Audi Engine Range Test Drive - Parte 3: 2.0 TFSI, 2.5 TFSI, 3.0 TFSI

Continuazione della serie per le unità motrici del marchio

Al giorno d'oggi, i progettisti dei moderni motori a benzina sono alla ricerca di metodi sempre più diversificati per aumentarne l'efficienza. È vero che negli ultimi anni anche i diesel hanno conosciuto un downsizing con riduzione della cilindrata, aumento della pressione di sovralimentazione e del sistema di iniezione, e talvolta con l'utilizzo di un sistema di turbocompressione a cascata. Tuttavia, utilizzano da tempo il riempimento forzato e, a differenza dei loro omologhi a benzina, hanno già saltato la fase evolutiva del passaggio dal riempimento atmosferico a quello forzato. Il principio di funzionamento dei diesel con alta pressione nei cilindri e l'assenza di valvola a farfalla li rende inizialmente efficienti. Pertanto, il ridimensionamento dei motori a benzina assume un carattere ben più estremo con la riduzione del volume e del numero di cilindri e il passaggio al riempimento forzato. Tuttavia, l'elevata temperatura dei gas di scarico rispetto ai diesel rende ancora insostenibile l'uso di turbocompressori a geometria variabile (ad eccezione delle unità BorgWarner per la Porsche 911 Turbo), la valvola a farfalla continua a creare resistenza all'aria, e i progettisti stanno cercando tutti possibili metodi alternativi per migliorarne l’efficienza. Dieci anni fa Audi introdusse per la prima volta la combinazione di turbocompressione e iniezione diretta di benzina con il suo TFSI, e ora con la nuova unità 2.0 TFSI gli ingegneri dell'azienda sono tornati al noto ciclo Miller, solo in una forma piuttosto modificata. Il marketing dell'azienda richiama la filosofia di creazione del nuovo motore con una potenza di 190 CV. e una coppia massima di 320 Nm "rightsizing", nel senso di "volume di lavoro esattamente selezionato". Tuttavia, il termine è molto diverso dal messaggio dei colleghi di Mazda, che in questo caso si riferiscono all'evitare il riempimento forzato.

Al contrario, in Audi, il turbocompressore è un elemento essenziale nella strategia di flusso di lavoro del nuovo motore, così come il compressore è un attributo invariabile delle macchine a ciclo Miller, la più tipica delle quali è la Mazda Millenia degli anni '90. Questo principio di funzionamento prevede di mantenere aperta la valvola di aspirazione molto tempo dopo che il pistone ha iniziato a spostarsi da un punto inferiore a uno morto. Quando l'aria inizia così a ritornare ai collettori di aspirazione, il compressore meccanico, che crea una contropressione, si occupa della sua ritenzione. A prima vista questo sembra inutile, ma in pratica la dinamica del flusso è tale che in questo caso subisce meno resistenza che se fosse compresso nel cilindro stesso. D'altra parte, il grado di espansione della corsa diventa più alto a un normale grado di compressione senza il pericolo di detonazione. Cioè, il principio di Miller consente di ottenere un diverso grado di compressione ed espansione, piuttosto che lo stesso del motore Otto standard. Un effetto positivo è anche la capacità di lavorare con una valvola a farfalla più ampia aperta.

L'interpretazione di Audi del ciclo Miller

I designer Audi interpretano questo tema a modo loro. A differenza del processo di base, tuttavia, invece di tenere aperta la valvola di aspirazione per ridurre il rapporto di compressione, la chiudono semplicemente molto prima, prima ancora che il pistone abbia raggiunto il punto morto inferiore. Invece del tempo di apertura di 190-200 gradi di rotazione dell'albero motore come al solito, la valvola rimane aperta solo per 140 gradi. Tuttavia, in pratica, si ottiene lo stesso effetto di riduzione del rapporto di compressione. La compensazione del tempo di apertura ridotto avviene aumentando la pressione di sovralimentazione mediante il turbocompressore. Pertanto, il motore raggiunge i consumi di un motore ridimensionato e, a pieno carico, ha le prestazioni dinamiche di una macchina di grandi dimensioni. Nel funzionamento a carico parziale, l'iniezione aggiuntiva di carburante viene eseguita durante la corsa verso l'alto del pistone utilizzando il sistema di iniezione diretta, che integra un altro sistema di iniezione nei collettori di aspirazione. Inoltre, l'Audi Valvelift System (AVS) per la fasatura variabile delle valvole consente di aumentare la fase di apertura delle valvole di aspirazione a 170 gradi a pieno carico. A ciò si aggiungono una gestione intelligente del raffreddamento, un collettore di scarico integrato nella testa e un'ulteriore riduzione dell'attrito attraverso l'uso di olio a bassa viscosità (0W-20). Grazie a numerose soluzioni high-tech, il nuovo 2.0 TFSI raggiunge una coppia massima nell'intervallo compreso tra 1450 e 4400 giri/min e consuma meno carburante.

3.0 TFSI: meccanico al posto del turbocompressore

I colleghi Porsche hanno preferito il riempimento biturbo per il loro motore V6 da tre litri con 420 CV. Per il 3.0 TFSI, Audi utilizza una carica del compressore meccanico (sesta generazione Eaton, R1320) con intercooler acqua / aria. Il processo di creazione del motore è stato estremamente breve, il che è forse una delle spiegazioni di questa decisione, anche se Audi afferma che questo concetto è preferito a causa di altri vantaggi, come la popolarità di questo tipo di riempimento forzato negli Stati Uniti. Le specifiche della soluzione Audi includono un compressore situato dietro la valvola a farfalla, che aumenta notevolmente l'efficienza di riempimento. A carico parziale, una speciale valvola nell'alloggiamento del compressore riporta una parte dell'aria compressa al suo ingresso, riducendo le perdite e la potenza necessaria per ruotarlo. In pratica, fino a determinate modalità, l'unità funziona quasi come un motore atmosferico e solo ad alto carico il compressore inizia a funzionare a pieno regime.

2.5 TFSI: cinque cilindri per versioni compatte sportive

Questa unità segue molti dei postulati degli altri motori dell'azienda, tenendo conto delle specificità dei motori a cinque cilindri. Il 2.5 TFSI, tuttavia, ha un campo di applicazione più limitato e alimenta solo modelli come Audi RS 3, TT RS e RS Q3. Nella versione Audi TT RS plus, il motore da 2,48 litri ha una potenza di 360 CV. – lo stesso del nuovo motore a quattro cilindri AMG per la Classe A e le sue derivate. Tuttavia, il motore a cinque cilindri fornisce la sua coppia massima di 465 Nm molto prima (nell'intervallo da 1650 a 5400 giri/min) rispetto alla macchina dei colleghi di Stoccarda.

(da seguire)

Testo: Georgy Kolev

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2020-08-30