Motorul VW TSI 1.4 l cu cilindri decuplabili

Motorul de 1.4 l TSI cu cilindri decuplabili face parte din familia motoarelor EA 211 care in comparație cu familia EA 111 are o serie de modificari importante.

Modificările familiei EA 211 în comparație cu familia EA 111 se referă in principal la urmatoarele:
● ciclu de ardere optimizat
● arbore cotit, bielă şi pistoane descărcate
● noua tehnologie cu 16-valve (toate motoarele din familia EA211 au patru supappe cilindru)
● integrarea turbosuflantei şi convertorului catalitic într-un modul, iar controlul turbosuflantei – cu by-pass
– se face de către un motor electric care permite un control rapid şi precis.
● distribuţie variabilă pentru ambii arbori cu came ,atât pentru admisie cât si pentru evacuare
● sistemul circuit dual cu două termostate este folosit – separat pentru blocul cilindrilor şi separat
pentru chiulasă. Volumul lichidului de răcire a fost redus simultan. Acest lucru şi controlul individual al
temperaturii ambelor circuite de răcire conduc la încălzirea mai rapidă a temperaturii de funcţionare a
motorului
● curea de distribuţie fără mentenanţă ,cureaua arborilor cu came a familiei motoarelor este o curea dinţată. Ea este planificată pentru întreaga viaţă datorită noilor tehnologii aplicate cum ar fi, de exemplu, armată cu fibre de sticlă
● galeria de evacuare este integrată în chiulasă
● bloc de aluminiu
● greutate mai mică
● parametri de montaj mai buni
● eficienţa mai înaltă a arderii într-o gamă largă a modurilor de conducere
● consum mai redus de carburant şi emisiuni mai reduse, nu numai de CO2 (CO2 mai redus cu până la 10 %)
● presiunea de ulei este controlată în două trepte de presiune diferite. La presiune redusă (la turaţie şi sarcină redusă), presiunea este reglată la 1.8 bar. În treapta de înaltă presiune,presiunea este în jur de 3.3 bar
● versiunea de bază cu elemente tehnice de extensie modulară ca ACT (active cylinder control- controlul activ al cilindrului) pentru optimizarea CO2. La toate motoarele din familia EA211, din care face parte și motorul de 1.4l , sunt rotite într-o parte cu ţevile galeriei de evacuare spre înapoi. Poziţia de montaj a motoarelor a variat considerabil. În timp ce familia de motoare EA111 cu motoare de 1.4 l sunt înclinate spre înainte şi sistemul de evacuare cu faţa la radiator, alte motoare pe benzină şi diesel au fost montate înclinate spre înapoi , şi sistemele de evacuare au fost montate spre peretele de etanşare dintre motor şi compartimentul pasagerilor.
Toate motoarele au acum o poziţie uniformă de montare.
Rotirea poziţiei de montare a motoarelor EA211 a fost făcută pe structura de bază ,necesară pentru dezvoltarea unei noi serii de motoare, ce este compatibilă cu strategia modulară. Avantajele acestei noi strategii modulare :
● de exemplu standardizarea conexiunilor cutiei de viteze, sistemului de răcire şi sistemului de evacuare
● dimensiuni compacte ale motorului
● reducerea lungimei frontale a motorului cu 50 mm prin montarea spre înapoi cu 12°, şi introducerea unei
concepţii compacte . In cele două imagini, de mai jos , se vede bine acest lucru :

Modularizarea familiei de motoare EA211

In continuare va voi prezenta sistemul activ de decuplare al cilindrilor al motorului TSI de 1.4 l de la Wolksvagen. In funcție de turație și sarcină sistemul acționează in mod automat pentru decuplarea cilindrilor 2 și 3 în scopul reducerii consumului de combustibil și a emisiilor poluante .
VW aplică acest sistem activ de dezactivare a cilindrului (ACT, Active Cylinder Management) produs în serie pentru motorul cu patru cilindri,este ,după cum susțin cei de la Wolkswagen, primul vehicul fabricat în lume cu astfel de sistem. Consumul de carburant scade cu până la 0.4 l/100 km (până la 1 l/100 km în traficul din oraş).

Modulul capacului chiulasei la acest motor este în spaţiul compatibil cu versiunea de bază,fără decuplarea cilindrilor .
Chiulasa prezintă un dublu pin pentru comutarea supapelor cilindrilor 2 şi 3 (doi pe fiecare cilindru – supapele de admisie şi evacuare). Arborii au caneluri şi elemente de came culisante sunt concepţie proprie VW. Dezactivarea cilindrilor 2 şi 3 la sarcini parţiale mici este obţinută prin deconectarea controlului supapei de către sistemul îmbunătăţit AVS (Audi Valve System) cu dublul pin pentru comutarea supapelor de admisie şi evacuare. Prin întreruperea cilindrilor 2 şi 3 se realizează reducerea pierderilor hidraulice , deconectarea făcându-se în domeniul turaţiei 1250 rpm la 4000 rpm. Eficienţă crescută a consumului motorului este o consecinţă a sarcinei cuplate la cilindrii 1 şi 4.

Alte imbunătățiri :
● reglajul arborilor cu came (de admisie și de evacuare ),
● acţionare integrată a pompei de carburant de înaltă presiune,
● acţionarea pompei de apă integrată ,rulmenţi cu role pe partea de acţionare ,
● moment de frânare redus când decelerezi,
● start-stop – o funcţiune comună a vehiculului . Toate acestea duc la o economie consum de carburant de 16 %

După ce cilindrii centrali au fost dezactivaţi prin comutarea camelor supapelor de admisie şi evacuare la ridicare zero, alimentarea cu aer a cilindrilor este închisă şi nici carburant nu este injectat şi ars. Cilindrii acţionează acum ca o pompă de aer care împing perna de aer atunci când pistonul se mişcă în sus. Mai târziu, când pistoanele se mişcă în jos, aerul comprimat acţionează ca un arc . Ambii cilindri din margine funcţionează cu o sarcină mai mare în această fază dar în zona unei eficienţe considerabil mai mari (energia este utilizată în manieră mai bună). Dacă ambii cilindri interiori ar fi deconectaţi numai de la injecţie şi aprindere iar supapele ar continua să asigure umplerea lor şi evacuarea, ar putea fi cauzate pierderi mult mai mari prin pompare.
Sistemul este cel mai eficient în traficul din oraş, funcţionarea cu doi cilindri este posibilă, asa cum am aratat mai inainte, numai în gama de turaţie 1250 – 4000 rpm.

În cele două imagini, de mai sus, se observă următoarele :
● comutarea ridicării supapei la "zero" prin deplasarea axială a axului împreună cu camele
● reglarea elementelor camelor cu canalul sub formă de Y
● mecanismul mecanic al cuplării prin folosirea unui pindublu electric care comută supapele – pinul de activare şi dezactivare al comutării supapei intră în canalul sub formă de Y- pentru deplasarea axială 6 mm a elementului camei.

Condiţii ,ce trebuie indeplinite concomitent, pentru funcţionarea motorului cu doi cilindri :
● turaţia motorului cuprinsă între 1250 şi 4000 rpm.
● momentul necesar al motorului ,efectiv în funcţie de turaţie ,este de până la 85 Nm (ceea ce reprezintă 42% din momentul motor maxim-200 Nm
● temperatura uleiului de la variatoarele arborilor cu came a atins minim 10° C
● controlul Lambda este activ

Gestiunea motorului – decuplarea selectivă a cilindrilor

Trecerea de la funcționarea în 4 cilindri la funcționarea în 2 cilindri ● Presiunea din colectorul de admisie este ridicată puțin in perioada trecerii la funcționarea in 2 cilindri. In același timp avansul la scânteie este micșorat.
● Gazele arse sunt evacuate din cilindri, iar apoi dupa închiderea supapelor de evacuare acestea sunt
dezactivate.
● Injecția combustibilului și aprinderea sunt dezactivate.
● Aerul proaspăt este admis in cilindri, iar după închiderea supapelor de admisie acestea sunt dezactivate.
● Cât timp funcționează în 2 cilindri, motorul opereazăcu avans la scânteie mărit. Avantajul funcționarii cu cilindri dezactivați

Trecerea de la funcționarea în 2 cilindri la funcționarea în 4 cilindri ● Supapele de evacuare sunt activate, iar aerul din cilindri dezactivați este evacuat.
● Amestecul in următorul ciclu de funcționare in 2 cilindri este imbogațit pentru a menține factorul lambda din gazele de evacuare la valoarea 1.
● Supapele de admisie sunt activate și deschise pentru a admite aerul in cilindri.
● Primul ciclu de aprindere a amestecului in cilindri dezactivați (2 și 3) se face cu avans redus la scânteie.
● Presiunea din colectorul de admisie este scăzută (clapeta de accelerație se închide), iar avansul la scânteie este mărit corespunzator. Sistemul acesta de decuplare a cilindrilor,care se face în mod automat în condițiile enumerate mai înainte, este foarte avantajos ,în mod deosebit pentru circulația în oraș, prin faptul că scad emisiile poluante și consumul de combustibil.