Audi TDI Tech Workshop 2014: Η επανάσταση του diesel

Γιάννης Αδάναλης

Ήταν φθινόπωρο του 1989 όταν η Audi παρουσίαζε στην Έκθεση Αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης τον πρώτο TDI κινητήρα στην ιστορία της. Με χωρητικότητα 2,5 λίτρων, υπερσυμπιεστή καυσαερίων, άμεσο ψεκασμό καυσίμου και πλήρως ηλεκτρονική διαχείριση, ο πεντακύλινδρος πετρελαιοκινητήρας τοποθετήθηκε αρχικά στο Audi 100, θέτοντας από την πρώτη στιγμή νέα τεχνολογικά στάνταρ.

Είκοσι πέντε χρόνια μετά, η Audi έχει διαθέσει περισσότερα από 7,5 εκατομμύρια πετρελαιοκίνητα οχήματα, παρουσιάζοντας αξιοσημείωτη πρόοδο σε σχεδόν όλα τα επίπεδα.

Η διαρκής εξέλιξη αυτά τα 25 χρόνια έχει οδηγήσει στον περιορισμό των εκπομπών ρύπων κατά 98%, την ίδια στιγμή που η αναλογία ισχύος και ροπής ανά λίτρο διπλασιάστηκε.

Ένας ακόμα αξιοσημείωτος σταθμός στην πορεία των TDI κινητήρων από το 1989 μέχρι σήμερα, αποτελεί η εμπλοκή τους στους αγώνες μηχανοκίνητου αθλητισμού και ειδικότερα το θριαμβευτικό πέρασμά τους από τον 24ωρο αγώνα του Le Mans.

Το 2006 η Audi αποτέλεσε τον πρώτο κατασκευαστή που επέλεξε να συμμετάσχει σε αγώνες αντοχής με έναν κινητήρα diesel. Οι οκτώ νίκες σε εννέα παρουσίες στον 24ωρο αγώνα του Le Mans -οι πέντε με έναν «συμβατικό» κινητήρα diesel και οι τρεις με ένα υβριδικό σύνολο- δικαιώνουν απόλυτα την αμφιλεγόμενη, στα μέσα της προηγούμενης δεκαετίας, επιλογή της.

«Κοιτάμε πίσω στο παρελθόν με περηφάνια, οι κινητήρες TDI συνέβαλαν σημαντικά στην τοποθέτηση της φίρμας στην κορυφή της κατηγορίας των premium κατασκευαστών. Σήμερα πραγματοποιούμε το επόμενο μεγάλο βήμα, ξεκινώντας με την ενσωμάτωση ηλεκτρικών στοιχείων», δηλώνει ο Dr Ulrich Hackenberg, μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου της Audi AG και επικεφαλής του τμήματος τεχνικής εξέλιξης, συνδέοντας το ένδοξο παρελθόν με το πολλά υποσχόμενο μέλλον ενός κινητήρα που άλλαξε, μια για πάντα, τον χάρτη της παγκόσμιας αυτοκινητοβιομηχανίας.

Από το χθες στο σήμερα

Εξίσου εντυπωσιακή με την παράδοση που έχει χτίσει η Audi στους κινητήρες diesel τα τελευταία 25 χρόνια είναι και το πλήθος των πετρελαιοκίνητων επιλογών που προσφέρει σήμερα η γερμανική φίρμα.

Ειδικότερα, η γκάμα των κινητήρων diesel απαρτίζεται από τέσσερα κινητήρια σύνολα και πολύ περισσότερες εκδόσεις ισχύος, ξεκινώντας από τους 105 ίππους του τρικύλινδρου TDI των 1,4 λίτρων και φτάνοντας στους 385 ίππους του οκτακύλινδρου συνόλου των 4,2 λίτρων.

Εκείνος, βέβαια, που ξεχωρίζει, αποτελώντας εκτός των άλλων την τελευταία χρονικά προσθήκη στην πετρελαιοκίνητη «φαρέτρα» της Audi, είναι ο V6 κινητήρας χωρητικότητας 3,0 λίτρων, ο οποίος συναντάται σε τρεις εκδόσεις ισχύος (218, 272 και 326 ίππων) στην γκάμα του πρόσφατα ανανεωμένου A7 Sportback.

Ο περιορισμός του συνολικού βάρους με τη χρήση εξεζητημένων κραμάτων μετάλλου και σφυρήλατων τμημάτων αποτέλεσε μία από τις θεμελιώδης αρχές πάνω στις οποίες έχει βασιστεί η κατασκευή του.

Ανάλογη φροντίδα, φυσικά έχουν δεχτεί όλα τα κινούμενα μέρη του εξακύλινδρου συνόλου ώστε να μειωθούν περαιτέρω οι εσωτερικές τριβές, ενώ τα διαφορετικά κυκλώματα ψύξης σε στροφαλοθάλαμο και κυλινδροκεφαλή επιτρέπουν την καλύτερη θερμική διαχείριση, η οποία στην πράξη εξασφαλίζει την ταχύτερη επίτευξη της επιθυμητής θερμοκρασίας λειτουργίας τόσο του κινητήρα όσο και των περιφερειακών συστημάτων -όπως τα πρόσθετα φίλτρα και οι καταλύτες- που τον υποστηρίζουν.

Οι υψηλές πιέσεις που αναπτύσσονται στο σύστημα άμεσου ψεκασμού αποτελούν ένα ακόμη στοιχείο που ενισχύει την αποδοτικότητα του εν λόγω πετρελαιοκινητήρα.
Ειδικότερα, η πίεση στην κοινή γραμμή άμεσου ψεκασμού του εξακύλινδρου συνόλου των 3,0 λίτρων φτάνει τα 2.000 bar, ενώ τα πιεζοηλεκτρικά μπεκ μπορούν να ολοκληρώσουν έως και οκτώ ψεκασμούς ανά κύκλο καύσης.

Αντιστοίχως, η πίεση υπερπλήρωσης που αναπτύσσει ο νέας γενιάς, υδρόψυκτος υπερσυμπιεστής καυσαερίων μεταβλητής γεωμετρίας έχει αυξηθεί από τα 1,6 στα 2,0 bar, το σύστημα εξαγωγής καυσαερίων έχει ανασχεδιαστεί πλήρως και η αντλία λαδιού έχει αποκτήσει πλέον τη δυνατότητα να προσαρμόζει τη λειτουργία της στις πραγματικές ανάγκες λίπανσης του κινητήρα.

Από εκεί και πέρα ο λόγος περνά στον οξειδωτικό καταλύτη NOx και το φίλτρο συγκράτησης μικροσωματιδίων, τα οποία αναλαμβάνουν και με τη βοήθεια του συστήματος ψεκασμού AdBlue να απαλλάξουν τα καυσαέρια από τους βλαβερούς για τον ανθρώπινο οργανισμό ρύπους.

Ενδεικτικά να αναφέρουμε πως στην έκδοση «Ultra» των 218 ίππων, το πρόσφατα ανανεωμένο A7 Sportback με τον V6 κινητήρα των 3,0 λίτρων και το ημι-αυτόματο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη επτά σχέσεων, καταναλώνει μόλις 4,7 λίτρα καυσίμου ανά 100 χλμ. και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα δεν ξεπερνούν τα 122 γραμμάρια ανά χλμ.

Επιστροφή στο μέλλον

Ποια μπορεί να είναι η επόμενη ημέρα των κινητήρων diesel της Audi; Η απάντηση των Γερμανών είναι ξεκάθαρη και ιδιαίτερα πειστική, έχοντας ήδη στα χέρια τους τα πρώτα πετρελαιοκίνητα σύνολα που ενσωματώνουν υβριδικά χαρακτηριστικά, βελτιώνοντας ακόμα περισσότερο τη σχέση απόδοσης/κατανάλωσης καυσίμου.

Είκοσι πέντε χρόνια μετά την παραγωγή του πρώτου TDI, η στιγμή που οι κινητήρες diesel πρόκειται να αποκτήσουν έναν ακόμη πιο δυναμικό προσανατολισμό, έχει ήδη φτάσει.

Μπορεί, λοιπόν, το Audi RS 5 TDI να εξακολουθεί να κουβαλά τον τίτλο του πρωτότυπου, παρόλα αυτά ο V6 κινητήρας πετρελαίου των 3,0 λίτρων με τον ηλεκτροκίνητο υπερσυμπιεστή δείχνει έτοιμος να περάσει στην παραγωγή.

Στην πραγματικότητα έχουμε να κάνουμε με το νέο, διπλά υπερτροφοδοτούμενο εξακύλινδρο πετρελαιοκινητήρα που εξοπλίζει το A7 Sportback, ο οποίος πέρα των δύο συμβατικών υπερσυμπιεστών καυσαερίων, διαθέτει έναν ακόμα, ηλεκτροκίνητο.

Το γεγονός αυτό του επιτρέπει να παράγει τη μέγιστη ροπή των 750 Nm μόλις από τις 1.250 σ.α.λ., καθώς η απόδοσή του στις χαμηλές στροφές λειτουργίας έχει επί της ουσίας αποδεσμευτεί από την περιορισμένη, κατά κανόνα, ποσότητα των καυσαερίων που παράγεται τη δεδομένη χρονική στιγμή. Μόλις η ποσότητα των καυσαερίων κριθεί αρκετή ώστε να κινήσει τους δύο συμβατικούς υπερσυμπιεστές, ο ηλεκτροκίνητος παρακάμπτεται.

Για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του ηλεκτρικού υπερσυμπιεστή έχει δημιουργηθεί ένα δεύτερο ηλεκτρικό κύκλωμα 48 volt, το οποίο ξεκινά από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και καταλήγει στο ηλεκτρικό μοτέρ που δίνει κίνηση στη φτερωτή του ηλεκτρικού υπερσυμπιεστή.

Σε ό,τι αφορά την ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται, έχει νωρίτερα ανακτηθεί τις στιγμές που ο κινητήρας λειτουργεί υπό μερικό φορτίο και έχει αποθηκευτεί, μετά την μετατροπή της τάσης από τα 12 στα 48 volt, στις μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Αντίστοιχες προδιαγραφές συναντάς και στο A6 TDI concept, έστω και αν η ύπαρξη ενός και όχι δύο συμβατικών υπερσυμπιεστών καυσαερίων έχει περιορίσει την απόδοση του V6 κινητήρα των 3,0 λίτρων στους 326 ίππους και τα 650 Nm ροπής.

Παράλληλα, η Audi προχωρά στην εξέλιξη πλήρως υβριδικών προτάσεων, στις οποίες ο ηλεκτροκινητήρας θα συνδυάζεται με έναν πετρελαιοκίνητο μοτέρ και θα κινεί τους πίσω τροχούς, διαμορφώνοντας με αυτόν τον τρόπο ένα ιδιότυπο σύστημα μόνιμης τετρακίνησης.

Το υπό εξέλιξη A6 e-tron quattro με τον V6 TDI κινητήρα των 3,0 λίτρων αποδίδει συνδυαστικά 275 Kw (374 ίπποι) και 700 Nm ροπής, ενώ διαθέτει την ικανότητα να καλύπτει απόστασεις 50 χιλιομέτρων με την αποκλειστική χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας.

Ωστόσο, το μέλλον των κινητήρων diesel της Audi είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την εξέλιξη και τη χρήση συνθετικών καυσίμων. Για την παραγωγή του e-diesel, όπως άλλωστε και του e-ethanol, το μόνο που απαιτείται είναι νερό, διοξείδιο του άνθρακα και μονοκύτταροι μικροοργανισμοί.

Οι μικροοργανισμοί φωτοσυνθέτουν, μετατρέποντας με τη βοήθεια του φωτός το διοξείδιο του άνθρακα σε αλκάνια, βασικό συστατικό του diesel αλλά και της αιθανόλης. Μάλιστα το νερό που απαιτείται για την ανάπτυξή τους μπορεί να προέλθει από λύματα, ενώ ένα από τα υπο-προϊόντα που παράγονται από τη φωτοσύνθεση των μικροοργανισμών είναι το οξυγόνο.

Ωστόσο, η παραγωγή καύσιμης ύλης από τους μονοκύτταρους οργανισμούς δεν υπόσχεται μόνο τη σταδιακή απεξάρτηση της αυτοκινητοβιομηχανίας από τα ορυκτά καύσιμα, αλλά και τη δημιουργία ενός απολύτως «καθαρού» καυσίμου, το οποίο ρυπαίνει λιγότερο την ατμόσφαιρα και παράλληλα προσφέρει τη δυνατότητα πρόσμιξης με το συμβατικό πετρέλαιο κίνησης, χωρίς να απαιτεί ουσιαστικές μεταβολές στις προδιαγραφές των κινητήρων που πρόκειται να το υποδεχτούν.

Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι η Audi διαθέτει ήδη εργοστάσιο παραγωγής συνθετικού μεθανίου. Η μονάδα της Audi στο Wertle της Γερμανίας διαθέτει δύο παραγωγικά στάδια. Στο πρώτο, αξιοποιώντας την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές, διασπά το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο.

Το υδρογόνο θα μπορούσε να τροφοδοτήσει οχήματα κυψελών καυσίμου, καθώς η διάσπασή του με τη βοήθεια του οξυγόνου και των ηλεκτρολυτικών μεμβρανών οδηγεί στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Ωστόσο, από τη στιγμή που η περιορισμένη διάδοση της υδρογονοκίνησης δεν επιτρέπει την κατανάλωση του παραγόμενου υδρογόνου, η μονάδα της Audi προχωρά στην περαιτέρω επεξεργασία του.

Περνώντας στο δεύτερο στάδιο παραγωγής, το πλεονάζον υδρογόνο συναντά το διοξείδιο του άνθρακα. Η αντίδραση των δύο στοιχείων παράγει συνθετικό μεθάνιο, γνωστό και ως e-gas.

Για την ετήσια παραγωγή συνθετικού μεθανίου -περίπου 1.000 τόνοι- χρησιμοποιούνται 2.800 τόνοι διοξειδίου του άνθρακα, ποσότητα που αντιστοιχεί στην ετήσια δυνατότητα απορρόφησης διοξειδίου του άνθρακα 220.000 οξιών.

Τα μοναδικά υπο-προϊόντα από την παραγωγική διαδικασία του συνθετικού μεθανίου είναι οξυγόνο και νερό, ενώ και η πλεονάζουσα θερμότητα που παράγεται επαναχρησιμοποιείται, ενισχύοντας ακόμη περισσότερο την αποδοτικότητα της εν λόγω μονάδας.

auto.in.gr