Двадцатилетие двигателей TDI от Audi: инновационная технология с большим будущим
В 2009 году Audi отмечает еще один важный юбилей — двадцатую годовщину создания технологии TDI. Осенью 1989 года на Франкфуртском международном автосалоне был представлен Audi 100 2.5 TDI — первый автомобиль, оснащенный турбированным дизельным двигателем с непосредственным впрыском топлива. Марка с четырьмя кольцами на эмблеме последовательно наращивает свое лидерство в этой области: с 1989 года компания Audi выпустила более пяти миллионов двигателей TDI и сейчас предлагает на рынке широкий ассортимент самых современных дизельных силовых агрегатов. Сочетая в себе внушительную мощность, спортивный характер и образцовую эффективность, эти двигатели демонстрируют огромный потенциал для дальнейшего развития технологии.
Уже более 30 лет Audi производит дизельные двигатели, первый из которых — пятицилиндровый мотор с предкамерным впрыском — дебютировал в 1978 году. 11 лет спустя компания совершила технологический прорыв, явившийся настоящей революцией на рынке дизельных автомобилей. Аббревиатура TDI содержит в себе обозначение технологий, открывших новое измерение в производстве моторов: прямой впрыск топлива, турбонаддув и полностью электронное управление.
Со временем прогрессивные технологические решения позволили компании Audi достичь совершенства в производстве дизельных двигателей и обеспечили марке с четырьмя кольцами невероятный успех на рынке. Технология TDI помогла раз и навсегда развеять традиционный стереотип «медленного, шумного и грязного» дизельного двигателя. Сегодня практически каждый автопроизводитель использует данную технологию при разработке своих дизельных силовых агрегатов.
«Двадцатилетие TDI — это 20 лет прогресса и усовершенствований, спортивной мощи и эффективности, — говорит Михаэль Дик, директор по техническим разработкам Audi AG. — Технология TDI является одним из ключевых факторов, способствующих продвижению нашего бренда в премиум-сегменте. Это наиболее успешная разработка в области повышения эффективности силовых агрегатов, по характеристикам мощности и экономии топлива ей нет равных».
Рихард Баудер, отец технологии TDI, и сегодня возглавляет направление разработки дизельных двигателей в Audi. По его словам, программа создания новых моторов стартовала в 1976 году, когда в памяти еще были свежи воспоминания о топливном кризисе 1973 года. «Нашей целью было создание двигателя внутреннего сгорания, потребляющего как можно меньше топлива. Мы перебрали все мыслимые и немыслимые варианты и концепции, которые можно было бы применить для дизельного двигателя, а в процессе анализировали и совершенствовали разнообразные методы впрыска и сгорания топлива. Одним из наиболее значительных наших прорывов стала разработка топливной форсунки с двумя пружинами, что обеспечило возможность предварительного впрыска небольшого количества топлива. Результатом было более равномерное сгорание и снижение шума двигателя — фундаментальные преимущества для легковых автомобилей».
Первый двигатель TDI с самого начала имел большой успех. Когда он устанавливался на Audi 100 третьего поколения, пятицилиндровый мотор объемом 2461 куб. см позволял развивать мощность 120 л.с. (88 кВт) и крутящий момент 265 Нм при 2250 об./мин. Подача топлива в камеры сгорания происходила при помощи топливного насоса высокого давления распределительного типа.
Передовое достижение: максимальная скорость почти 200 км/ч, расход топлива — 5,7 л/100 км
После запуска двигателя в серийное производство на Audi 100 Avant в конце 1989 года, его впечатляющие характеристики ознаменовали начало новой эры. В то время дизельные двигатели ценились за свою экономичность и надежность, но их главным недостатком была нерасторопность. Однако благодаря способности двигателя обеспечивать максимальную скорость почти 200 км/ч, автомобиль Audi 100 2.5 TDI проложил себе дорогу в мир скоростных туринг-седанов. Впечатляющие характеристики разгона с места и крайне низкий расход топлива (5,7 литра на 100 км) позволили новому мотору стать одной из самых передовых разработок того времени.
Триумф ждал двигатели TDI от Audi и в среднем классе. Начиная с 1991 года, модель Audi 80 оснащалась четырехцилиндровым двигателем объемом 1,9 литра, который развивал мощность 90 л.с. (66 кВт) и крутящий момент 182 Нм. Четыре года спустя появилась его модернизированная версия мощностью 110 л.с. (81 кВт). Увеличения мощности удалось достичь главным образом благодаря использованию турбонагнетателя новой конструкции. Нагнетатель с изменяемой геометрией турбины (VTG) позволял распределять крутящий момент равномернее и быстрее даже при раскрутке двигателя с очень низких оборотов.
В 1993 году компания Audi полностью перевела свою программу разработки дизельных двигателей на технологию TDI, после чего в 1994 году, был сделан еще один шаг вперед: мощность пятицилиндрового двигателя удалось увеличить до 140 л.с. (103 кВт). В серийное производство была запущена шестиступенчатая модель коробки передач, а двигатель TDI был впервые совмещен с системой постоянного полного привода — так возник автомобиль TDI quattro. С крутящим моментом 290 Нм при 1900 об./мин, максимальной скоростью 208 км/ч и разгоном с места до 100 км/ч за 9,9 секунды этот автомобиль практически сразу стал сенсацией. Телевизионный ролик, в котором звучал ставший знаменитым вопрос «Где же топливный бак?», принес ему всеобщую славу: автомобиль Audi A6 TDI покрывал расстояние до 1300 километров на одном баке топлива.
1997 год: двигатель V6 TDI впервые устанавливается на легковом автомобиле
В 1997 году компания Audi в очередной раз произвела революцию в автомобилестроении, представив первый двигатель V6 TDI, установленный на легковом автомобиле. Благодаря использованию четырех клапанов на цилиндр — еще одно инновационное решение — этот двигатель объемом 2,5 литра развивал мощность до 150 л.с. (110 кВт) и крутящий момент 310 Нм. Двумя годами позже дебютировал первый V8 TDI от Audi. В автомобиле Audi A8, оснащенном этим двигателем, также была применена революционная технология — система непосредственного впрыска топлива common rail. Двигатель объемом 3,3 литра развивал мощность 224 л.с. (165 кВт) и крутящий момент 480 Нм. Максимальная скорость 242 км/ч и низкий уровень шума сделали автомобили с двигателем TDI еще более привлекательными.
Другое важное технологическое решение было разработано для четырехцилиндрового двигателя. В 2000 году новая система впрыска высокого давления (2050 бар) с интегрированными элементами насос/форсунка обеспечила увеличение мощности до 115 л.с. (85 кВт), а, впоследствии — до 130 л.с. (96 кВт).
В 2001 году Audi снова устанавливает рекорд, на этот раз — в компакт-классе: модели Audi A2 1,2 TDI удалось достичь среднего расхода топлива 2,99 литра/100 км. Компактный Audi A2 с облегченным алюминиевым кузовом был оснащен трехцилиндровым дизельным двигателем с рабочим объемом 1,2 литра. Разработанный на основе своего более крупного собрата, двигателя 1,4 TDI, он развивал мощность 61 л.с. (45 кВт) и крутящий момент 140 Нм. Модель Audi A2 3L TDI стала первым в мире пятидверным автомобилем с расходом топлива менее трех литров на 100 километров, причем аналогов не существует и по сей день. В 2003 году линейка двигателей Audi пополнилась новым 2,0 TDI, более мощным кузеном TDI.
Новое поколение: двигатель 3,0 TDI
Компания Audi активно разрабатывала технологии и для больших двигателей. Представленный в 2003 году мотор V8 объемом 4,0 литра, развивавший мощность 275 л.с. (202 кВт), предвосхитил некоторые технические элементы нового поколения двигателей. Первый представитель этого семейства появился годом позже. Это был новый V6 TDI с рабочим объемом 3,0 литра. Его отличительные признаки — угол развала цилиндров 90 градусов, расстояние между цилиндрами 90 мм, цепной привод распределительного вала сзади — стали теперь стандартными характеристиками нового семейства двигателей Audi.
Трехлитровый двигатель мощностью 224 л.с. (165 кВт) был оснащен системой непосредственного впрыска топлива на основе технологии common rail и инновационными пьезо-форсунками. Они способны впрыскивать топливо очень малыми порциями и посредством очень быстрого открывания и закрывания могут многократно в течение всего рабочего цикла подавать в камеры сгорания топливо в виде раздельных предварительных, основных и последующих впрысков. Когда на пьезо-кристаллы подается электрический ток, они слегка расширяются. Расширение происходит почти мгновенно, за долю миллисекунды. В форсунке несколько сотен мельчайших пьезо-дисков расположеных один над другим, и энергия роста этого «штабеля» кристаллов передается непосредственно игле форсунки.
Таким образом, пьезо-форсунки способны производить точно регулируемые импульсы давления и поддерживать равномерный процесс сгорания, что позволило понизить рабочий шум двигателя до уровня бензиновых агрегатов. Другим новшеством стал сажевый фильтр для очистки отработавших газов. В 2007/2008 годах новый четырехцилиндровый двигатель 2.0 TDI был также оснащен системой common rail с пьезо-форсунками. В 2009 году эта технология стала использоваться для всех дизельных двигателей.
Рихард Баудер, возглавляющий в Audi направление разработки дизельных двигателей, не скрывает гордости, подводя итог достигнутых на сегодняшний день успехов: «В 1989 году мы начали с давления впрыска 900 бар; сегодня мы уже на уровне 2000 бар. За это время наши двигатели TDI набрали более 100 процентов мощности и 70 процентов крутящего момента при заданном рабочем объеме. В то же время, содержание вредных веществ в отработавших газах снижено на 98 процентов». За последние 20 лет был достигнут впечатляющий прогресс в развитии технология TDI, за это время компания Audi произвела более пяти миллионов таких двигателей. Если рассматривать все существующие модели, то сейчас каждый второй автомобиль, производимый в Европе, имеет двигатель, основанный на принципе TDI.
Двигатели TDI, предлагаемые компанией Audi на рынке в настоящее время, обладают идеально сбалансированными характеристиками: экологической безопасностью и эффективностью, надежностью и техническим совершенством, удобством в эксплуатации и мощностью. В автоспорте, который по праву может считаться самым жестким испытательным полигоном, они демонстрируют на практике, насколько тесно связаны в Audi эффективность и динамичность.
Гоночный автомобиль Audi R10 TDI, дизельный двигатель V12 которого выдает мощность более 650 л.с. (480 кВт), с 2006 года три раза подряд завоевывал победу в гонках «24 часа Его преемник, спорткар Audi R15 TDI с дизельным двигателем V10, сразу начал занимать верхние строчки рейтингов после своего первого появления на гоночной трассе в 2009 году.
В мире серийных автомобилей двигатели TDI от Audi также не знают себе равных по мощности. Топовая версия модели Audi Q7 оснащена мощнейшим в мире серийным дизельным мотором. Двигатель V12 TDI с рабочим объемом 6,0 литров выдает 500 л.с. (368 кВт) мощности и 1000 Нм крутящего момента, наделяя большой SUV характером спортивного автомобиля.
Двигатель 2,0 TDI мощностью 170 л.с. (125 кВт) и с крутящим моментом 350 Нм — еще один мотор Audi со спортивным характером. Он позволяет сочетать в автомобиле мощность, динамичность и особую утонченность, придавая моделям Audi TT и TT Roadster особую привлекательность. Облегченные конструкции кузова этой модельной серии, состоящие в основном из алюминия, улучшают их и без того превосходные драйверские характеристики. Audi TT Coupe, оснащенный постоянным полным приводом quattro, разгоняется с нуля до 100 км/ч за 7,5 секунды и достигает максимальной скорости 226 км/ч. При этом он в среднем обходится всего 5,3 литра дизельного топлива на 100 км.
Дальнейшее улучшение показателей расхода топлива: технологии на основе платформы модульного повышения эффективности
Дизельные двигатели в силу своей природы особенно эффективно используют содержащуюся в топливе энергию, а технологии, разработанные на основе платформы модульного повышения эффективности Audi, позволяют и далее совершенствовать это качество. Подсистемы двигателя с программным управлением (например, топливный насос, регулируемый в зависимости от текущих потребностей в топливе) потребляют меньше энергии. Высокотехнологичные методы производства позволяют снизить трение внутри двигателя. Например, при изготовлении многих двигателей TDI используются лазерные лучи, с помощью которых можно идеально выровнять траектории движения цилиндров. Это позволяет продлить срок службы, снизить расход масла и уменьшить нагрузки на поршневые кольца, что приводит к уменьшению трения и, соответственно, сокращению расхода топлива.
Помимо двигателей, свой вклад в повышение эффективности вносят система «старт-стоп» и система рекуперации. Той же самой цели служат многие другие технические элементы автомобиля: облегченная конструкция кузова из алюминия и светодиодные фары, высокоэффективная система кондиционирования воздуха и функция расчета экономичного маршрута в навигационной системе.
Благодаря широкому применению передовых технологий, в программе производства Audi сейчас насчитывается 33 модели с уровнем выбросов CO2 менее 140 грамм на километр и практически все из них оснащены двигателями TDI. Они демонстрируют образцовые показатели экономии топлива. Двигатель 2.0 TDI модельной серии A4 выдает мощность 136 л.с. (100 кВт) и при этом довольствуется всего 4,6 литра топлива на 100 км, что эквивалентно содержанию CO2 в выхлопе на уровне 119 грамм/км.
Двигатель 1,6 TDI, который добавится к модельной серии A3 в 2010 году, развивает мощность 105 л.с (77 кВт), а потребляет всего 3,8 литра топлива на 100 километров, что соответствует всего 99 граммам CO2 на километр.
В ходе недавнего автопробега Audi Efficiency Challenge A to B — марафона по Европе с общей длиной маршрута более 4182 километров — хорошо себя зарекомендовали еще два четырехцилиндровых двигателя. Это мотор Audi A3 1,6 TDI, который потребляет всего 3,3 литра на 100 км и двигатель Audi A4 2,0 TDI с расходом 4,4 литра на 100 км. Такие испытания на выносливость традиционны для Audi: даже самые первые модели Audi 100 TDI пересекали континент, демонстрируя сенсационно низкие показатели расхода топлива наряду с большим запасом хода без дозаправки.
Следующий шаг: экологически чистый Audi clean diesel
Даже через 20 лет после выпуска на рынок технологии TDI компания Audi продолжает укреплять лидерские позиции и готова встретить будущее во всеоружии. Инновационная технология производства экологически чистых дизельных двигателей clean diesel обеспечивает еще более глубокую очистку отработавших газов путем усиленного преобразования оксидов азота в безвредные азот и воду. Двигатель 3,0 TDI clean diesel уже соответствует самым строгим нормативам по содержанию вредных веществ в выхлопе, действующим в Соединенных Штатах, а также ограничениям стандарта Euro 6, введение которого запланировано на 2014 год. Сегодня этот двигатель уже устанавливается на Audi Q7 и Audi A4.
В среднесрочной перспективе компания Audi делает ставку на биологические виды топлива, например, sunfuel — синтетическое топливо, получаемое из биологического сырья. При производстве таких видов топлива используются остатки растений, обладающих высокой энергоемкостью, а не только их плоды, как это происходит при выработке существующих сегодня разновидностей биотоплива. При сгорании растения выделяют ровно столько оксида углерода, сколько они получили из атмосферы в процессе роста. Параллельно Audi продолжит работу над дальнейшим снижением расхода топлива: запланировано снижение расхода топлива к 2012 году по сравнению с уровнем 2007 года. Потенциал, заложенный в технологии TDI, еще далеко не исчерпан. Уникальная концепция двигателя позволила Audi за прошедшие 20 лет проделать потрясающе успешный путь, и он обязательно будет продолжен в следующем десятилетии.
Источник