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lunes, 5 de junio de 2017

Recorrido por los motores de combustión de Audi.


Los motores en V de la marca de los cuatro aros existen desde hace 29 años. El V8 de 3,6 litros debutó en el Audi V8 en 1988, al que siguió dos años más tarde un V6 de 2,8 litros en el Audi 100. El verdadero despegue se produjo en la década de los ’90: en 1997 apareció el 2.5 TDI, primer turbodiésel del mundo con seis cilindros en V, seguido en 1998 del V8 TDI, con una cilindrada de 3,3 litros. Y el V6 biturbo de 2,7 litros presentado en el año 2000 fue muy especial: con una potencia de 279 kW (380 CV) y 440 Nm de par máximo, impulsaba al Audi RS 4 Avant hasta un nivel desconocido en la categoría.
En la actualidad, Audi utiliza motores V6 y V8 en todos los modelos basados en la plataforma modular longitudinal, concretamente en los Audi A4, A5, A6, A8, Q5 y Q7. Los V6 –gasolina y diésel– cuentan con una cilindrada de 3 litros; de 4 litros en el caso de los V8; y de 2.9 en el caso del nuevo Audi RS 5 Coupé. Su potencia va desde los 180 kW (218 CV) hasta los 445 kW (605 CV).
1.1 Efectos de la sinergia en el Grupo: la estrategia para motores en V
Audi y Porsche colaboran estrechamente en el desarrollo de motores: ambas marcas premium emplean los potentes y eficientes motores V6 y V8 de gasolina en sus modelos. “A la vez que Audi y Porsche compiten en el segmento superior, ambas marcas han de satisfacer a diferentes grupos de clientes”, explica Nikolai Ardey, Jefe de Desarrollo de Motores en Audi. “Es lógico, por lo tanto, tener una estrategia para cada marca, compartiendo ingeniería y ciertas tecnologías”.
Una amplia gama de módulos tecnológicos está disponible para los motores en V sobrealimentados, que presentan muchas soluciones idénticas y estrechamente relacionadas. Entre ellas se encuentra el cárter de fundición de aluminio, que es particularmente ligero. Las bancadas de los cilindros se establecen en un ángulo de 90 grados en los motores de seis y ocho cilindros en V. Para los motores V8, este es el ángulo clásico; en el caso de las unidades V6, un árbol de equilibrado en el interior de la V compensa el par inercial.
Esta disposición con el ángulo de 90 grados ofrece grandes ventajas a los clientes. Proporciona un centro de gravedad bajo, que mejora la dinámica de conducción. El diseño estandarizado lleva a muchas coincidencias en el montaje del motor en el coche, en la colocación de los convertidores catalíticos cerca del motor y en las ubicaciones en las que se instalan las unidades auxiliares.
El desarrollo de la nueva generación de motores en V de gasolina está en marcha. La base de partida la proporciona el V8 4.0 TFSI (EA 824), que se diseñó en Neckarsulm y se lanzó al mercado en 2012. Audi es responsable del desarrollo de los nuevos motores V6 de gasolina (código interno EA 839), mientras que Porsche es responsable del nuevo V8 (código EA 825). En la fase final de su etapa actual de desarrollo propulsa al Panamera Turbo; y Audi está planeando incorporarlo también en la nueva generación de su buque insignia, el Audi A8.
El concepto del nuevo V8 4.0 TFSI proviene por lo tanto del anterior motor de Audi. Los dos turbocompresores de doble entrada twin scroll se ubican en el interior de la V. El principio es el siguiente: los gases de escape de las dos bancadas de cilindros llegan por separado al colector de escape y a la carcasa del turbocompresor, para unirse justo al llegar a la turbina. Esta tecnología mejora las características del flujo de los gases, de manera que la turbina se acelera de forma más espontánea, contribuyendo a la rápida entrega de empuje. Cuando se funciona con carga parcial, un perfil especial de las levas entra en acción a través del sistema Audi valvelift system (AVS) para desconectar cuatro cilindros. Una nueva característica es el revestimiento de plasma aplicado mediante pulverización a las paredes de los cilindros, extremadamente resistente al desgaste. Otra innovación es el circuito de aceite, con diferentes secciones para el bloque y la culata, lo que permite al lubricante alcanzar rápidamente su temperatura óptima de funcionamiento, contribuyendo así a la reducción del consumo de combustible.
Una nueva característica para los motores V6 TFSI, tanto el 3.0 TFSI como su variante de alto rendimiento, el 2.9 TFSI, desarrollados por Audi y que también utiliza Porsche, es la ubicación de los inyectores en posición central en la cámara de combustión, una característica que también se encuentra en el V8 4.0 TFSI. En Porsche, estos motores ya se utilizan en el Panamera. En Audi, el 3.0 TFSI se equipa en varios modelos, mientras que el RS 5 Coupé es el primero en utilizar el nuevo 2.9 TFSI.
La colocación de los inyectores en posición central es una característica importante de cara a la alta eficiencia del ciclo B de combustión utilizado por ambos motores de seis cilindros. Aquí también tenemos un desarrollo basado en el sistema AVS. Con una fase de compresión acortada de forma artificial, el ciclo B permite que el motor funcione con mayor relación de compresión. Combinado con una carrera de explosión normal, pero larga en relación con la carrera de compresión, se logra una combustión más eficiente.
Bajo carga parcial, el sistema Audi valvelift system permite acortar el tiempo que las válvulas de admisión permanecen abiertas, a través del cierre anticipado de las mismas, lo cual acorta la fase de admisión. Con cargas más altas, el sistema cambia a un perfil del árbol de levas con un tiempo de apertura más largo y una carrera de válvulas mayor. El motor funciona entonces con una relación de compresión normal y con un rendimiento máximo.
En los motores V6, los turbocompresores –uno en el caso del 3.0 TFSI, dos para el 2.9 TFSI– también se encuentran en el interior de la V. Esta disposición permite un diseño compacto y minimiza la pérdida de flujo de los gases de escape, consiguiendo una respuesta del motor directa y espontánea. Otra característica especial de los motores V6 TFSI es el colector de escape integrado en la culata, como elemento del sistema de gestión térmica, por lo que el colector cuenta con refrigeración líquida. Esto ayuda a que el motor alcance su temperatura óptima rápidamente. Cuando el motor está caliente, el sistema reduce la temperatura del escape. El resultado es una reducción del consumo de combustible, particularmente durante una conducción deportiva. En el caso del 4.0 TFSI, el sistema de inyección por common rail alcanza una presión de 250 bar. Esta alta presión atomiza el combustible en finas gotas, lo que mejora el proceso de combustión.
Los nuevos motores V6 y V8 de gasolina también son adecuados para la hibridación, sobre una base de alta y baja tensión. En el lanzamiento del próximo Audi A8, todos los motores contarán con sistema de hibridación ligera mild hybrid, diseñado para funcionar junto con la nueva red de 48 voltios.
El V6 TFSI se produce en la planta húngara de Györ, la mayor fábrica de motores del mundo, mientras que el V8 TFSI se fabrica en la línea de montaje de motores de la factoría de Porsche en Zuffenhausen. En 2016 se fabricaron más de 212.500 motores V6 y más de 19.500 bloques V8. El concepto modular permite compartir numerosos componentes. La bomba de aceite, el sistema de distribución por cadena para los árboles de levas –incluyendo su carcasa– y la brida de sellado trasera son sólo algunos ejemplos. Algo que se traduce en ahorro para las líneas de producción.
El desarrollo de los motores diésel, tanto el 3.0 TDI como el nuevo 4.0 TDI, es responsabilidad de Audi. Porsche utiliza los motores diésel en distintas evoluciones, incluyendo ligeras modificaciones.