に低下するため、実際の燃料消費量の削減は、気筒休止後約XNUMX秒で始まります。
アウディによれば、ベントレーの人々もこのテクノロジーの開発プロセスに関与しており、新しいコンチネンタルGT（4.0年のデビュー）に高度な2012 TFSIを使用しています。 そのようなシステムは会社にとって新しいものではなく、6,75リットルのV8ユニットで動作します。
V8エンジンは、トラクションと調和のとれたスロットル応答だけでなく、スムーズな操作でも知られています。これは、4.0 TFSIに全面的に適用されます。 ただし、V8エンジンがV4として機能する場合、負荷と速度に応じて、そのクランクシャフトと往復運動するコンポーネントが高レベルのねじり振動を生成し始めます。 これにより、車の内部に侵入する特定のノイズが出現します。 大型の排気システムは、バルブ付きのインテリジェントなガス流量制御システムにもかかわらず、抑制が難しい特定の低音も生成します。 振動と騒音を低減する方法を模索する中で、アウディの設計者たちは、異音発生と振動減衰というXNUMXつの独自のシステムを作成するという、独特の技術的アプローチを採用しました。
充填中の集中的な渦プロセスと燃焼速度の増加により、ターボチャージャーの存在に関係なく、燃焼プロセスで爆発を引き起こすリスクなしに圧縮度を上げることができます。 シングルまたはダブルサーキット吸気システムの使用、ターボチャージャーのさまざまな動作設定、およびより強力なユニットでの追加のオイルクーラーの存在など、4.0 TFSIのさまざまなパワーバージョンにはいくつかの技術的な違いがあります。 また、クランクシャフトとその主要なベアリングには構造上の違いがあり、圧縮の度合い、ガスの分配の位相、およびインジェクターが異なります。
アクティブノイズコントロールと振動減衰
アクティブノイズコントロール（ANC）は、「アンチサウンド」を生成して不要なノイズを除去します。 この原理は破壊的干渉として知られています。同じ周波数の180つの音波が重なる場合、それらの振幅を「調整」して、相互に消滅させることができます。 この目的のために、それらの振幅は同じである必要がありますが、互いに4.0度で位相が異なっている必要があります。つまり、逆位相である必要があります。 専門家はまた、このプロセスを「逆ノイズ除去」と呼んでいます。 新しいXNUMX TFSIユニットを提供するアウディのモデルは、ルーフライニングに統合されたXNUMXつの小さなマイクを備えています。 それらのそれぞれは、隣接する領域の完全なノイズスペクトルを記録します。 これらの信号に基づいて、ANCコントロールモジュールは微分された空間ノイズ画像を作成し、同時にクランクシャフトスピードセンサーがこのパラメーターに関する情報を提供します。 システムが妨害ノイズを特定するすべての事前調整済みエリアで、意図的に正確に変調された除去音を生成します。 アクティブノイズコントロールはいつでも操作できます-オーディオシステムがオンかオフか、サウンドが増幅されているか、低減されているかなど。 このシステムは、車に装備されているシステムに関係なく機能します。
振動を減衰させる方法は、アイデアとよく似ています。 原則として、アウディはエンジンマウントに剛性のあるスポーティな設定を使用しています。 4.0 TFSIの場合、エンジニアは、位相シフトされた逆振動によるモーターの振動を排除することを目的としたアクティブな取り付けブラケットまたはパッドを開発しました。 システムの重要なコンポーネントは、振動を発生させる電磁装置です。 永久磁石と高速コイルがあり、その動きは柔軟な膜によって液体のあるチャンバーに伝達されます。 この流体は、モーターによって引き起こされる振動とそれらを打ち消す振動の両方を吸収します。 同時に、これらの要素は、V4などの非定型の動作モードだけでなく、通常のV8モードでも振動を制限し、アイドリングに特別な注意が払われています。
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テキスト：Georgy Kolev
2020-08-30
