La Audi A3 Sportback: i motori TFSI
|
1.2 TFSI
|
1.2 TFSI
S tronic
|
1.4 TCNG
|
1.4 TFSI
|
1.4 TFSI
con COD
|
1.8 TFSI
S tronic
|
kW (CV)
|
77 (105)
|
77 (105)
|
81 (110)
|
90 (122)
|
103 (140)
|
132 (180)
|
Nm/
giri
|
175/
1.400 - 4.000
|
175/
1.400 - 3.500
|
200/
1.500 - 3.700
|
200/
1.400 – 4.000
|
250/
1.500 – 3.500
|
250/
1.250 – 5.000
|
Vmax/km/h
|
193
|
193
|
193
|
203
|
213
|
232
|
0 - 100/s
|
10,5
|
10,5
|
11,4
|
9,5
|
8,4
|
7,3
|
l/100 km
|
4,9
|
5,0
|
3,6 kg
|
5,3
|
4,8
|
5,6
|
CO2/g/km/h
|
114
|
115
|
99
|
123
|
112
|
130
|
La sigla TFSI designa la combinazione tra iniezione diretta di benzina e sovralimentazione. L’interazione tra le due tecnologie dà come risultato una potenza e coppia maggiori e consumi inferiori.
Il 1.2 TFSI
Il primo dei motori a benzina è il 1.2 TFSI, radicalmente rielaborato, che andrà a completare in un secondo momento la gamma motori della nuova Audi A3 Sportback. Esempio perfetto della filosofia del downsizing, ha un peso molto contenuto: senza componenti aggiunti pesa, infatti, solo 99,6 chilogrammi. Il 1.2 TFSI ha quattro valvole per cilindro e una cilindrata di 1.197 cm3 (alesaggio x corsa 71,0 x 75,6 millimetri). Le fasce elastiche dei pistoni con le loro forze di preserraggio ridotte, i cuscinetti di banco e le bronzine delle bielle si caratterizzano per compattezza e attrito ridotto.
Il basamento in alluminio è dotato di un proprio circuito di raffreddamento separato dalla testata. Dopo l’avviamento una pompa dell’acqua a pressione controllata fa sì che l’acqua non circoli nel blocco motore; in questo modo il motore arriva rapidamente a temperatura. Il sistema Common Rail inietta il carburante nelle camere di combustione a una pressione massima di 150 bar. La pressione di sovralimentazione si sviluppa spontaneamente grazie a un attuatore elettrico che aziona la valvola waste-gate del compressore turbo in maniera rapida e precisa, contribuendo così a ridurre il consumo di benzina ai carichi parziali.
Il 1.2 TFSI eroga una potenza di 105 CV (77 kW) e sviluppa 175 Nm di coppia. Accelera la A3 Sportback da 0 a 100 km/h in 10,5 secondi e la porta fino a
193 km/h di velocità. Con cambio manuale i consumi si attestano, in media, a
4,9 litri ogni 100 chilometri, con emissioni di CO2 pari a 114 g/km.
Il 1.4 TFSI
Il 1.4 TFSI di 1.395 cm3 di cilindrata (alesaggio x corsa 74,5 x 80,0 millimetri) è stato radicalmente rielaborato. Il basamento è in alluminio pressofuso invece che in ghisa grigia come il precedente, e pesa solo 18 chilogrammi (invece di 33 chilogrammi). Altri accorgimenti, che riguardano ad esempio l’albero motore e le bielle, contribuiscono a contenere il peso del nuovo 1.4 TFSI a soli 107 chilogrammi. La riduzione di 21 chilogrammi comporta grandi vantaggi anche per la ripartizione del peso sugli assi.
Un’altra innovazione è il collettore dei gas di scarico integrato nella testata che porta velocemente a temperatura l’acqua di raffreddamento dopo l’avviamento a freddo; solo successivamente un termostato che si trova all’interno del nuovo modulo della pompa del refrigerante fa partire il raffreddamento del basamento. A pieno carico (ad esempio a velocità sostenute in autostrada) la camicia d’acqua abbassa la temperatura dei gas di scarico. In questo modo la miscela non deve più essere grassa e di conseguenza si riducono notevolmente i consumi.
I pistoni d’alluminio sono stati riconfigurati; i pistoni quasi a cielo piatto sono stati modificati per adattarsi perfettamente ai canali d’aspirazione, anch’essi di nuovo disegno. Il sistema di iniezione Common Rail opera con una pressione massima di 200 bar; gli iniettori a cinque fori possono effettuare fino a tre iniezioni per ogni ciclo di lavoro.
Il turbocompressore pesa 1,8 chilogrammi in meno rispetto al motore precedente. La nuova valvola wastegate elettrica è particolarmente rapida e precisa e migliora così nettamente la risposta del motore. Anche l’intercooler integrato nel condotto d’aspirazione (come nel 2.0 TDI) accelera la generazione della pressione di sovralimentazione.
L’attrito del 1.4 TFSI è diminuito del 20% rispetto al motore precedente. Le migliorie riguardano le fasce elastiche e il gioco nelle canne in ghisa grigia, i diametri ridotti dei cuscinetti principali dell’albero motore, le valvole più leggere e le cinghie dentate per la distribuzione e l’azionamento di gruppi ausiliari tarate sulla durata del motore. Contribuisce all’efficienza anche la pompa dell’olio a pressione variabile.
Come il 2.0 TDI anche il 1.4 TFSI ha un modulo di distribuzione con supporto dell’albero a camme a basso attrito, ma con la differenza che gli alberi qui sono direttamente integrati nel coperchio della testata. L’albero a camme di aspirazione è regolabile di 50 gradi dell’angolo di manovella.
Il nuovo 1.4 TFSI ha una potenza di 122 CV (90 kW) e una coppia di 200 Nm grazie a cui spinge la A3 Sportback da 0 a 100 km/h in 9,5 secondi e fino a
203 km/h di velocità massima. I consumi medi si attestano a 5,3 litri ogni 100 km (CO2: 123 g/km).
Nella seconda versione, che verrà lanciata in un secondo momento, il 1.4 TFSI avrà una potenza di 140 CV (103 kW) e una coppia di 250 Nm. La sua innovazione è il sistema “cylinder on demand” (COD), che ai carichi bassi e medi e in fase di rilascio esclude il secondo e il terzo cilindro. Il potente motore di
1,4 litri di cilindrata consuma in media 4,7 litri di carburante ogni 100 km, con emissioni di CO2 di soli 110 grammi al chilometro. Con 8,4 secondi per scattare da 0 a 100 km/h e una velocità massima di 213 km/h le prestazioni sono davvero autorevoli.
Il 1.4 TCNG
Nella nuova Audi A3 Sportback debutta un motore TCNG 110 CV (81 kW), appositamente calibrato per essere alimentato ad Audi e-gas. Per percorrere
100 km consuma solo 3,6 chilogrammi di metano o di Audi e-gas, il carburante che Audi produce internamente da fonti d’energia rinnovabili. Le emissioni di
CO2 allo scarico rimangono in entrambi i casi inferiori ai 100 grammi al km.
Ancor più interessante risulta il calcolo dei gas serra nel bilancio complessivo “well-to-wheel”, che include tutti i fattori dalla fonte alla ruota. Se alimentata con Audi e-gas, la A3 Sportback TCNG non emette CO2 che non sia stata precedentemente immagazzinata durante la produzione: il cerchio si chiude. Anche quando in una valutazione complessiva si considera il consumo di energia per la costruzione dell’impianto di e-gas e delle centrali eoliche, nel bilancio energetico complessivo le emissioni di CO2 rimangono sempre al di sotto dei 30 grammi al km.
Il motore si basa sul nuovo 1.4 TFSI. Modifiche sostanziali riguardano fra l’altro la testata e la sovralimentazione turbo; anche l’impianto di iniezione e il catalizzatore sono calibrati appositamente per il funzionamento a gas. Il
1.4 TCNG è un motore bivalente che, nonostante sia ottimizzato per funzionare a metano, vanta gli stessi dati di potenza e coppia anche con alimentazione a benzina. Quando la pressione all’interno del serbatoio di gas scende al di sotto di un certo limite, la gestione motore passa automaticamente all’alimentazione a benzina.
Se alimentata a gas, la Audi A3 Sportback TCNG ha un’autonomia superiore a 400 km, cui si aggiungono eventualmente altri 780 chilometri dell’alimentazione a benzina. Quindi la sua autonomia totale corrisponde all’autonomia di una Audi
A3 Sportback TDI. Due indicatori nel quadro strumenti visualizzano chiaramente il livello di entrambi i serbatoi. I bocchettoni di riempimento sono nascosti da uno sportellino comune.
Con l’Audi e-gas project il Marchio dei quattro anelli è la prima Casa automobilistica a livello mondiale che intende creare entro il 2013 una filiera di fonti d’energia sostenibile. I prodotti finiti sono l’idrogeno e l’Audi e-gas di sintesi. L’impianto di Audi e-gas attualmente in costruzione a Werlte (nell’Emsland, in Germania) viene alimentato con energia rinnovabile (p. es. energia eolica, energia solare).
Il 1.8 TFSI
Le molte soluzioni tecniche innovative del nuovo 1.8 TFSI, il propulsore attualmente più potente della nuova A3 Sportback, testimoniano la competenza maturata da Audi nell’ambito di sistemi high-tech. La curva di coppia è simile a quella di un motore TDI: la coppia massima di 250 Nm è disponibile già a 1.250 giri e rimane costante fino a 5.000 giri. La potenza è di 180 CV (132 kW).
Una grande innovazione del motore 1.8 TFSI è l’iniezione supplementare indiretta che si attiva ai carichi parziali e va ad integrare l’iniezione diretta di benzina FSI; inietta il carburante alla fine del condotto di aspirazione nella parte in cui si trovano le valvole tumble in modo che possa assumere un forte moto vorticoso insieme all’aria.La migliore preparazione della miscela riduce i consumi e le emissioni di particolato. L’iniezione diretta FSI con la pressione massima di 200 bar entra in azione all’avviamento e ai carichi più elevati.
Per quanto riguarda il riempimento delle camere di combustione gli ingegneri Audi hanno definito nuovi parametri. Gli alberi a camme di aspirazione e di scarico sono regolabili; sul lato di scarico l’“Audi valvelift system” varia l’alzata delle valvole in base al fabbisogno per ridurre al minimo le perdite dovute al ricambio della carica.
Due valvole a saracinesca, raggruppate in un unico modulo e azionate da un motore elettrico attraverso un ingranaggio elicoidale, comandano l’innovativo sistema di gestione termica. Fanno in modo che l’olio motore si scaldi rapidamente e regolano la temperatura del liquido di raffreddamento tra 85 e 107 gradi centigradi a seconda della situazione di marcia. In questo modo si ottiene il migliore compromesso tra attrito minimo e rendimento termodinamico elevato, qualsiasi siano le condizioni di carico e il regime del motore.
Come nel 1.2 TFSI e nel 1.4 TFSI, il collettore di scarico del 1.8 TFSI è integrato nella testata, circondato dall’acqua; questa soluzione riduce la temperatura dei gas di scarico e di conseguenza anche il consumo a pieno carico. Anche il turbocompressore è stato sviluppato ex novo e genera la pressione di sovralimentazione relativa di 0,8 bar in modo molto dinamico. Le sue caratteristiche principali sono una valvola wastegate elettrica, che regola la pressione d’alimentazione in modo particolarmente rapido e preciso, e una girante della turbina in una nuova lega in grado di resistere alla temperatura dei gas di scarico di 980 gradi.
Nonostante il ricorso a tutte queste nuove tecnologie il 1.8 TFSI pesa solo poco più di 140 chilogrammi, un valore cui contribuiscono anche gli spessori delle pareti leggermente ridotti rispetto al modello precedente nel basamento in ghisa grigia. Misurano infatti solo 3 millimetri circa e comportano un risparmio di peso di 2,4 chilogrammi. I pistoni sono in una nuova lega che presenta una maggiore resistenza. La coppa dell’olio è in plastica, un materiale molto leggero, e molte viti sono in alluminio.
Anche l’attrito interno è stato ridotto grazie a diverse soluzioni: un rivestimento innovativo delle camicie dei pistoni, un cuscinetto a rotolamento dei 2 alberi di equilibratura e il diametro ridotto dei cuscinetti principali dell’albero motore più leggero di 1,6 chilogrammi, dotato di 4 contrappesi. La pompa dell’olio regolata in base al fabbisogno consuma solo poca energia; un sistema elettrico d’alta precisione provvede al raffreddamento a spruzzo d’olio del cielo dei pistoni.
Queste le prestazioni del 1.8 TFSI nella versione con S tronic e trazione anteriore: da 0 a 100 km/h in 7,3 secondi; velocità massima 232 km/h; consumi medi di 5,6 litri ogni 100 km, equivalenti a 130 g/km di CO2.