Audi má nový motor 3.0 TFSI: T jako kompresor

Zdálo se, že turbodmychadla mají definitivně vyhráno. Získávání vysokého točivého momentu z malých objemů a relativně snadná regulace se zalíbila mnoha výrobcům motorů a u velkosériového nasazení kompresorů už zůstával jen Mercedes-Benz a v podstatně menším měřítku i Jaguar. Nevýhoda kompresoru spočívající v přímé spotřebě části výkonu spalovacího motoru motorářům Audi přestala vadit, resp. ji vyvážily jiné vítané vlastnosti. Jaké?

Jde zejména o dynamiku, jakou kompresor dokáže už v nízkých otáčkách motoru nabízet. Účinnost mechanického přeplňování je v nízkých otáčkách a také ve vysokých, při velkých zatíženích, nižší než u turbodmychadel, ale schopnost rychlé a plynulé dodávky stlačeného vzduchu, rostoucí lineárně s otáčkami motoru, to je to, co může dnes značce Audi pomoci ke kýžené sportovní image.

Kompresorový modul uprostřed

Nové mechanické dmychadlo je tak kompaktní, že jej bylo možné umístit bez problémů mezi obě řady válců do V svírajícího úhel 90°. Protože je poháněno řemenem od motoru, poskytuje již od volnoběhu svůj plný plnicí tlak. Řidič má tedy k dispozici enormní hnací sílu od samotného rozjezdu. Už při 2500 otáčkách za minutu poskytuje jednotka 3.0 TFSI řidiči maximální hodnotu točivého momentu 420 Nm a zůstává na ní až do 4850 min^-1.

Cesta vzduchu z dmychadla do válců je velmi krátká. Točivý moment proto narůstá při sešlápnutí pedálu plynu extrémně rychle, dynamičtěji než u atmosférického motoru stejného objemu. Motor 3.0 TFSI reaguje na plyn agilně a dynamicky. A hravě se vytáčí až k hranici maximálních otáček 6500 min^-1, přičemž svého největšího výkonu 213 kW dosahuje již těsně pod 5000 min^-1.Očekává se příchod také dalších výkonových verzí včetně vrcholné s výkonem přes 240 kW.

Mechanické dmychadlo nového motoru 3.0 TFSI principu Roots pracuje se dvěma protiběžně se otáčejícími čtyřkřídlovými členy, které rotují rychlostí až 23 000 min^-1 – mezi nimi je mezera o velikosti jen několik tisícin milimetru. Rotory dokáží za hodinu stlačit 1000 kilogramů vzduchu, který do spalovacích prostorů proudí pod plnicím tlakem až 0,8 bar.

Do pouzdra dmychadla je integrována soustava dvou hliníkových mezichladičů voda-vzduch a vzduch-vzduch, která je napojená na samostatný okruh chladicí kapaliny. V mezichladičích se ohřátý stlačený vzduch opět zchlazuje, aby se zvýšilo množství vzduchu dodávaného do válců. Rozsáhlá soustava protihlukových opatření tlumí typický zvuk kompresoru na minimum.

Na rozdíl od běžných řešení bylo možné umístit kompresor za škrticí klapku. Díky malé hustotě nasávaného vzduchu pod hranicí přeplňování a při jízdě bez stlačeného pedálu plynu se rotory dmychadla otáčejí s menšími ztrátami, čímž se v těchto režimech snižuje množství odebíraného výkonu od motoru. Regulaci plnícího tlaku zajišťuje obtokový ventil.

Motor 3.0 TFSI

Samotný motor je členem rodiny velmi moderních vidlicových agregátů od Audi. Kromě jednotného úhlu 90°, svíraného oběma řadami válců, patří k jejich charakteristickým znakům důsledně odlehčená konstrukce – kliková skříň třílitru, odlévaná ze slitiny hliníku a křemíku, váží jen 33 kilogramů. Kompletní motor včetně mechanického dmychadla má hmotnost 189 kilogramů. Vrtání má 84,5 milimetrů a zdvih 89,0 milimetrů, z čehož plyne velikost zdvihového objemu 2995 cm³.

Také ve spotřebě dosáhne jednotka 3.0 TFSI podle Audi přesvědčivých výsledků. Její pružnost umožňuje zvolit delší zpřevodování, čímž se posunuje pracovní pásmo motoru do nižší otáček, kde je také možné dosahovat nižší spotřeby paliva. Nový motor 3.0 TFSI zůstane v téměř všech modelech Audi s podélně uloženým motorem, pro něž je určený, výrazně pod hranicí kombinované spotřeby paliva 10 l/100 km. Nový motor již dnes splňuje emisní normu Euro 5. Jeho příchod na trh se očekává ještě v tomto roce.

Kliková skříň byla přizpůsobena vyšším tlakům a všechny pohyblivé díly jsou upravené tak, aby měly co nejmenší tření. Oba sací vačkové hřídele lze natáčet v rozsahu 42° natočení klikového hřídele. V sacím kanálu ovlivňují proudění nasávaného vzduchu tzv. vířicí klapky a podporují tak optimální tvorbu směsi.

Vstřikovací systém je od základu nově vyvinutý. Soustava common rail s šestiotvorovými tryskami vstřikuje palivo přímo do spalovacích prostorů pod tlakem až 150 barů, ochlazuje intenzivně rozvířené palivo spalovací prostory, a tím snižuje pravděpodobnost klepání. Vysoká dynamika vstřikovačů umožňuje v širokém rozsahu víceparametrového řízení motoru až tři vstřiky během jednoho pracovního cyklu. Motor 3.0 TFSI bude schopen spalovat 95oktanový i 98oktanový benzin.

TFSI: Ani turbo, ani vrstvení směsi

Představením motoru 3.0 TFSI se Audi dostalo do nezáviděníhodné situace. Ten kdo bude chtít rozklíčovat techniku za zkratkou TFSI, bude v případě tohoto motoru dokonale zmaten. Písmeno T, které dříve značilo přeplňování turbodmychadlem, teď kvůli zavedení mechanického kompresoru ztratilo svůj význam. Zkratka FSI (Fuel Stratified Injection) už není v provozu řadu let, neboť skupina VW Group v tichosti už dávno opustila vrstvení směsi ve prospěch z provozního hlediska komfortnějšího homogenního složení.