Audi S5 4.2 V8: 890 WHP, single turbo ir ZF8
Variklis, galvos, oro ir kuro keliai, transmisija bei slėgio valdymas šiame automobilyje suformuoti kaip viena sistema. Rezultatas – 890 WHP ir 720 lb-ft, arba maždaug 976 Nm, „Mainline ProHub“ stende. Standartinį tos pačios platformos automobilį matuojant šiame stende užfiksavome 60 HP skirtumą nuo gamintojo deklaruojamos galios, todėl šio projekto rezultatas yra apie 950 HP prie alkūninio veleno.
Atmosferinis 4.2 FSI perstatytas į 890 WHP single-turbo projektą: kaltinis variklis, RS5 galvos, RS4 įsiurbimas, sustiprinta kuro sistema ir ZF8 transmisija.
Pagrindiniai projekto duomenys
- 890 WHP / Mainline ProHub
- ≈950 HP / 976 Nm
- Garrett G42 / sustiprinta ZF8
Nuo gamyklinio S5 iki dabartinės konfigūracijos
Oro tiekimas
Gamyklinis pagrindas: Atmosferinis 4.2 FSI
Startline projektas: Garrett G42, 1250 HP klasės single turbo
Variklio vidus
Gamyklinis pagrindas: Serijiniai stūmokliai ir švaistikliai
Startline projektas: Kaltinio aliuminio stūmokliai ir sustiprinti švaistikliai
Galvos
Gamyklinis pagrindas: S5 4.2 galvos ir vožtuvų mechanika
Startline projektas: RS5 4.2 galvos, Supertech vožtuvai ir tvirtesnės spyruoklės
Kuro sistema
Gamyklinis pagrindas: Serijinis žemo ir aukšto slėgio tiekimas
Startline projektas: Brushless siurblys, Startline valdiklis, našesni HPFP plunžeriai, RS4 purkštukai ir metanolis
Transmisija
Gamyklinis pagrindas: Gamyklinė S5 transmisijos architektūra
Startline projektas: Integruota ZF8, sustiprintas hubas ir didesnė frikcinių elementų talpa
Valdymas
Gamyklinis pagrindas: Gamyklinis ECU
Startline projektas: Gamyklinis ECU ir atskiras Syvecs slėgio valdymas
890 WHP ir apie 950 HP prie alkūninio veleno
„Mainline ProHub“ stebuliniame stende automobilis pasiekė 890 WHP ir 720 lb-ft, arba 976 Nm. Pagal mūsų tame pačiame stende išmatuoto standartinio automobilio 60 HP atskaitą tai yra apie 950 HP prie alkūninio veleno.
Kaltinis variklio pagrindas priverstiniam oro tiekimui
Gamyklinis S5 4.2 FSI buvo sukurtas kaip atmosferinis variklis. Turbina kardinaliai pakeičia cilindro slėgio ir temperatūros apkrovas, todėl šiame projekte serijiniai stūmokliai pakeisti kaltinio aliuminio stūmokliais, o švaistikliai – didesnei apkrovai skirtais komponentais.
Kaltinis stūmoklis nėra tiesiog „stipresnė tokio pat dydžio detalė“. Skiriasi lydinio šiluminis plėtimasis, sienelių geometrija ir masė, todėl pagal konkrečias dalis parenkami darbiniai tarpai, tikrinamas išsikišimas, suspaudimo aukštis ir viso alkūninio mechanizmo balansas. Taip variklio apačia ruošiama realiam cilindro slėgiui, o ne vien teoriniam galios skaičiui.
RS5 4.2 galvos: didesnis oro pralaidumas ir paruošta vožtuvų mechanika
Naudojamos RS5 4.2 FSI galvos. Audi RS5 variklį apibūdina kaip aukštų sūkių 4.2 V8, gamykloje išvystantį 450 HP ties 8250 aps./min. – gerokai aukščiau už originalaus S5 4.2 354 HP paskirtį. Mūsų naudotų RS5 galvų įsiurbimo kanalų angos yra platesnės, todėl jos pasirinktos ne dėl pavadinimo, o dėl didesniam oro srautui palankesnės geometrijos.
Audi 4.2 FSI techninio mokymo medžiaga aukštų sūkių versijose nurodo didesnio skerspjūvio, oro pripildymui optimizuotus įsiurbimo kanalus, kitokias fazes ir ilgesnę vožtuvų atidarymo trukmę. Dokumentacijoje taip pat išskiriamos didesnės jėgos spyruoklės ir tvirtesnė vožtuvų mechanika. Tai paaiškina, kodėl RS šeimos galva yra geresnis pradinis taškas dideliam srautui nei serijinė S5 galva.
Galvose sumontuoti „Supertech“ vožtuvai ir tvirtesnės spyruoklės. Spyruoklių rezervas reikalingas ne vien didesniems sūkiams: slėgis įsiurbimo pusėje ir išmetimo priešslėgis papildomai veikia vožtuvus. Per silpna spyruoklė tokiomis sąlygomis gali prarasti tikslų vožtuvo sekimą dar nepasiekus mechaniškai leistino sūkių limito.
RS4 B7 įsiurbimo kolektorius ir tiesioginio įpurškimo purkštukai
Įsiurbimui panaudotas 2007 metų B7 RS4 lieto aliuminio kolektorius, kurį pritaikėme prie šio variklio. Audi techninėje medžiagoje RS4 kolektorius aprašomas kaip specialiai aukštų sūkių charakteristikai sukurtas pastovaus ilgio sprendimas – skirtingai nuo komfortinės 4.2 versijos, jame nėra dviejų ilgių perjungimo. Atmosferiniame RS4 tai perkelia prioritetą į srautą aukštesniais sūkiais; turbo projekte toks kolektorius tampa tvirta ir pralaidžia baze slėginiam orui paskirstyti į aštuonis cilindrus.
Tiesioginio įpurškimo purkštukai taip pat paimti iš B7 RS4. Audi dokumentacija aukštų sūkių 4.2 versijai aiškiai nurodo didesniam degalų poreikiui skirtus našesnius purkštukus. Šiame projekte jie dirba ne pavieniui, o kartu su atnaujinta žemo ir aukšto slėgio kuro sistemos dalimi.
Visa kuro grandinė: brushless siurblys, HPFP plunžeriai ir metanolis
Bake sumontuotas našesnis brushless kuro siurblys. Jam naudojamas mūsų sukurtas „Startline Motors“ valdiklis su maitinimo stiprintuvu: siurblys gauna apkrovą atitinkantį valdymą ir pakankamą elektrinį rezervą, kad žemo slėgio pusė nenusėstų tuomet, kai aukšto slėgio siurbliai pareikalauja didžiausio srauto.
Aukšto slėgio siurbliuose sumontuoti našesni HPFP plunžeriai. Didesnis plunžerio darbinis tūris per vieną eigą paduoda daugiau degalų, todėl tiesioginio įpurškimo magistralės slėgį galima išlaikyti ten, kur serijinių HPFP debitas jau taptų ribojantis. Žemo slėgio siurblys, HPFP ir purkštukai turi būti vertinami kaip nuosekli grandinė – sustiprinus tik vieną jos dalį, kita tampa nauju butelio kakleliu.
Metanolio įpurškimas šiame automobilyje naudojamas dviem funkcijoms: kaip papildomas kuras ir kaip įsiurbiamo oro bei degimo temperatūros kontrolės priemonė. Jis įtrauktas į bendrą kalibraciją, o ne traktuojamas kaip priemonė užmaskuoti nepakankamą pagrindinės kuro sistemos našumą.
RS5 išmetimo kolektoriai ir vietoje pagaminta single-turbo sistema
Karštojoje pusėje panaudoti B8 RS5 4.2 išmetimo kolektoriai. Serijinis S5 mazgas buvo projektuotas 354 HP atmosferiniam varikliui, o RS5 4.2 gamykloje kvėpuoja iki 8250 aps./min. ir išvysto 450 HP. Todėl RS5 kolektoriai pasirinkti kaip aukštesniam išmetamųjų dujų srautui skirtas pradinis taškas. Toliau visa sistema jau yra individuali – sujungimai, turbos padėtis ir slėgio valdymo keliai projektuoti konkrečiam automobiliui.
Mūsų dirbtuvėse suprojektuota ir pagaminta single-turbo sistema su visais vamzdynais, wastegate ir BOV vožtuvais. Sumontuota „Garrett G42“, projekto specifikacijoje – 1250 HP klasės turbina. Wastegate valdo turbinos energiją išmetimo pusėje ir nustato realų slėgį, o BOV išleidžia suslėgtą orą užsidarius droseliui, kad kompresorius neatsiremtų į grįžtančią slėgio bangą.
Tarpinis oro aušintuvas taip pat suvirintas vietoje. Jo užduotis nėra vien „turėti didelį intercoolerį“: svarbu šiluminė talpa, slėgio kritimas, oro pasiskirstymas šerdyje ir vamzdynų tūris. Per mažas aušintuvas kelia įsiurbiamo oro temperatūrą, o per didelis ar blogai suprojektuotas gali didinti reakcijos vėlavimą ir slėgio nuostolį.
ZF8 konversija: ne tik kita dėžė, bet ir didesnė mechaninė talpa
Automobilyje integruota ZF8 automatinė pavarų dėžė. Konversija apėmė ne vien mechaninį jos pritvirtinimą: reikėjo suderinti pavaros išdėstymą, elektroniką ir valdymo logiką, kad transmisija korektiškai dirbtų su gamykliniu variklio kompiuteriu bei quattro pavara.
Dėžėje sustiprintas hubas ir padidintas frikcinių elementų skaičius. Hubas yra apkrovą perduodanti mechaninė grandies dalis, todėl jo stiprinimas saugo nuo konstrukcinio lūžio. Papildomi frikciniai paviršiai tą patį sukimo momentą paskirsto didesniame plote: padidėja sankabų laikymo talpa, sumažėja vienam diskui tenkanti šiluminė apkrova ir slydimo tikimybė. Tai svarbu, kai stende fiksuojamas maždaug 976 Nm momentas.
Gamyklinis ECU ir Syvecs boost valdiklis atlieka skirtingus darbus
Variklis išlaikė gamyklinį ECU. Jis ir toliau valdo tiesioginį įpurškimą, uždegimą, droselį, fazes, apsaugas ir automobilio ryšį su kitais valdymo blokais. Taip išsaugoma originali elektroninė architektūra, nors mechaninė komplektacija nuo gamyklinės skiriasi iš esmės.
Turbinos slėgiui naudojamas atskiras „Syvecs“ boost valdiklis. Jis pagal pasirinktą tikslą valdo wastegate darbą, todėl slėgis nėra paliktas vien mechaninei spyruoklei. Tokia atsakomybės dalis leidžia gamykliniam ECU atlikti tai, ką jis daro geriausiai, o naujai atsiradusią turbinos sistemą reguliuoti atskiru, tam skirtu valdymu.
Projektas vertinamas kaip sistema
Šiame S5 nėra vienos detalės, kuriai būtų galima priskirti visą rezultatą. Platesniam oro keliui reikėjo galvų ir kolektorių, didesniam oro kiekiui – visos kuro grandinės, cilindro slėgiui – kaltinio variklio pagrindo, o beveik 1000 Nm perdavimui – mechaniškai paruoštos ZF8.
Galutinis projekto rezultatas – 890 WHP, 976 Nm ir apie 950 HP prie alkūninio veleno. Visa mechaninė ir valdymo sistema paruošta šiam galios lygiui veikti kaip vientisas komplektas.