奧迪發動機測試範圍 - 第 2 部分：4.0 TFSI

該品牌驅動單元系列的延續

奧迪和賓利的八缸4.0 TFSI是上層階級小型化的縮影。它取代了 S4,2、S5,2 和 S10 的自然吸氣 6 升發動機和 7 升 V8 發動機，功率範圍為 420 至 520 馬力。高達 605 匹馬力取決於型號。從這些數字來看，奧迪引擎是BMW 4,4 升 N63 雙渦輪引擎及其 M 車型 S63 版本的直接競爭對手。與 BMW 一樣，兩個渦輪增壓器放置在氣缸組的內側，與之前的 90 升裝置一樣，氣缸組呈 4,2 度角。透過這種佈置，實現了更緊湊並且縮短了廢氣的路徑。雙渦流配置（BMW僅在 S 版本中使用）可以減少不同氣缸脈動的相互負面影響，並提取更大部分的動能，並且透過複雜的組合來實現來自不同行的氣缸的通道。即使在略高於怠速的模式下，這種工作原理也能在加速時提供可靠的扭力儲備。即使在 1000 rpm 的轉速下，4.0 TFSI 的扭力也已經達到 400 Nm。更強大的版本可在 650 至 700 rpm 的轉速範圍內提供 560 Nm 的最大扭力（605 和 1750 hp 版本為 5000 Nm），而標準版本的 550 Nm 甚至更早 - 從 1400 至 5250 rpm。引擎缸體由鋁合金製成，在低壓下均勻鑄造鋁，在強大的版本中還進行了熱處理。為了加強塊體的強度，其下部整合了五個球墨鑄鐵嵌件。與較小的 EA888 裝置一樣，油泵是可變容量的，在低轉速和低負載時，活塞底部冷卻噴嘴關閉。引擎冷卻的邏輯類似，控制模組即時調節溫度，並保持循環直到達到工作溫度。當它存在時，液體開始從氣缸內部向氣缸蓋方向移動，如果需要加熱，電動泵將水從氣缸蓋引導到駕駛室。同樣，為了幾乎完全消除活塞溢流，在引擎冷卻時每個循環進行幾次精細燃油噴射。

關閉部分氣缸

部分負荷氣缸關閉系統並不是減少燃油消耗的新方法，但是藉助奧迪的渦輪增壓發動機，該解決方案已得到完善。 這種技術的想法是增加所謂的。 工作點-當發動機要求能處理八個氣缸中四個氣缸的功率水平時，後者將以更有效的模式工作，並具有更大的節氣門。 氣缸停用操作的上限在最大扭矩的25％到40％之間（在120 Nm和250 Nm之間），在這種模式下，氣缸中的平均有效壓力顯著增加。 冷卻液溫度必須至少達到30度，變速箱必須處於三檔或更高的檔位，並且發動機必須在960至3500 rpm的轉速下運行。 如果滿足這些條件，系統將關閉每個氣缸行的兩個氣缸的進氣門和排氣門，從而V8單元將繼續作為V4運轉。

在新版本的控制下，關閉四個凸輪軸上必要的氣門，以控制奧迪氣門升程系統的氣門相位和行程。 帶有用於打開兩個閥和通道的凸輪的襯套借助帶銷的電磁裝置移動到側面，在新版本中，它們還具有用於“零行程”的凸輪。 後者不影響氣門挺桿，並且彈簧保持其關閉。 同時，發動機控制系統停止燃油噴射和點火。 但是，在氣門關閉之前，燃燒室中充滿了新鮮空氣-用空氣替代廢氣會降低氣缸中的壓力以及驅動活塞所需的能量。

一旦駕駛員用力踩下油門踏板，停用的氣缸便會再次開始工作。 返回八缸操作以及反向過程非常精確，快速，幾乎看不到。 整個過渡過程僅需300毫秒，模式改變會導致效率短期降低，因此實際耗油量的減少會在停用氣缸後三秒鐘左右開始。

據奧迪稱，本特利公司的人也參與了這項技術的開發過程，他們將先進的4.0 TFSI用於新型Continental GT（2012年首次亮相）。 這樣的系統對於公司來說並不陌生，可以在6,75升V8裝置上使用。

V8發動機不僅以其牽引力和協調的油門響應而著稱，而且以其平穩的運轉而聞名-這完全適用於4.0 TFSI。 但是，當V8發動機充當V4發動機時，根據負載和轉速，其曲軸和往復運動部件開始產生高水平的扭轉振動。 反過來，這會導致特定噪音的出現，並滲入汽車內部。 儘管具有帶閥門的智能氣流控制系統，但由於排氣管尺寸較大，排氣系統也會產生難以抑制的特定低音。 為了尋找減少振動和噪音的方法，奧迪的設計師採用了一種不尋常的技術方法，創建了兩個獨特的系統-消音和減振。

由於在填充過程中進行了強烈的渦旋過程，並提高了燃燒速率，因此，無論是否存在渦輪增壓，都可以提高壓縮程度，而不會在燃燒過程中引起爆炸。 4.0 TFSI的不同功率版本之間也存在一些技術差異，例如使用單迴路或雙迴路進氣系統，渦輪增壓器的不同運行設置以及功能更強大的裝置中存在附加的機油冷卻器。 曲軸及其主軸承也存在結構差異，壓縮程度，氣體分配階段和噴射器也不同。

主動噪音控制和減震

主動噪聲控制（ANC）通過產生“反響”來抵消不需要的噪聲。 該原理被稱為相消干擾：如果兩個相同頻率的聲波重疊，則它們的振幅可以“排列”，從而相互衰減。 為此，它們的振幅必須相同，但是它們必須彼此成180度異相，即它們必須反相。 專家也稱此過程為“反向噪聲消除”。 奧迪的車型將提供新的4.0 TFSI單元，並在車頂內襯中集成了四個小型麥克風。 它們每個都記錄了相鄰區域中的全部噪聲頻譜。 基於這些信號，ANC控制模塊會創建一個差分的空間噪聲圖像，同時曲軸速度傳感器會提供有關此參數的信息。 在系統識別出乾擾噪聲的所有預校準區域中，它有目的地產生經過精確調製的消除聲音。 有源噪聲控制隨時可以進行操作-音頻系統是打開還是關閉，以及聲音是否被放大，減弱等。 無論汽車配備了什麼系統，該系統都可以工作。

衰減振動的方法與想法非常相似。 原則上，奧迪在發動機支架上採用了堅固，運動的設置。 對於4.0 TFSI，工程師們開發了有源安裝支架或墊板，旨在消除反向相位振盪引起的電機振動。 系統中的關鍵組件是會產生振動的電磁設備。 它具有一個永磁體和一個高速線圈，其運動通過柔性膜傳遞到帶有液體的腔室中。 這種流體既吸收了由電動機引起的振動，又吸收了抵消它們的振動。 同時，這些元件不僅限制了非常規工作模式（例如V4）的振動，而且還限制了正常V8模式的振動，並特別注意空轉。

（跟隨）

文字：Georgy Kolev

2020-08-30