Cómo funciona un motor V de Audi, 29 años de desarrollo

Por Javier Mota - 2017/06/05

Potencia versátil: 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. Durante su desarrollo, los ingenieros de Audi también tuvieron en cuenta la futura hibridación para sistemas de alto o bajo voltaje.

Por tanto, este motor está preparado para la utilización de un alternador accionado por correa, o para un compresor eléctrico.

Aunque el nuevo seis cilindros comparte diámetro (84,5 mm) y carrera (89,0 mm) con el anterior motor sobrealimentado por compresor, la distancia entre cilindros aumenta en 3 mm hasta los 93 mm. Con sus 2.995 cm3, el V6 turbo rinde 260 kW (354 CV) de potencia (consumo combinado: 8,5 – 7,3 l/100 km; emisiones combinadas de CO2 : 195 – 166 g/km).

A 1.370 rpm ya alcanza su par máximo de 500 Nm, que permanece constante hasta las 4.500 rpm. En los nuevos Audi S4, S5 Coupé y S5 Sportback, consume apenas 7,3 litros de combustible cada 100 km en el ciclo NEDC, con una emisiones equivalentes de CO2 de 166 g/km.

Como versión más deportiva de la familia Audi Q5, la nueva Audi SQ5 con este motor (consumo combinado: 8,5 – 8,3 l/100 km; emisiones combinadas de CO2: 195 – 189 g/km) hace gala más que nunca de la versatilidad de una SUV con prestaciones deportivas y un alto nivel de eficiencia.

La aceleración de 0 a 100 km/h se completa en 5,4 segundos, mientras que la velocidad máxima está limitada electrónicamente a 250 km/h. En el ciclo NEDC, el nuevo Audi SQ5 3.0 TFSI consume sólo 8,3 litros de combustible cada 100 km, lo que equivale a unas emisiones de CO2 de 189 g/km.

La característica definitiva para la eficiencia del motor TFSI es el nuevo ciclo B de combustión de Audi (ver sección Efectos de la sinergia en el Grupo: la estrategia para motores en V), una evolución del ciclo Miller.

En el colector de admisión, las válvulas se cierran antes de que el pistón alcance su punto muerto inferior. Este tiempo de apertura inusualmente corto mantiene el flujo de gas fresco comparativamente pequeño, creando artificialmente un desplazamiento menor.

Cuando el pistón retrocede nuevamente tras alcanzar el punto muerto superior, la fase de compresión comienza más tarde que en un motor convencional. Esto permite una relación de compresión elevada de 11,2:1, por lo que la combustión tiene lugar en una cámara relativamente pequeña.

En comparación con la fase de compresión, la fase de expansión se alarga, con lo que la mayor expansión del gas aumenta la eficiencia.

Audi completa el ciclo Miller con tecnologías innovadoras: el turbocompresor introduce aire en los cilindros con hasta 1,5 bar de sobrepresión. El sistema common-rail inyecta el combustible en la cámara de combustión a una alta presión de 250 bar, lo que garantiza una pulverización homogénea y, por lo tanto, una propagación uniforme del frente de llama. Debido a que el inyector se encuentra situado en el centro de la cámara de combustión, los desarrolladores han diseñado una geometría en la zona de las válvulas de admisión que, junto a la forma de los conductos de entrada de aire de admisión, genera un remolino que enfría las paredes de la cámara. Esto evita el fenómeno de autoencendido o detonación, lo que permite a Audi utilizar una alta relación de compresión en sus motores TFSI. La calidad de la combustión, la eficiencia termodinámica y, por lo tanto, la eficiencia del motor, también mejoran.

Cada uno de los cuatro árboles de levas del motor 3.0 TFSI se pueden ajustar en un ángulo de cigüeñal de hasta 50 grados.

Para cargas altas, el sistema Audi valvelift system de dos etapas retrasa el cierre de las válvula de admisión, aumentando el tiempo que permanecen abiertas de 130 a 180 grados de giro del cigüeñal, mientras que al mismo tiempo también aumenta la alzada de las válvulas de 6 a 10 mm. La carga en el cilindro aumenta así considerablemente, lo que permite al 3.0 TFSI ganar revoluciones de forma poderosa y con un empuje exuberante.

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.

Gracias a una profunda evolución, el potente motor V6 de aluminio apenas pesa 172 kilogramos. El bloque, fabricado en aleación de aluminio y silicio mediante el método de fundición por colada en arena, integra las camisas de los cilindros de acero con un grosor de 1,5 mm.

El denominado diseño “deep-skirt” extiende las paredes del bloque de los cilindros hacia abajo, lo cual también ayuda al ahorro de peso. En combinación con los nuevos segmentos diseñados para los pistones de aluminio, se reduce la fricción.

El montaje del motor V6 en la planta húngara de Györ utiliza el método de rectificado de placa para evitar tensiones en la culata durante su instalación.

La gestión térmica también contribuye a los elevados niveles de eficiencia. El bloque y la culata tienen circuitos de refrigeración individuales, que pueden desconectarse del resto del circuito de refrigeración del motor V6 individualmente. En un arranque en frío, la bomba de agua desconecta el flujo de refrigerante a través del motor, activándolo de nuevo cuando se alcanza la temperatura adecuada, incluyendo el tramo del circuito individual del bloque de cilindros. Este último sólo se activa cuando se alcanza el límite de temperatura marcado. El colector de escape está integrado en la culata y también cuenta con refrigeración, lo que ayuda al motor a calentarse rápidamente. Esta tecnología permite reducir la temperatura del escape una vez que el motor está caliente, lo que reduce significativamente el consumo de combustible, especialmente cuando se conduce de forma deportiva. El convertidor catalítico de tres vías está localizado muy cerca del motor, por lo que alcanza su temperatura de funcionamiento muy pronto.

El mismo principio se aplica para el filtro de partículas, que Audi introducirá en el A5 Coupé 2.0 TFSI a mediados de año (consumo combinado: 6,5 – 5,1 l/100 km; emisiones combinadas de CO2: 148 – 117 g/km), y que posteriormente irá extendiéndose a más modelos de la gama.

Otras soluciones de alta tecnología contribuyen a la alta eficiencia del nuevo 3.0 TFSI. La bomba de aceite de caudal variable totalmente ajustable sólo acumula tanta presión como sea necesaria en cada momento.

La potencia requerida para el accionamiento de la distribución por cadena se ha reducido gracias a un nuevo concepto.

El cigüeñal acciona el árbol de equilibrado situado en una posición muy baja en la V que forman los cilindros a través de engranajes. Desde aquí, las cadenas mueven los cuatro piñones de los árboles de levas, que tienen una forma ligeramente oval para compensar los picos de potencia y asegurar un funcionamiento suave. El eje de equilibrado gira sobre rodamientos de rodillos de baja fricción.



Javier Mota

Javier Mota es un periodista digital especializado en la industria automotriz con experiencia en todos los medios; prensa escrita, televisión, radio e internet. En Autoproyecto.com dirige la cobertura de las noticias, los Auto Shows más importantes del mundo y realiza pruebas de manejo en video y en forma escrita. Ha compartido sus conocimientos en programas nacionales de televisión y radio como Sirius XM Radio, NBC Telemundo y CNN en Español. Fue el primer periodista hispano elegido al Jurado del North American Car and Truck of the Year Awards.

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