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Los motores de combustión de Audi

Los motores de combustión de Audi

Los motores en V aparecieron hace 29 años

Por Motorpoint
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lunes 05 de junio de 2017, 12:57h

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).

Audi y Porsche colaboran estrechamente en el desarrollo de motores: ambas marcas emplean los potentes y eficientes motores V6 y V8 de gasolina en sus modelos.

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.

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.

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 3.0 TDI

Los ingenieros de Audi han evolucionado intensivamente el nuevo motor 3.0 TDI en muchos aspectos. En los nuevos Audi A5 y Q5, el V6 genera una potencia de 210 kW (286 CV) y un par máximo de 620 Nm (esta versión todavía no se comercializa, por lo que no está sujeta a la directiva 1999/94/EC), este último entre 1.500 y 3.000 rpm.

El seis cilindros tiene una cilindrada de 2.967 cm3 (diámetro x carrera 83,0 x 91,4 mm). Al igual que en todos los motores en V de Audi, sus bancadas de cilindros forman entre sí un ángulo de 90 grados. Dentro del cárter, realizado en fundición de hierro con grafito vermicular, se instala un árbol de equilibrado para reducir vibraciones y mejorar la acústica.

El turbocompresor del motor 3.0 TDI funciona con una presión de soplado relativa de 2,3 bar. La turbina de geometría variable (VTG) está diseñada para funcionar con flujos de aire muy bajos. El sistema de recirculación de gases de escape de baja presión (EGR) recupera el gas únicamente tras su paso por el filtro de partículas, y lo envía a través de un radiador, para posteriormente impulsar la turbina con la máxima corriente de aire posible cuando se funciona con cargas medias y altas.

El V8 4.0 TDI

Con una potencia de 320 kW (435 CV) y 900 Nm de par máximo entre 1.000 y 3.250 rpm, el 4.0 TDI es el V8 diésel más potente de Audi. Su cilindrada es de 3.956 cm3, con las mismas cotas internas que el motor V8 (diámetro x carrera: 83,0 x 91,4 mm).

Acelera al Audi SQ7 de 0 a 100 km/h en 4,8 segundos, y la velocidad máxima está limitada electrónicamente a 250 km/h. En el ciclo NEDC, sin embargo, consume sólo 7,6 – 7,2 litros de combustible por cada 100 km, con unas emisiones de CO2 de 198 – 189 g/km.

El 4.0 TDI está diseñado como un motor biturbo con sobrealimentación secuencial. Cada uno de los turbocompresores suministra aire a ambas bancadas de cilindros. Como es característico en los motores en V de Audi, los turbocompresores se encuentran situados en el interior de la V que forman las bancadas, de forma que el corto recorrido del flujo de gases contribuye a una respuesta espontánea.

Ambos turbocompresores cuentan con una turbina de geometría variable y generan una presión relativa de hasta 2,4 bar. Están controlados por el sistema Audi valvelift system (AVS): unos actuadores electromagnéticos desplazan unos manguitos en los árboles de levas para conectar una o las dos válvulas de escape en cada cilindro.

El nuevo 3.0 TFSI

Con el nuevo 3.0 TFSI, Audi continúa la historia de éxito de sus motores de gasolina. El V6 turboalimentado combina rendimiento –altas prestaciones, respuesta espontánea, gran empuje desde bajas revoluciones y un sonido característico– con nuevos niveles de eficiencia. Desarrollado en Neckarsulm, el motor debutó en los nuevos modelos S, pero también se montará en vehículos de la clase superior, incluyendo el nuevo Audi A8.

El turbocompresor del nuevo 3.0 TFSI funciona de acuerdo al principio twin scroll: los conductos de escape de las dos bancadas de cilindros dirigen el aire por separado en el colector de escape y hasta la carcasa del turbo, fusionándose únicamente delante de la turbina. Esta tecnología evita las posibles interacciones entre los dos flujos de gases de escape, contribuyendo a una inmediata respuesta y un poderoso empuje.

El turbocompresor se sitúa entre la V a 90 grados que forman las dos bancadas de cilindros, con el lado de escape en el interior y el de admisión en la parte exterior. Una disposición que permite un diseño compacto y cortos recorridos para el flujo de gases, lo que minimiza las pérdidas. El 3.0 TFSI responde así de forma directa y espontánea a los movimientos del pedal del acelerador.

El 2.9 TFSI

Con el nuevo 2.9 TFSI, Audi recoge la herencia del legendario 2.7 V6 de altas prestaciones. Este último entregaba 280 kW (380 CV) en el primer Audi RS 4 Avant (comercializado entre los años 2000 y 2001). El nuevo motor supera en gran medida al anterior, con sus 331 kW (450 CV) de potencia y un par máximo de 600 Nm desde 1.900 a 5.000 rpm (consumo combinado: 9,6 – 8,7 l/100 km; emisiones combinadas de CO2: 224 – 197 g/km), catapultando al nuevo Audi RS 5 de 0 a 100 km/h en apenas 3,9 segundos, con una velocidad máxima que –opcionalmente– puede ampliar la limitación electrónica a 280 km/h.

El nuevo motor de seis cilindros de altas prestaciones de Audi deriva directamente del 3.0 TFSI. Debido a las mayores fuerzas en el interior, la carrera se ha acortado 3 mm hasta los 86 mm. De cara a la robustez se ha aumentado el diámetro de los cojinetes principales del cigüeñal en 2 mm. Los componentes tecnológicos más importantes son los mismos para ambos motores: el cárter de aluminio con camisas de cilindros de acero, el nuevo proceso de combustión TFSI con el inyector en posición central y la gestión térmica con los colectores de escape integrados en las culatas.

Los modelos Audi g-tron con Audi e-gas

Audi está ampliando de forma gradual su oferta de modelos g-tron: el A3 Sportback g-tron (consumo de GNC: 3,6 – 3,3 kg/100 km; consumo combinado de combustible: 5,5 – 5,1 l/100 km; emisiones combinadas de CO2 en modo GNC / modo gasolina: 98 – 89 / 128 – 117 g/km) se unirá a principios del verano de 2017 al A4 Avant g-tron (consumo de GNC: 4,4 – 3,8 kg/100 km; consumo combinado de combustible: 6,5 – 5,5 l/100 km; emisiones combinadas de CO2 en modo GNC / modo gasolina: 117 – 102 / 147 – 126 g/km) y al A5 Sportback g-tron (consumo de GNC: 4,3 – 3,8 kg/100 km; consumo combinado de combustible: 6,4 – 5,6 l/100 km; emisiones combinadas de CO2 en modo GNC / modo gasolina: 115 – 102 / 144 – 126 g/km). Si se emplea como combustible el Audi e-gas, las emisiones de CO2 quedan equilibradas, ya que durante la producción absorbe exactamente la misma cifra que emite el coche.

El motor turbo capaz de funcionar con GNC entrega una potencia de 125 kW (170 CV). Su par máximo de 270 Nm está disponible a partir de 1.650 revoluciones por minuto. Un control electrónico reduce la elevada presión del gas natural comprimido (GNC) que llega desde el depósito a 200 bar hasta unos 5 – 10 bar, que es la presión a la que debe trabajar en el motor.

Esta función de control de la presión se maneja de forma dinámica y precisa en base a la potencia requerida por el conductor. La presión correcta siempre está presente en la línea de suministro de gas y en las válvulas del inyector: baja presión para una conducción eficiente a velocidad moderada; y elevada presión para una mayor entrega potencia y par.

El mismo concepto sirve de base al Audi A4 Avant g-tron. Su motor 2.0 TFSI también logra una aceleración de 0 a 100 km/h en 8,4 segundos con la transmisión S tronic, mientras la velocidad máxima queda fijada en 221 km/h. Con cambio manual, la aceleración de 0 a 100 km/h se cubre en 8,5 segundos y la velocidad punta sube hasta 223 km/h. Las cifras relativas al consumo y las emisiones son prácticamente las mismas que en el A5 Sportback g-tron: con el cambio opcional S tronic, el gasto de GNC es de 3,8 kg/100 km, con unas emisiones de 109 g/km de CO2. En modo gasolina, los niveles son los siguientes: 5,5 l/100 km y 126 g/km (S tronic); 6,0 l/100 km y 136 g/km (manual).

Tecnología mild hybrid

Audi está avanzando con la electrificación de sus sistemas de propulsión en muy diversos frentes. A mediados de 2017, los nuevos vehículos de hibridación ligera mild hybrid (MHEVs) se empezarán a unir a la gama actual. La próxima generación de la berlina de lujo, el Audi A8, llevará a bordo esos sistemas de hibridación ligera (en la versión de 48 voltios), independientemente del tipo de motor.

La nueva tecnología es válida para interactuar tanto con motores de gasolina como diésel y, por ejemplo, puede reducir el consumo de un propulsor V6 de gasolina hasta en 0,7 litros por cada 100 kilómetros recorridos, siguiendo los patrones del ciclo de homologación europeo NEDC. A diferencia de otras tecnologías eficientes dentro del motor, la tecnología MHEV incrementa el confort de marcha, pues permite conseguir una conducción por inercia silenciosa en un amplio rango de velocidades, hasta un máximo de 160 km/h.

Audi ofrece la hibridación ligera (MHEV) en dos variantes. Para los motores de cuatro cilindros se basan en el sistema eléctrico familiar de 12 voltios. Por su parte, los motores de seis y ocho cilindros, así como las unidades W12, recibirán un nuevo sistema de 48 voltios que, generalmente, se utiliza como sistema eléctrico principal del vehículo. En especial, esta tecnología ofrece muchos modos de hacer la conducción más eficiente, más deportiva y más confortable en el futuro.

La marca ha demostrado el gran potencial del sistema MHEV con su Audi Q8 sport concept, que hizo su debut en el Salón del Automóvil de Ginebra 2017. Situado entre el cigüeñal y la transmisión, el alternador de arranque tiene una potencia de 20 kW y 170 Nm. Durante la deceleración, el potente sistema MHEV puede recuperar una gran cantidad de energía y alimentar de nuevo con ella a la batería de iones de litio. A bajas velocidades, el sistema puede propulsar el SUV deportivo por sí mismo. Complementada por la propulsión del motor de combustión interna, un 3.0 TFSI, se consigue un total de hasta 700 Nm de par.

El sistema de 48 voltios del Audi Q8 sport concept lleva un compresor eléctrico (EPC), además del alternador de arranque integrado. Este compresor reduce el tiempo de respuesta del turbo y permite tener un único turbo de doble entrada, grande y potente. Con una potencia de 350 kW (476 CV), el concept car acelera de 0 a 100 km/h en 4,7 segundos y alcanza una velocidad máxima de 275 km/h. El sistema MHEV reduce el consumo de combustible en, aproximadamente, un litro por cada 100 kilómetros recorridos.

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