Nel 2014 Audi festeggia un anniversario molto importante: i primi 25 anni del TDI. Il primo motore 2.5 TDI a iniezione
elettronica, montato sulla Audi 100
è stato presentato da Audi nel 1989 in occasione del Salone di Francoforte. Da
allora il Marchio dei 4 anelli è stato sempre all’avanguardia nella
realizzazione e nello sviluppo di questa tecnologia per motori Diesel.
“25 anni di TDI significa un quarto di secolo all’insegna
dello sviluppo, dell’efficienza, della dinamica e della forza“, afferma Ulrich Hackenberg, Membro del Consiglio di
amministrazione di AUDI AG per lo Sviluppo Tecnico. “Siamo fieri di questi
25 anni, perché proprio Audi è stata la prima casa automobilistica a presentare
sul mercato il motore TDI, che continua ad essere, tra le tecnologie volte a
garantire l’efficienza dei motori, quella che ha avuto in assoluto il maggior
successo. Questa tipologia di motore è alla base del nostro successo
soprattutto nella fascia alta del mercato automobilistico”.
Dal 1989 la
tecnologia TDI ha portato il motore Diesel all’apice del successo.
L’evoluzione è stata segnata da diverse pietre miliari, tra
cui l’introduzione della sovralimentazione, il perfezionamento dell’iniezione e
l’ottimizzazione della depurazione dei gas di scarico sono state quelle più
significative. In termini di cilindrata, questi 25 anni di TDI hanno portato a
un miglioramento del 100% sia delle prestazioni sia della coppia. Inoltre,
nello stesso lasso di tempo le emissioni di gas di scarico sono state ridotte
del 98%.
Sino a oggi Audi ha prodotto circa 7,5 milioni di motori
TDI: solo nel 2013 è stata quasi raggiunta la soglia delle 600.000 unità.
Grazie alla nuova tecnologia, il marchio dei 4 anelli ha potuto ridurre le
emissioni medie di CO2 del 3% nei nuovi modelli destinati al mercato europeo.
Dei 156 modelli Audi con tecnologia TDI, ben 58 hanno un’emissione che va da 85
ai 120 grammi di CO2. La Audi A3 ultra con motore 1.6 TDI ha un consumo
medio di 3,2 litri ogni 100 chilometri. La definizione “ultra” è sinonimo di
sostenibilità a 360 gradi. Audi sta ampliando con grande energia la gamma degli
efficientissimi modelli ultra.
Tutti i modelli TDI proposti oggi da Audi sono efficienti,
puliti, confortevoli e potenti. Fatta eccezione per la Audi R8, in tutte le
famiglie di modelli sono presenti motorizzazioni con cilindrate che spaziano
dai 1.6 ai 4.2 litri e potenza da 90 CV (66 kW) nel 1.6 TDI sino a 385 CV (283
kW) nel 4.2 TDI. Il bestseller indiscusso nelle classifiche di vendita è il 2.0
TDI. Ne sono stati venduti complessivamente circa 3 milioni di unità, ben
370.000 solo l’anno scorso.
La tecnologia TDI Audi ha riscontrato un enorme successo ed
è proiettata al futuro. La nuova versione del 3.0 TDI clean diesel a basse
emissioni, sottoposta a un radicale reengineering, impone nuovi standard. Nei
modelli compatti sarà presentato a breve il nuovo 1.4 TDI clean diesel a 3
cilindri. Nei motori TDI V6 sarà montato un compressore elettrico addizionale
per conferire maggiore potenza e propulsione alla vettura anche ai bassi
regimi: ciò renderà la guida ancora più sportiva e dinamica.
Con il Biturbo
elettrico Audi segna l’inizio di una nuova era del TDI elettronico.
I nuovi elementi ibridi saranno lanciati a breve sul
mercato. In futuro verrà offerta ad ogni cliente una soluzione personalizzata
che comprenderà anche il TDI con tecnologia ibrida plug-in. Per quanto riguarda
i combustibili, il Marchio punta sulla sostenibilità e quindi sulla produzione
di Audi e-diesel con un impatto ambientale zero.
Entro il 2020 Audi desidera ridurre il consumo delle sue
autovetture in modo da raggiungere un’emissione complessiva di 95 grammi di CO2
ogni chilometro. I tecnici lavorano alacremente non solo allo sviluppo
dell’ibridazione, ma anche in tutti gli altri campi classici legati alle
tecnologie automobilistiche. Tra questi la diminuzione dell’attrito, il sistema
di gestione dell’energia termica e la combustione con particolare attenzione
all’iniezione e alla sovralimentazione. Audi non punta sul “downsizing”, ma sul
“rightsizing”: ogni vettura deve avere il motore che fa per lei. E infatti le
versioni TDI da 6 e 8 cilindri sono estremamente efficienti in quanto, sulle
vetture che li montano, funzionano alla perfezione anche ai bassi regimi.
Le competizioni fanno parte del DNA di Audi. Il circuito
rappresenta il banco di prova più temuto per le nuove tecnologie che
diventeranno in futuro produzione di serie. Il debutto del motore TDI si ebbe
nel 2006 durante la 24 Ore di Le Mans. Da allora, con motorizzazioni TDI il
marchio dei quattro anelli si è assicurato ben otto vittorie complessive in
nove partecipazioni. Gli stessi requisiti devono essere soddisfatti sia in gara
che nella produzione in serie: lo scopo da raggiungere è quello di ottenere da
ogni goccia di carburante la massima potenza. I successi nell’ambito delle gare
sono la prova tangibile del potenziale della tecnologia TDI Audi. La conferma
più recente è stata la doppia vittoria conseguita nel 2014 nella più
prestigiosa di tutte le gare, la 24 Ore di Le Mans.
Lo sviluppo del TDI
I tre pilastri su cui si basa lo sviluppo dei motori TDI
sono: la sovralimentazione Turbo, l’iniezione e la depurazione dei gas di
scarico. Gli ingegneri addetti lavorano continuamente alla riduzione dei
consumi, allo sviluppo delle prestazioni e della coppia e al miglioramento del
comfort di guida.
Il mondo economico e i legislatori impongono ulteriori
criteri di cui si deve tener conto, per esempio le normative sui gas di scarico
e il tipo di gasolio disponibile sui mercati internazionali. In Europa i temi
principali sono il biodiesel, le sue miscele e i cicli di prova del futuro RDE
(Real Driving Emission - Emissioni in Condizioni Reali di Guida). Per
soddisfare i requisiti della Norma ULEV-II in vigore in alcuni Stati Americani,
Audi ha dotato il suo 3.0 TDI con un sistema EGR. Quando la Cina, paese in cui
oggi la qualità dei carburanti è variabile, diventerà un mercato per le
automobili a gasolio, cambieranno anche i requisiti di qualità e sulle
emissioni.
Sovralimentazione
Turbo
I numeri che caratterizzano i turbocompressori Audi parlano
da soli. Il turbocompressore del nuovo 3.0 TDI è in grado di generare una
pressione relativa pari 2,0 bar e a pieno carico comprime 1.200 m3 nominali di
aria all’ora (1,2 tonnellate). La sua potenza è pari a 35 kW e il numero di
giri supera i 200.000 al minuto.
Le attività di sviluppo degli ingegneri Audi delle
tecnologie legate ai turbocompressori si basano soprattutto su rendimento,
generazione della coppia, comportamento del veicolo, acustica e alleggerimento
della costruzione. Il progresso tecnologico è il risultato di innumerevoli test
e passi avanti misurabili in millesimi di millimetro. Un esempio è
rappresentato dalle giranti del futuro. Sono prodotte da un blocco unico e
presentano un livello di precisione superiore rispetto ai prodotti in ghisa.
Il turbocompressore del nuovo 3.0 TDI utilizza un attuatore
elettrico che può regolare le palette della girante in meno di 200 millesimi di
secondo. L’attuatore è montato in un nuovo tipo di cartuccia formato da due
gusci rivettati: i rivetti sottili ostacolano meno il flusso rispetto alle
giunture colate delle costruzioni precedenti. Le temperature dei gas di
scarico, che possono raggiungere gli 830oC, rappresentano delle sfide
particolari soprattutto per i componenti mobili: ogni ulteriore aumento della
temperatura richiede l’uso di materiali nuovi.
Iniezione
Negli impianti Common Rail di gran parte dei motori Audi, la
pressione di iniezioneraggiunge i 2.000 bar. Il prossimo obiettivo saranno i
2.500 bar e gli ingegneri Audi stanno già lavorando per raggiungere valori
superiori. Il motore TDI del modello da competizione Audi R18 e-tron quattro ne
è un chiaro esempio: è dotato di un 4.0 litri V6 con pressione di 2.800 bar e
circa 136 CV/litro. I pistoni in acciaio, oggi montati nel modelli TDI di
serie, rappresentano un’ulteriore opzione tecnologica e sono in grado di
sopportare pressioni di iniezioni superiori a 200 bar. Gli iniettori
piezoelettrici, che Audi monta nei suoi motore a V, presentano ugelli con
diametro di 0,1 millimetri che permettono di spruzzare il combustibile in modo
uniforme anche con carichi bassi. Maggiore è la pressione, più accurata sarà la
miscela a tutto vantaggio del rendimento, della coppia, del comfort di guida e della
riduzione delle emissioni.
L’impianto Common Rail del nuovo 3.0 TDI è in grado di
produrre nove singole iniezioni per ogni ciclo di lavoro. Le pre-iniezioni sono
importanti soprattutto a basse velocità, mentre le post-iniezioni lo sono per
la rigenerazione del filtro particolato e per la desolfatazione dei futuri
catalizzatori NOx Storage. I sistemi di iniezione Audi devono presentare un
livello di accuratezza nell’ordine di milligrammi e vengono testati per decine
di migliaia di chilometri: la più piccola deviazione può influire negativamente
sulla misurazione dei gas di scarico.
Depurazione dei gas
di scarico
In passato gli ingegneri si sono dovuti impegnare a
modificare il processo di depurazione dei gas di scarico in modo che fosse più
reattivo. La maggiore efficienza dei motori TDI permette di ridurre
ulteriormente la temperatura dei gas di scarico. Attualmente nel ciclo ECE le
temperature misurate dopo due minuti, a valle del catalizzatore a ossidazione,
raggiungono i 1500°C; al di sotto di questa soglia non avviene l’abbattimento.
Per questo motivo nel 3.0 TDI sia il catalizzatore a
ossidazione sia il filtro particolato con rivestimento SCR sono montati molto
vicino al motore. Nel tubo corto a gomito di raccordo di questi componenti
viene immessa la soluzione AdBlue per mezzo della pompa SCR raffreddata ad
acqua. Nella versione da 218 CV (160 kW) del nuovo V6 Diesel, nel nuovo V6
Biturbo e nel 4.2 TDI i catalizzatori a ossidazioni vengono riscaldati
elettricamente.
La prossima evoluzione del 3.0 TDI di Audi avverrà nel 2015:
al posto del catalizzatore a ossidazione sarà utilizzato un catalizzatore NOx
Storage. Il così detto NOC (catalizzatore NOx a ossidazione) incamera il NOx
fino a quando non si è raffreddato completamente; la depurazione avviene nel
motore per mezzo dell’arricchimento della miscela. Per mantenere bassi i
consumi, il NOC sarà utilizzato solo a basse temperatura e cioè in fase di
accensione e con carico basso. In tutte le altre situazioni di guida,
l’abbattimento del NOx sarà svolto dal filtro particolato con rivestimento SCR.
I grandi potenziali di questa tecnologia permetteranno a Audi di rimanere
conforme con i nuovi requisiti in materia di emissioni anche in futuro.
Il nuovo 1.4 TDI
Accanto al 4 cilindri da 2 litri, il nuovo 1.4 TDI è l’altro
propulsore del Sistema del Pianale Modulare per Motori Diesel (MDB) del Gruppo
Volkswagen. Il tre cilindri è stato ideato per essere montato trasversalmente e
a breve andrà in produzione. La cilindrata è di 1.422 cc: il cilindro da 95,5 millimetri
è derivato dal 2.0 TDI, l’alesaggio è stato ridotto da 81,0 a 79,5 millimetri.
La distanza tra i cilindri è di 88,0 millimetri.
A differenza del motore precedente che fino al 2005 era
montato sulla Audi A2, il nuovo 1.4 TDI ha un carter in lega leggera di
alluminio-silicio che offre grandi vantaggi in tema di competitività. Il carter
viene realizzato con un procedimento di pressofusione che garantisce grande
resistenza, densità e omogeneità. L’impiego di nervature specifiche e dettagli
tecnici particolari riducono l’emissione sonora nelle unità periferiche del
motore.
Il carter pesa solamente 17 kg , ben 12 kg in meno rispetto
alla precedente costruzione in ghisa. Il peso complessivo del motore è pari a
132 kg. Gli alloggiamenti sottili in ghisa sono saldati termicamente e il peso
dei pistoni e delle bielle è stato ridotto. Il gioco dei pistoni, l’anello
raschiaolio e le fasce elastiche sono stati ottimizzati per ridurre l’attrito.
Contrapposto all’albero a gomito ruota un albero di
bilanciamento, la cui propulsione è integrata nella cosiddetta “pompa doppia”.
La pompa dell’olio e la pompa del vuoto sono montate nello stesso
alloggiamento. A seconda delle necessità, la pompa dell’olio si attiva tra un
livello e l’altro di pressione. Un ulteriore elemento che contribuisce a
migliorare l’efficienza è la separazione dei circuiti di raffreddamento per il
blocco cilindri e la testata. Il circuito del blocco motore si può interrompere
nella fase di riscaldamento del motore stesso: in questo caso è solo attivo il
sistema di circolazione della testata che alimenta lo scambiatore di calore per
il riscaldamento dell’abitacolo. Questo sistema di gestione dell’energia
termica permette al 1.4 TDI di raggiungere velocemente la temperatura di
funzionamento dopo la partenza a freddo.
Anche le pulegge degli alberi a camme sono dotate di
sofisticati cuscinetti ad aghi. Le pulegge sono fissate ad un apposito telaio
su cui vengono montate durante l’assemblaggio del motore: il nuovo modulo di
distribuzione assicura elevata rigidità e peso contenuto.
Il sistema d’iniezione Common Rail raggiunge una pressione
pari a 2.000 bar e le valvole magnetiche aprono e chiudono gli ugelli negli
iniettori a sette fori. La pressione elevata permette una più fine
atomizzazione del gasolio nelle camere e quindi una combustione più efficiente
e pulita.
Il turbocompressore del 1.4 TDI presenta una regolazione
pneumatica delle palette fisse della girante. L’intercooler, che utilizza per
il sistema di raffreddamento un proprio sistema di circolazione, è fissato
sulla testa del cilindro. Esattamente a monte del compressore sbocca il sistema
di riciclo del gas di scarico (EGR), anch’esso con raffreddamento ad acqua. Ciò
permette di ridurre l’emissione di NOx con il motore caldo e un carico medio o
alto, mentre il sistema di riciclo di gas di scarico (EGR) non raffreddato si
attiva sopratutto dopo l‘avviamento a freddo. Il nuovo motore è conforme alla
norma Euro 6; il sistema di depurazione dei gas di scarico, con la sua
costruzione compatta, garantisce una perdita minima di flusso.
Il nuovo
1.4 TDI eroga 90 CV (66 kW) di potenza e sviluppa una coppia costante di 230 Nm
tra 1.500 e 2.500 giri.
Il nuovo 2.0 TDI
longitudinale
Nella gamma di modelli Audi il 2.0 TDI è un talento
allround. Il 4 cilindri da 2 litri è il propulsore di diversi modelli, dalla
Audi A1 sino alla Audi A6. Nel SUV di classe media Audi Q5, il 2.0 TDI, montato
longitudinalmente, si contraddistingue nella nuova evoluzione, per la
conformità alla norma EU 6.
Si può scegliere tra due versioni: una con 150 CV (110 kW) e
l’altra con 190 CV (140 kW) e la coppia massima è rispettivamente di 320 e 400
Nm. Il modello Audi Q5 con motore da 150 CV ha un’accelerazione da 0 a 100
km/h in 10,9 secondi; la velocità massima è di 192 km/h, il consumo ogni
100 km è pari a 4,9 litri di gasolio (129 grammi di CO2 ogni chilometro).
Questi i dati del nuovo motore a 4 cilindri Diesel: accelerazione in 8,4
secondi, velocità massima 210 km/h e 5,7 litri di carburante ogni 100 km
(149 grammi di CO2 ogni chilometro).
Il nuovo 2.0 TDI, con 1.968 cc3 di cilindrata (alesaggio x
corsa 81,0 x 95,5 millimetri), è studiato per mantenere elevato il rendimento.
La cinghia che aziona gli alberi a camme e i gruppi ausiliari è leggera e
silenziosa. Entrambi gli alberi di equilibratura, spostati dalla coppa
dell’olio nel basamento, sono dotati di cuscinetti a rotolamento; sono
lubrificati con nebbia d’olio. Anche le pulegge degli alberi a camme sono
dotate di sofisticati cuscinetti ad aghi.
Gli alberi sono inseriti in un telaio di supporto separato;
questo nuovo modulo di distribuzione assicura elevata rigidità e peso
contenuto. Le valvole di aspirazione e di scarico della testata sono ruotate di
90 gradi; entrambi gli alberi a camme azionano una valvola di aspirazione e di
scarico per cilindro. L’albero a camme con valvola d’aspirazione può essere
spostato di 50 gradi idraulicamente; la fasatura variabile migliora il
riempimento delle camere di combustione, il vortice, la compressione effettiva
e la durata dell’espansione.
Il sistema d’iniezione Common Rail permette di raggiungere
una pressione pari a 2.000 bar; le valvole magnetiche atomizzano il gasolio
attraverso gli ugelli a otto fori. Nell’iniettore si trova una quantità
aggiuntiva di gasolio sotto forma di mini rail. Questo riduce al minimo la
pressione sull’ago dell’ugello e assicura un’iniezione dosata di carburante. Un
sensore all’interno di una delle candelette analizza la pressione durante la
combustione e i dati rilevati influenzano il sistema di gestione del motore.
Una tensione ridotta delle fasce elastiche assicura la
scorrevolezza ottimale dei pistoni; un cosiddetto “occhiale di levigatura”
utilizzato in fase di produzione del motore garantisce elevata precisione di
rifinitura delle canne dei cilindri. La pompa dell’olio con regolazione a due
livelli ha un basso consumo energetico. Il sistema di gestione termica lavora
in maniera flessibile: il sistema di raffreddamento si può disattivare nel
blocco cilindri grazie ad una pompa durante la fase di riscaldamento e ciò
permette di scaldare velocemente l’olio. La micro-circolazione della testata è
azionata da una pompa elettrica che assicura il riscaldamento dell’abitacolo ed
il funzionamento del sistema di ricircolo del gas di scarico (EGR). Con un
sistema di depurazione dei gas di scarico, composto da un catalizzatore a
ossidazione e da un filtro particolato Diesel con rivestimento SCR (selettive
catalytic reduction) posizionato in prossimità del motore, il nuovo 2.0 TDI nel
Audi Q5 è conforme alla norma Euro 6. Il ricircolo del gas di scarico
(EGR) non raffreddato ad alta pressione, che si attiva dopo la partenza a
freddo e in presenza di carico basso, percorre la testata in senso
longitudinale. Il sistema di ricircolo del gas di scarico (EGR) a bassa
pressione è posizionato direttamente sul blocco motore e viene raffreddato.
Copre gran parte delle condizioni di marcia ed è studiato per ridurre al minimo
le perdite di rendimento.
La turbina a
geometria variabile (VTG) del Turbo viene azionata pneumaticamente. L’intercooler
raffreddato ad acqua è integrato nel condotto di aspirazione: questo
accorgimento comporta percorsi di uscita dei gas di scarico brevi, un’elevata
qualità di regolazione e ottimi rendimenti.
Il nuovo 3.0 TDI
Il 3.0 TDI presenta nuovi standard tecnici. Il bestseller di
Audi tra i modelli di segmento superiore è oggi più pulito e soddisfa appieno i
requisiti della norma Euro 6 sui gas di scarico. Anche le performance sono
migliorate: la potenza erogata è pari a 272 CV (200 kW) e la coppia massima,
tra 1.250 e 3.250 giri, è di 580 Nm.
La Audi A7 Sportback monta per la prima volta il nuovo V6
Diesel. Con la trazione quattro, passa da 0 a 100 km/h in 5,7 secondi. La
velocità massima, limitata elettronicamente, è pari a 250 km/h. La vettura
consuma in media 5,2 litri di carburante per 100 chilometri, a fronte di
emissioni di CO2 di 136 grammi al chilometro. Rispetto al modello precedente il
nuovo 3.0 TDI migliora le sue prestazioni del 13%.
Nella versione ultra il V6 Diesel è ancora più efficiente e
brilla per gli eccellenti valori: la potenza è di 218 CV (160 kW) e la coppia
massima di 400 Nm. Il propulsore porta la vettura da 0 a 100 km/h in 7,3
secondi e le fa raggiungere una velocità massima di 239 km/h. I consumi medi
sono di appena 4,7 litri di carburante ogni 100 km (122 grammi di CO2 ogni
chilometro).
Il nuovo 3.0 TDI, con una pressione d’iniezione pari a 180
bar, ha ereditato le dimensioni dalle due generazioni precedenti: alesaggio di
83,0 millimetri e corsa di 91,4 millimetri per una cilindrata di 2.967 cm3. Le
bancate sono poste a 90 gradi l’una rispetto all’altra. Il basamento dei
cilindri, all’interno del quale ruota un albero di bilanciamento, è in ghisa
grafitica vermicolare estremamente resistente e leggera. Grazie alla
particolare lavorazione dei dettagli, inoltre, è stato possibile ridurre
ulteriormente le masse, cosicché il peso complessivo del motore è di 192
chilogrammi.
L’albero a gomiti di
tipo “Split-pin”, fucinato e dal peso ottimizzato, garantisce un andamento
armonioso del motore. Il perno di manovella dei pistoni contrapposti è
disassato di 30 gradi in modo da ottenere intervalli d’accensione regolari.
L’olio viene convogliato sui pistoni in alluminio, raffreddandoli, attraverso
canali fusi. Per ridurre l’attrito, gli spinotti dei pistoni presentano un
rivestimento al carbonio simile al diamante e anche il primo anello dei pistoni
è rivestito di materiale tecnologicamente avanzato ad alta resistenza. Il
pacchetto degli anelli raschiaolio è stato completamente rinnovato in modo da ridurre
la tensione tangenziale del 25% e da permettere lo scorrimento uniforme senza
attrito negli alloggiamenti. Il rapporto di compressione è pari a 16,0:1. Per
la produzione del 3.0 TDI si utilizza l’esclusiva tecnica con il cosiddetto
“occhiale di levigatura”.
Un pannello (“occhiale”) viene fissato al carter prima che
le canne vengano lavorate per simulare la tensione esercitata dalla testata dei
cilindri al momento del funzionamento, in modo da individuare differenze di
rotondità nell’ordine dei millesimi di millimetro.
Il V6 Diesel adotta un sistema di gestione dell’energia
termica altamente evoluto. Il basamento motore e le testate sono dotate di
circuiti di raffreddamento separati, collegati tra loro da una valvola. Nella
fase di riscaldamento il liquido di raffreddamento non viene messo in circolo.
In questo modo l’olio si riscalda più velocemente. Per ridurre le perdite
energetiche, a basso carico anche l’acqua non viene messa in circolo. Il
liquido di raffreddamento del circuito delle testate riscalda gli interni della
vettura e alimenta il sistema di raffreddamento del sistema di riciclo del gas
di scarico (EGR). Per ridurre al minimo le perdite di pressione, la camicia
d’acqua della testata è divisa in due sezioni: una superiore ed una inferiore.
Nel sistema Common Rail il livello di pressione è di 2.000
bar. I velocissimi iniettori piezoelettrici con gli ugelli a otto fori possono
iniettare il gasolio fino a otto volte per ogni fase. La valvola a farfalla
centrale posta all’ingresso del condotto di aspirazione riduce al minimo le
perdite di pressione. In presenza di un basso numero di giri la chiusura del
condotto di riempimento genera forti turbolenze che contribuiscono ad aumentare
la coppia. In regime di giri elevato, invece, la condotta aperta assicura il
riempimento massimo delle camere di combustione.
I turbocompressori raffreddati ad acqua sono di nuova
generazione. Il meccanismo di regolazione elettronico all’interno della turbina
a geometria variabile è ancora più aerodinamico e preciso, il motore reagisce
quindi ancora più velocemente al pedale del gas. La pressione massima relativa
di sovralimentazione passa da 1,6 a 2,0 bar. Anche il collettore di scarico è
stato rielaborato. La nuova pompa dell’olio opera in funzione dal carico e dal
numero di giri reagendo, in quasi ogni situazione, in modo completamente
variabile. Il sistema di raffreddamento ad olio è collegato al sistema di
circolazione tramite bypass dotato di termostato. Grazie alla depurazione dei
gas di scarico conforme alla norma EURO 6 il 3.0 TDI viene denominato, in
tutte le varianti, “clean diesel”. I componenti destinati alla depurazione nel
nuovo motore sono posti il più vicino possibile alla parte posteriore del
propulsore, così da entrare rapidamente in funzione. Il catalizzatore a
ossidazione dalle dimensioni maggiorate è montato, nel V6 da 18 CV (160
kW), in modo coassiale dietro l’uscita della turbina del turbocompressore.
Esattamente dietro ad esso si trova il filtro
antiparticolato; le pareti interne del filtro hanno un rivestimento che
contribuisce all’abbattimento del NOx nel gas di scarico secondo il
procedimento SCR (selective catalytic reduction). Un modulo di dosaggio inietta
l’additivo AdBlue. Il nuovo blocco dei componenti di depurazione dei gas di
scarico ha reso necessarie delle modifiche nella trasmissione a catena. La
pompa del vuoto e dell’olio e quella ad alta pressione del sistema Common Rail
hanno dispositivi di azionamento indipendenti. Nell’azionamento dell’albero a
camme, le grandi pulegge dentate sono state sostituite da ingranaggi intermedi
con cuscinetti a spillo e rapporti di trasmissione. Gli alberi a camme con
struttura cava sono particolarmente leggeri e azionano le valvole per mezzo di
un bilanciere a rullo estremamente rigido. Il diametro ridotto dei cuscinetti
degli alberi a camme riduce l’attrito.
La Audi A7 Sportback
3.0 TDI competition
Nella Audi
A7 Sportback 3.0 TDI competition è all’opera un
3.0 TDI biturbo clean diesel di 2.967 cm3 di
cilindrata. Grazie a modifiche apportate alla sovralimentazione e agli alberi a
camme la potenza è aumentata a 240 kW (326 CV), con un incremento di 5 kW (7
CV) rispetto alla versione di serie; quando il guidatore accelera a tutto gas,
grazie alla funzione boost vengono brevemente in aiuto altri 15 kW (20 CV) di
potenza. La coppia massima è di 650 Nm ed è disponibile tra 1.400 e 2.800 giri.
Tutti i propulsori sono a norma Euro 6.
In linea con il suo temperamento dinamico, la Audi A7
Sportback 3.0 TDI competition ha in dotazione il pacchetto sportivo S line, che
comprende anche la carrozzeria ribassata di 20 millimetri. I cerchi a cinque
razze a W hanno fianchi verniciati in nero. Con un diametro di 20 pollici sono
molto imponenti; i pneumatici sono del tipo 265/35. Le pinze freno rosse e i
dischi freno da 17 pollici all'avantreno e al retrotreno sottolineano la
sportività della versione speciale.
Il pacchetto per esterni S line e il pacchetto modanature
cromate nere conferiscono eleganza dinamica alla carrozzeria; sono inoltre
disponibili anche emblemi V6 T per i parafanghi, alloggiamenti neri dei
retrovisori e terminali di scarico in nero lucido. La versione speciale è
disponibile nei colori grigio Daytona, rosso Misano, grigio nardo e blu Sepang.
Nello stile del pacchetto sportivo S line l'abitacolo della Audi
A7 Sportback 3.0 TDI competition è nero. I sedili sportivi hanno rivestimenti
in pelle fine Valcona nera o argento luna e decorazioni S line. Come optional i
sedili sportivi S sono disponibili anche con cuciture di contrasto in rosso
Misano o grigio agata; in tal caso sono rivestiti in pelle e dotati di cuciture
di contrasto anche gli appoggiabraccia. Gli inserti decorativi sono in
alluminio e legno Beaufort nero - una combinazione di metallo e legno
particolarmente pregiata. Sui listelli battitacco figura la scritta “quattro”.
Il cambio tiptronic a otto rapporti può essere comandato anche manualmente con
i bilancieri posti dietro il volante sportivo in pelle.
La versione speciale presenta tutte le caratteristiche già
confluite nella gamma A7 dopo il restyling. Tra queste i fari di serie a LED e
le luci di direzione dinamiche. A richiesta sono disponibili anche i fari
Matrix LED, il sistema di navigazione MMI plus, ancora più potente, e sistemi
di assistenza perfezionati come il sistema di assistenza alla guida notturna.
Il 4.2 TDI
Nella gamma di modelli Audi il 4.2 TDI è il propulsore con
la coppia più potente. Nella sua versione più recente, questo propulsore nella
Audi A8 raggiunge una coppia pari a 850 Nm con 2.000 e 2.750 giri; i suoi 385
CV (283 kW) di potenza vengono erogati già a 3.750 giri.
Questa enorme potenza dona un’esperienza di guida sportiva.
Attraverso un cambio tiptronic a otto rapporti, il V8 Diesel garantisce a
questa berlina di lusso con trazione quattro un’accelerazione da 0 a 100 km/h
in 4,7 secondi e una velocità massima autolimitata elettronicamente pari a 250
km/h.
Il motore top TDI di Audi ha una cilindrata di 4.134 cc
(alesaggio x corsa: 83,0 x 95,5 millimetri). Il carter in ghisa grafitica
vermicolare consente di ridurre sensibilmente il peso complessivo del motore
che si aggira intorno ai 250 kg. Quattro alberi a camme azionati a catena
comandano complessivamente 32 valvole mediante bilancieri a rullo.
Gli ingegneri hanno modificato il 4.2 TDI per poterlo
utilizzare nella Audi A8. Ad esempio i pistoni in alluminio sono dotati di
bordi rinforzati che, insieme alle valvole di scarico di nuova generazione,
aumentano la resistenza alle alte temperature. Il sistema Common Rail genera
una pressione pari a 2.000 bar, mentre gli iniettori piezoelettrici cosiddetti
“inline” atomizzano il gasolio nelle camere di combustione per mezzo dei nuovi
ugelli a otto fori.
Anche i due turbocompressori a geometria variabile (VTG)
sono stati migliorati ulteriormente, soprattutto per quanto riguarda i
cuscinetti delle giranti dei compressori. Entrambi i turbo, che generano una
pressione relativa pari a 1,7 bar, alimentano rispettivamente una bancata
motore per mezzo di un intercooler post-azionato. Grazie alla geometria
variabile della turbina la propulsione inizia ad essere generata già in fase di
messa in marcia, quindi ad un numero di giri molto basso.
Grazie al particolare comfort di guida, con l’inserimento
della modalità efficiency del sistema Audi drive select, il motore diesel può
essere messo in movimento con appena 800 giri. Il numero di giri basso riduce
sensibilmente il consumo effettivo. Nel ciclo ECE la Audi A8 4.2 TDI clean
diesel consuma ogni 100 km 7,4 litri di gasolio (194 grammi di CO2/km).
La Audi A8 4.2 TDI
clean diesel è conforme alla norma Euro 6. Vicino al motore sono montati
due catalizzatori a ossidazione riscaldabili, mentre nella parte posteriore si
trovano entrambi i filtri antiparticolato con rivestimento SCR. La pompa di
dosaggio inietta l’additivo AdBlue che abbatte i NOx. La soluzione è contenuta
in due serbatoio che hanno una capienza complessiva pari a 27 litri.
I modelli ultra di
Audi
La denominazione “Audi ultra” viene attribuita ai modelli
più efficienti delle rispettive serie. Essa è sinonimo di mobilità quotidiana e
rispetto dell’ambiente. Attualmente Audi offre ben 23 modelli ultra nelle gamme
A3, A4, A5 e A7, tutti con motori TDI. I modelli ultra di Audi sono le
autovetture più efficienti della loro serie, grazie ad un consumo medio
compreso tra 3.2 e 4.6 litri ogni 100 chilometri ed emissioni di CO2 tra 85 e
122 grammi ogni chilometro, senza per altro rinunciare a dinamica e comfort.
La Audi A3 ultra è il modello più efficiente in assoluto
dell’intera gamma, infatti ha un consumo di 3,2 litri ogni 100 chilometri e un’emissione
di CO2 equivalente pari a 85 grammi ogni chilometro. Monta il 1.6 TDI con
110 CV (81 kW), 250 Nm di coppia e attrito minimo. Sia la Audi A3
Sportback ultra cinque porte sia la berlina A3 hanno un consumo di 3,3 litri
ogni 100 km (88 grammi di CO2 ogni chilometro). La Audi A3 Cabriolet
consuma 4,9 litri di carburante ogni 100 km (114 grammi di CO2 ogni
chilometro).
Nei nuovissimi modelli A4 e A5 ultra si è optato per il 2.0
TDI in versione modificata. In base alla versione si possono avere 136 CV (100
kW) oppure 163 CV (120 kW) con coppia di 320 o 400 Nm. La A4 berlina con
136 CV (100 kW) consuma in media solo 4,0 litri di carburante ogni 100 km
(104 grammi di CO2 ogni chilometro). Sia la A4 Avant sia la A5 Sportback con
motore da 136 CV (100 kW) hanno un consumo di 4,2 litri ogni 100 km (109
grammi di CO2 ogni chilometro). La A4 berlina e la A5 Coupé vantano 163 CV (120
kW). L’altrettanto potente A5 Sportback ha consumi pari a 4,3 litri ogni 100 km
(111 grammi di CO2 ogni chilometro) mentre la A4 Avant sempre da 163 CV
(120 kW) consuma 4,4 litri ogni 100 km (114 grammi di CO2 ogni
chilometro).
I modelli ultra della serie A6 utilizzano il TDI 2.0 nella
versione più potente con 190 CV
(140 kW) e 400 Nm di coppia. I dati principali sono: A6
berlina con S tronic 4,4 litri ogni 100 chilometri (114 grammi di CO2 ogni
chilometro), A6 berlina con cambio manuale 4,5 litri ogni 100 chilometri
(117 grammi di CO2 ogni chilometro), A6 Avant con S tronic oppure cambio
manuale 4,6 litri ogni 100 chilometri (119 grammi di CO2 ogni chilometro).
Di serie i modelli ultra sono dotati di un cambio manuale
con rapporti leggermente più lunghi nelle marce superiori. Il cambio automatico
opzionale S tronic della seria A6 si presenta in una versione
completamente nuova. Il sistema d’informazione per il conducente con programma
efficienza e il sistema Start&Stop aumentano notevolmente l’efficienza
della vettura. Per quanto riguarda i modelli A3 e A4 Family sono state
apportate delle modifiche sull’aerodinamica e il telaio è stato ribassato per
un pacchetto senza eguali. Tutti i modelli ultra sono contrassegnati da un logo
discreto posto sulla parte posteriore delle vetture.
I motori da corsa
Audi considera le competizioni il palcoscenico ideale per
testare le autovetture di serie. Il banco di prova più duro in assoluto è la 24
Ore di Le Mans. Il marchio dei quattro anelli vi ha partecipato per la prima
volta con un motore TDI nel 2006. Complessivamente Audi ha schierato le sue
vetture 15 volte ai nastri di partenza, vincendo ben 13 competizioni, otto
delle quali con propulsori TDI. Tra questi successi c’è anche la doppia
vittoria del 15 giugno 2014. Sia per i prototipi sportivi per Le Mans, sia per
le vetture Gran Turismo che partecipano alle competizioni internazionali FIA, valgono
gli stessi principi adottati per le autovetture di serie: da ogni goccia di
combustibile si deve ottenere il massimo per aumentare l’efficienza e, allo
stesso tempo, diminuire gradualmente i consumi.
Nel corso degli anni i regolamenti di gara per i motori TDI
in vigore a Le Mans sono divenuti sempre più severi. Dal 2006 il diametro per
il limitatore d’aria è stato ridotto del 34% e la cilindrata quasi del 33%. In
termini assoluti le prestazioni sono diminuite di circa il 25%: da più di 650
CV (478 kW) nel 2006, si è passati a 490 CV (360 kW) nel 2013.
Contemporaneamente Audi ha sistematicamente perseguito il
downsizing migliorando però sensibilmente le prestazioni specifiche. Nel 2006
la potenza per ogni litro di cilindrata era pari a 118 CV (87 kW). Nel 2011 si
era a quota 146 CV (107 kW), per un aumento di quasi il 24%. La prestazione
della superficie del pistone, cioè la prestazione di ogni singolo cilindro, è
passata nello stesso periodo da 54 CV (40 kW) a 90 CV (66 kW), facendo
registrare quindi una crescita del 65%. La velocità sul tracciato è aumentata
notevolmente ma Audi, ciò nonostante, è riuscita a ridurre sensibilmente i
consumi.
2006 – 2008: il V12
TDI nella Audi R10 TDI
Con il TDI R10 e il 12 cilindri TDI Audi ha dato inizio ad
un’era rivoluzionaria e i modelli da corsa con motore Diesel vantano una lunga
serie di trionfi. Il 5.5 TDI da ha superato di gran lunga i motori a benzina
con oltre 1.100 Nm di coppia. A regime nominale il silenzioso Biturbo erogava
più di 650 CV (circa 480 kW) e i piloti cambiavano marcia già a 5.000 giri. I
gas di scarico erano depurati da due filtri antiparticolato e il cambio a
cinque marce sequenziale scaricava tutta la potenza del motore sull’asse
posteriore. Il consumo relativamente basso e l’ottima autonomia del TDI R10
sono state le chiavi del successo in occasione delle 24 Ore di Le Mans del
2006. Frank Biela, Emanuele Pirro e Marco Werner hanno fatto solo 27 stop ai
box. Lo stesso team si è imposto nel
2007 con la Audi R10 TDI sebbene le condizioni climatiche fossero pessime e
l’organizzazione della gara avesse ridotto il volume massimo del serbatoio del
10%. Nel 2008 Rinaldo Capello, Allan McNish e Tom Kristensen hanno conseguito
di nuovo la vittoria: la terza consecutiva per la Audi R10 TDI.
2009 - 2010: il V10
TDI nella Audi R15 TDI
Nella R15 TDI Audi ha ridotto di due cilindri il suo 5.5
litri. Il V10 TDI aveva circa 600 CV (440 kW) e più di 1.050 Nm di coppia.
Questo motore era più corto e più leggero del 12 cilindri, a tutto vantaggio
delle vetture che ne hanno guadagnato notevolmente in agilità.
Nel 2010 Audi ha festeggiato una grande tripletta nella
classe prototipi sportivi con carrozzeria aperta. Timo Bernhard, Romain Dumas e
Mike Rockenfeller hanno migliorato di cinque giri, cioè 75,4 chilometri su
5.410,713 chilometri, il record di distanza che la Porsche aveva stabilito 39
anni prima.
Sebbene le regole di gara a Le Mans abbiano ridotto
ulteriormente la pressione del compressore e la pressione dell’aria, le
prestazioni del TDI 10 cilindri sono rimaste pressoché invariate. Per la prima
volta Audi ha utilizzato il compressore V10 TDI con turbina a geometria
variabile (VTG) che ha migliorato notevolmente la risposta del motore. Le
temperature dei gas di scarico, che possono raggiungere nella turbina i 1.050
gradi, hanno messo a dura prova i materiali. Per la prima volta sono stati
utilizzati nel V10 TDI gli stessi pistoni in acciaio che erano stati testati
nel V12. Questi permettono di raggiungere pressioni ancora superiori e quindi
una migliore efficienza.
2011 – 2013: il V6
TDI nella Audi R18 TDI, R18 ultra e R18 e-tron quattro
Audi ha partecipato alla 24 ore di Le Mans del 2011 con la
R18 TDI: il primo prototipo sportivo a carrozzeria chiusa del Marchio dopo la
R8C del 1999. Il nuovo regolamento ha imposto una drastica riduzione del motore
portandone la cilindrata a 3,7 litri. Audi ha sviluppato da zero un nuovo V6
TDI leggero e compatto con un angolo tra le bancate di 120 gradi con oltre 540
CV (397 kW) di potenza e più di 900 Nm di coppia, dotandolo di un cambio a sei
marce. L’impianto Common Rail generava una pressione di 2.600 bar.
Audi ha scelto soluzioni innovative anche per il layout e il
sistema di raffreddamento della testata: il lato di aspirazione si trova
all’esterno e quello dei gas di scarico caldi all’interno. Il Monoturbo è posto
all’interno della V e aspira aria fresca dal collettore sul tettuccio. Il
grande turbocompressore a geometria variabile (VTG) che genera una pressione
relativa fino a 2,0 bar (2011: 2.960 mbar assoluti; 2012 – 2013: 2.800
mbar assoluti) è dotato di un principio innovativo a doppio canale con due
ingressi contrapposti per l’entrata dei gas di scarico e due uscite per il lato
compressore. L’aria compressa fluisce attraverso l’intercooler in due
collettori di aspirazione. La corsa di Le Mans ha avuto sviluppi decisamente
drammatici: Marcel Fässler, André Lotterer e Benoît Tréluyer hanno vinto con
l’ultima rimasta delle Audi R18 TDI con appena 13,854 secondi di distacco sulle
quattro Peugeot.
La Audi R18 e-tron quattro
ha potuto disporre di una trazione integrale temporanea grazie al gruppo
motore-generatore (MGU) sull’asse anteriore che in base alla quantità di
energia era in grado di erogare per un lasso di tempo limitato fino a 231 CV di
potenza. Fässler, Lotterer e Tréluyer hanno festeggiato a Le Mans la prima
tripla vittoria nel 2012 di una macchina da corsa ibrida. L’anno successivo
hanno vinto i piloti Tom Kristensen, Loïc Duval e Allan McNish.
2014: il nuovo V6 TDI
nella Audi R18 e-tron quattro
Audi ha partecipato alla 24 ore di Le Mans del 2014 con la
nuova R18 e-tron quattro con un propulsore assolutamente innovativo quale il
4.0 V6 TDI. I dati principali sono: 537 CV (395 kW), più di 800 Nm di coppia e
una pressione di iniezione superiore ai 2.800 bar. Grazie ai dettagli
costruttivi studiati nei minimi particolari questo motore è il più leggero ed
efficiente motore da corsa a gasolio di Audi. Il consumo è diminuito di più del
25% rispetto al motore da 3.7 litri. Il sistema ibrido con il gruppo motore-generatore
posto nella parte anteriore del veicolo e il KERS accanto al pilota, erogano
più di 231 CV. Con questo pacchetto Audi ha iniziato la 24 Ore nella classe di
recupero energetico fino a 2 mega joule. Il nuovo regolamento ha limitato la
quantità di energia utilizzabile per giro, lasciando invece liberi tanti altri
parametri. In una corsa entusiasmante caratterizzata da numerosi avvicendamenti
al vertice, la Audi R18 e-tron quattro con al volante Marcel Fässler/André
Lotterer/Benoît Tréluye e il numero di gara 2 ha vinto la classifica generale
completando 379 giri. Il secondo posto è stato conquistato da Tom
Kristensen/Luca di Grassi/Marc Gené con
il numero di gara 1, completando il trionfo Audi. L’auto vincitrice ha
utilizzano il 22% di gasolio in meno rispetto al modello del 2013. Dall’inizio
dell’era TDI (2006) Audi è riuscita a ridurre i consumi durante le 24 Ore di Le
Mans del 38%.
Biturbo elettrico e
Ibridizzazione
Normalmente, la potenza del motore TDI viene generata dalla
sovralimentazione del turbocompressore che a sua volta dipende dall’energia dei
gas di scarico. Grazie al compressore ausiliario azionato elettricamente il
Biturbo elettrico elimina questa dipendenza, aumenta rapidamente la pressione e
la coppia anche in presenza di un numero di giri basso. 25 anni dopo il lancio
del TDI, Audi fa il prossimo grande passo in avanti, donando al motore a
gasolio un carattere più sportivo e grintoso. Oltre al classico
turbocompressore a gas di scarico, il Biturbo elettrico presenta un secondo
compressore montato in serie. Al posto della girante monta un piccolo motore
elettrico che in soli 250 millisecondi porta la girante del compressore ad una
potenza di circa 10 CV e al numero massimo di giri.
Il compressore elettrico si trova a valle dell’intercooler.
La valvola di bypass del turbo si chiude con un numero di giri basso e con
un’energia altrettanto bassa dei gas di scarico, di conseguenza l’aria viene
inviata nel compressore elettrico. Il Biturbo elettrico può essere integrato in
diverse soluzioni in modo flessibile e compatto.
Audi ha realizzato due studi pilota con il Biturbo
elettrico: nella Audi A6 TDI concept è montato il nuovo 3.0 TDI Monoturbo e
nella RS 5 TDI concept nel 3.0 TDI Biturbo. Il Monoturbo eroga 326 CV (240 kW)
di potenza costante e sviluppa una coppia di 650 Nm tra 1.500 e 3.500 giri. Il
compressore elettrico copre la coppia al di sotto di questa soglia e garantisce
una risposta rapida e un’ottima flessibilità: in sesta è possibile accelerare
da 60 a 120 km/h in 8,3 secondi e non più in 13,7 secondi.
Ancora più entusiasmante è il V6 Biturbo nella Audi RS 5 TDI
concept che eroga 385 CV (283 kW) con una coppia massima di 750 Nm e un numero
di giri compreso tra i 1.250 e i 2.000. In partenza il compressore elettrico fa
sì che la coppia disponibile sia normale. Se il conducente continua ad
accelerare, l’autovettura è in grado di raggiungere i 100 km/h in circa 4
secondi. Grazie all’interazione intelligente con il turbo la pressione è
immediatamente disponibile dopo ogni cambio di marcia. Entrambi gli studi hanno
inoltre evidenziato che la potenza viene erogata in modo quasi uniforme anche
in presenza di un numero di giri basso. Il Biturbo elettrico rende il motore
più potente proprio nelle situazioni in cui, nella guida di tutti i giorni, è
necessario che lo sia. Riduce il fabbisogno di scalare le marce e consente così
di tenere basso il numero dei giri.
I conducenti con uno stile di guida più sportivo
apprezzeranno la potenza nel sorpasso e all’uscita delle curve. Il Biturbo
elettrico è particolarmente indicato per diversi modelli Audi, anche con motore
a benzina. Sarà disponibile di serie a breve nei modelli TDI.
L’energia che il compressore elettrico necessita per il
proprio azionamento viene in gran parte ottenuta senza incidere sui consumi
mediante recupero nelle fasi di rilascio. Il Biturbo utilizza per
l’alimentazione una rete dedicata da 48 volt, una batteria a ioni di litio
collocata nel bagagliaio e un impianto elettronico di potenza. Il collegamento
con l’impianto elettrico da 12 V dell’autovettura avviene tramite un
trasduttore DC/DC.
L’uso di un impianto elettrico dedicato da 48 volt offre
numerosi vantaggi. Infatti, potrà alimentare i dispositivi elettrici del futuro
come per esempio gli elementi riscaldanti termoelettrici, i freni posteriori
elettromeccanici o i gruppi ausiliari del motore come la pompe dell’olio e
quella dell’acqua che hanno bisogno di più di 12 V. L’aumento della tensione
riduce la corrente e quindi saranno necessari cavi con diametro inferiore che
contribuiranno a ridurre il peso dell’autovettura. Audi pensa già di lanciare
la rete dedicata da 48 V in vari modelli. Contemporaneamente gli ingegneri di Audi
continueranno a lavorare all’elettrificazione del propulsore. A ogni Cliente
sarà offerta una soluzione personalizzata. I moduli dei sistemi ibridi
presentano già numerose soluzioni: dal Biturbo elettrico al TDI con tecnologia
plug-in. L’interazione con il motore elettrico offre nuovi scenari, perché
permette di spostare i punti di carico e quindi di ridurre sia i consumi sia i
livelli di emissione. Nel traffico cittadino il motore elettrico è un
propulsore a emissioni zero.
Un’altra interessante opzione, in materia di propulsione
elettrica, è il motore elettrico e-quattro della serie quattro. Audi ha
presentato questa novità in numerose showcar. L’asse anteriore viene azionato
dal TDI e da un motore elettrico, mentre quello posteriore da un secondo motore
elettrico. La batteria può essere ospitata anche nel tunnel del pianale.
Audi e-diesel
La filosofia Audi prevede anche un profondo impegno e un
approccio innovativo e rivoluzionario nella creazione di una tipologia di
gasolio di nuova generazione. A questo scopo la Casa tedesca collabora con
l’azienda americana Joule. Fondata nel 2007 a Bedford nel Massachusetts, questa
azienda biotecnologica americana produce combustibili sintetici, Audi e-diesel
e Audi e-ethanol, utilizzando microorganismi particolari. Entrambi i prodotti
hanno un impatto zero sull’ambiente dato che durante la combustione viene
prodotto tanto CO2 quanto ne viene legato durante la produzione. Un’autovettura
che utilizza il nuovo Audi e-diesel ha, secondo le valutazioni più recenti, un
bilancio CO2 positivo paragonabile a un’auto con motore elettrico con energia
proveniente da fonti rinnovabili.
Per Audi e-diesel e Audi e-ethanol sono necessari acqua,
CO2, energia solare e microorganismi particolari. Si tratta di organismi
monocellulari con una grandezza pari a circa 3 millesimi di millimetro. Come le
piante, questi organismi producono la cosiddetta fotosintesi ossigenica,
sfruttando la luce del sole e l’anidride carbonica, ad esempio dai gas di
scarico, per formare carboidrati e crescere. A tale scopo non hanno bisogno di
acqua pulita ma solo di acqua salata e/o non potabile. Come prodotto secondario
della fotosintesi ossigenica viene generato ossigeno. Gli esperti di Joule
hanno modificato il processo di fotosintesi in modo da permettere ai
microorganismi di produrre anidride carbonica direttamente degli alcani, parti
integranti del gasolio o anche dell’etanolo. I carburanti vengono scissi
dall’acqua e depurati.
Audi e-diesel ha il vantaggio di essere altamente puro. A
differenza del gasolio ottenuto dal petrolio, che è sostanzialmente una miscela
di idrocarburi, quello di Audi è assolutamente privo di zolfo e di aromatici.
Grazie all’elevato numero di cetani questo nuovo combustibile è particolarmente
infiammabile. La sua composizione chimica permette di miscelarlo
illimitatamente al gasolio di origine fossile. Nei motori clean diesel il Audi
e-diesel può essere utilizzato senza apportare grandi modifiche al propulsore.
Nel 2012 Audi e Joule hanno costruito nel deserto dello
Stato del New Mexico un impianto pilota. Questo si trova in una zona poco
fertile, non interessante per la coltivazione e con un alto numero di ore di
luce. La collaborazione tra le due aziende è iniziata già nel 2011 e Joule ha
brevettato questa nuova tecnologia. Audi lavora in esclusiva con Joule nel
campo delle applicazioni legate al mondo automobilistico. Joule vanta un grande
know-how nel settore dei test su combustibili e motori, inoltre implementa
sistemi di valutazione LCA (Life Cycle Assessment). La sua esperienza aiuta gli
ingegneri Audi nello sviluppo di combustibili commerciabili che potrebbero
andare in produzione già nei prossimi anni.
A prescindere dalla collaborazione con Joule, Audi investe
numerose risorse nello sviluppo di combustibili innovativi a impatto CO2 zero.
Audi e-gas a Werlte nella Bassa Sassonia è il primo impianto industriale
power-to-gas a livello mondiale che produce gas metano sintetico sfruttando
fonti rinnovabili come l’eco-energia, l’acqua e anidride carbonica, ottenute
attraverso lo stoccaggio di grandi quantità di energia pulita quale la solare e
la eolica.
Audi, in collaborazione con l’azienda francese Global
Bioenergies, esplora le possibilità per la produzione di e-benzina sintetica.
Le Showcar di Audi
con motori TDI
La produzione di concept car è iniziata nel 2005 e continua
ancora oggi. A questo scopo sono stati realizzati motori TDI da quattro, sei,
otto, dieci e persino dodici cilindri.
2007: la Audi Q7
coastline
La showcar Q7 V12 TDI 500 CV (368 kW) e coppia pari a 1.000
Nm, è stata presentata da Audi nel gennaio del 2007 in occasione del Salone
dell’Auto di Detroit per anticipare l’inizio della produzione dei modelli di
serie iniziata nel 2008. Grazie alle sue prestazioni, questo concept SUV, si è
subito fatto strada tra le concorrenti della categoria delle autovetture
sportive: accelerazione da 0 a 100 km/h in 5,5 secondi e attivazione del
limitatore elettrico di velocità a 250 km/h. La tecnologia del sei litri
TDI era quella di serie. Grazie agli iniettori piezoelettrici l’impianto Common
Rail era in grado di generare una pressione di iniezione fino a 2.000 bar.
Entrambi i turbocompressori a geometria variabile erano in grado di generare
una pressione di sovralimentazione nominale pari a 1,6 bar. Il carter era
realizzato in ghisa grafitica vermicolare e i cilindri erano montati ad un
angolo di 60°. Inoltre il V12 Diesel di Audi era particolarmente interessante
per il suo straordinario comfort di guida.
2008: la Audi R8 V12
concept e la R8 TDI Le Mans
La Audi R8 V12 TDI concept è stata presentata agli inizi del
2008 a Detroit e alcune settimane dopo, un modello analogo, il R8 TDI Le Mans
veniva esposto al Salone dell’Auto di Ginevra. Entrambi i modelli riprendevano
le vittorie del 2006 e 2007 del Marchio con la Audi R10 TDI in occasione della
24 Ore di Le Mans. Così come per i modelli da competizione, anche la showcar
disponeva di un propulsore da 6.0 V12 TDI. Il motore era montato centralmente
dietro al pilota e al copilota, al posto del vano che normalmente nella R8
ospita il vano bagagli.
I 500 CV (368 kW) e la coppia da 1.000 Nm raggiunta a 1.750
giri erano in grado di portare questa biposto da 0 a 100 km/h in 4,2 secondi,
per una velocità massima di 300 km/h. Secondo i calcoli, i consumi erano al di
sotto dei dieci litri per 100 chilometri.
2008 : la Audi A3 TDI
clubsport quattro
La Audi A3 TDI clubsport quattro è stata presentata per la
prima volta nel maggio del 2008. Aveva una potenza di 224 CV (165 kW) e a 1.750
giri raggiungeva una coppia pari a 450 Nm. La showcar era in grado di
accelerare da 0 a 100 km/h in 6,6 secondi e di raggiungere la velocità massima
di 240 km/h. I valori specifici del 2.0 litri Diesel erano 113,8 CV (83,8 kW) e
228,7 Nm per litro di cilindrata. Una turbina a geometria variabile maggiorata
era responsabile di comprimere l’aria nelle camere di combustione, mentre
l’impianto Common Rail iniettava il gasolio a una pressione pari a 1.800 bar.
Le camere di risonanza collocate nei terminali di scarico, donavano al 2.0 TDI
un suono pieno.
2010: la Audi e-tron
Spyder
La Audi e-tron Spyder è stata una delle novità del Salone
dell’Auto di Parigi del 2010. Era una biposto cabrio lunga quattro metri.
Presentava un telaio Audi Space Frame in alluminio, una carrozzeria in CFK
rinforzata al carbonio e un motore ibrido plug-in.
Il 3.0 TDI Biturbo a trazione posteriore erogava 300 CV
(221kW) e una coppia di 650 Nm. Due motori elettrici ciascuno da 87 CV e 352 Nm
azionavano l’asse anteriore, erano selezionabili singolarmente e quindi
garantivano un “torque vectoring” intelligente. L’alimentazione avveniva
tramite una batteria a ioni di litio con una potenza pari a 9,1 kWh. L’autonomia
dei motori elettrici era pari a 50 km e quindi la Audi e-tron Spyder consumava
solo 2,2 litri di gasolio ogni 100 km (59 grammi di CO2 ogni chilometro).
Parametri fondamentali: da 0 a 100 km/h in 4,4 secondi, con velocità massima
autolimitata pari a 250 km/h.
2013: la Audi nanuk
quattro concept
Lo studio tecnologico Audi nanuk quattro concept è stato
presentato nel 2013 in occasione della Salone di Francoforte. Questo crossover
concilia il dinamismo di una sportiva ad alte prestazioni con la competenza che
Audi ha acquisito nella trazione quattro su strada, pista e sterrato. Il motore
era un V10 TDI montato longitudinalmente sull’asse posteriore. Questo potente 5
litri Diesel era in grado di generare una potenza di 544 CV (400 kW) già
da 1.5000 giri e una coppia di 1.000 Nm. Il motore dispone di una
sovralimentazione biturbo e della tecnologia Audi Valvelift System (AVS)
che nel frattempo Audi a continuato a sviluppare ulteriormente. Il suo impianto
Common Rail genera una pressione pari a i 2.500 bar. La Audi nanuk quattro
concept è in grado di accelerare da 0 a 100 km/h in 3,8 secondi, raggiungendo
la velocità massima di 305 km/h. In media il consumo è pari ad appena 7,8 litri
di carburante ogni 100 km.
Dal 2005 al 2009:
altre showcar con motori TDI
Audi ha presentato al pubblico altre concept car con motori
TDI. Al Salone di Detroit nel 2005, Audi ha presentato la allroad quattro con
l’allora nuovissimo V8 Diesel che poco dopo è entrato a far parte della
produzione di serie. Nel 2008 a Shanghai Audi ha presentato il Cross Coupé e ,a
Los Angele,s il Cross Cabriolet quattro. Il biposto chiuso era alimentato da un
2.0 TDI, mentre il Cabrio dal 3.0 TDI. Sempre a Detrot, ma agli inizi del 2009
Audi ha presentato lo Sportback concept. Il predecessore della Audi A7
Sportback presentava un motore 3.0 TDI clean diesel con catalizzatore SCR
(selective catalytic reduction).
Pietre miliari
tecnologiche
Audi ha lanciato i motori TDI nel 1989 e, da allora, non ha
mai smesso di perfezionarli. Nel corso di questi 25 anni Audi ha consolidato il
suo primato nel know-how di questa tecnologia e ha introdotto innovazioni che
sono altrettante pietre miliari.
Gli anni ’70: le
sfide create dalla crisi del petrolio
Lo sviluppo della tecnologia TDI è iniziata in Audi durante
la metà degli anni ‘70 in piena crisi petrolifera, quando ci fu la necessità di
mettere a punto un nuovo motore con consumi più bassi. Durante la fase di
sviluppo, il team composto da dieci ingegneri Audi decise per il metodo
multi-iniezione; Bosch sviluppò una pompa assiale a pistoni comandata
elettronicamente in grado di generare una pressione di 900 bar. Un supporto a
doppia molla apriva lo spillo dell’ugello in due fasi permettendo la
pre-iniezione di piccole quantità di combustibile in modo da rendere la
combustione più uniforme e meno rumorosa.
1989: 2.5 TDI
Una delle pietre miliari della tecnica automobilistica fu
presentata da Audi nel 1989 in occasione del Salone di Francoforte con il 2.5
TDI montato nella Audi 100. Il 5 cilindri in linea da 2.461 cc era un
turbodiesel a iniezione diretta con controllo completamente elettronico: era
nato il primo TDI. All’epoca nessuno avrebbe mai pensato che questa innovazione
sarebbe stata introdotta di serie in Europa nella produzione dei motori a
gasolio e che avrebbe segnato l’inizio di una nuova era. Con una potenza di 120 CV (88 kW) e coppia
pari a 265 Nm, quest’ultima raggiunta a 2.250 giri, introdusse uno standard
completamente nuovo. La Audi 100 2.5 TDI era in grado di raggiungere i 200
km/h di velocità e di consumare in media solo 5,7 litri di gasolio ogni 100 km.
A partire dal 1994 fu lanciato nella Audi A6 da 140 CV (103 kW) un cinque
cilindri con una nuova pompa a pistoni radiali, catalizzatore di ossidazione e
il ricircolo dei gas di scarico. In alternativa venne offerta anche una
versione da 115 CV (85 kW).
1991: 1.9 TDI con
Turbina a geometria variabile
I motori TDI iniziarono a essere introdotti con successo da
Audi anche nelle autovetture di classe media. Nel 1991 la Audi 80 fu dotata del
quattro cilindri 1.9 TDI da 90 CV (66 kW) e una coppia pari a 182 Nm.
Quattro anni più tardi seguì un’evoluzione da 110 CV (81 kW) per la Audi A4.
Responsabile della crescita di potenza fu un nuovo turbo con palette regolabili
sul lato dei gas di scarico, il turbocompressore a geometria variabile, che
permetteva l’aumento uniforme della coppia già a 1.700 giri.
1997: prima mondiale
per il V6 TDI
Il 1997 segna un nuovo sviluppo pionieristico di Audi.
L’innovazione per il settore delle autovetture a gasolio era la combinazione di
un V6 TDI con una testata a quattro valvole. Il 2.5 aveva una potenza di 150 CV
(110 kW) e una coppia di 310 Nm. Il motore presentava diffusori a vortice,
condotti di aspirazione tangenziali e una pompa di iniezione radiale in grado di
generare una pressione di 1.850 bar. Il 2.5 TDI fu montato nei modelli A4, A6 e
A8 e nella sua ultima versione erogava 180 CV (132 KW).
1999: V8 TDI
3.328 cc, quattro alberi a camme sovrapposti, due turbo a
geometria variabile: dall’ottobre del 1999 il V8 TDI, all’epoca il non plus
ultra tra i motori Diesel, iniziò ad essere montato nella Audi A8. Il suo
carter era realizzato in ghisa grafitica vermicolare leggera e super
resistente, l’aria di alimentazione e i gas di scarico erano raffreddati ad
acqua. Un impianto Common Rail, allora una novità per Audi, iniettava il
gasolio con una pressione pari a 1.350 bar. Grazie ai suoi 225 CV (165 kW)
e alla coppia pari a 480 Nm, il V8 TDI era in grado di portare la vettura alla
straordinaria velocità massima di 242 km/h.
2001: 1.2 TDI
Nel 2001 Audi inanellò un ulteriore successo: la Audi A2 1.2
TDI riuscì a raggiungere un consumo medio di 2,99 litri ogni 100 km (81 grammi
di CO2 ogni chilometro). La cinque porte compatta con carrozzeria aerodinamica
in alluminio, montava un tre cilindri da 1,2 litri con una potenza di 61 CV (45
kW) ed una coppia di 140 Nm. La due valvole per cilindro utilizzava una turbina
a geometria variabile, un dispositivo di iniezione con iniettore e pompa con
pressione pari a 2.050 bar lanciato l’anno prima dal Gruppo Volkswagen. Ancora
oggi la A2 1.2 TDI rimane l’unica 5 porte in grado di percorre 100 km con 3
litri di carburante.
2004: 3.0 TDI
Nel 2004 debutta il 3.0 TDI, il primo dei motori a V di Audi
con angolo di 90 gradi, una distanza tra i cilindri pari a 90 millimetri e una
trasmissione a catena sulla parte posteriore. Come tutti gli altri grandi
motori Audi a gasolio, anche questo presentava un blocco in ghisa grafitica
vermicolata. I gas di scarico venivano invece puliti per mezzo di un filtro
antiparticolato, che all’epoca rappresentava una novità assoluta per il
marchio.
Un’altra novità era rappresentata dagli iniettori
piezoelettrici “inline” che erano in grado di iniettare minuscole quantità di
gasolio: l’apertura e chiusura rapidissima degli ugelli permetteva di ottenere
un’iniezione multipla. Questo tipo di iniezione consentiva l’aumento modulato
della pressione fino ad un massimo di 1.600 bar e una combustione silenziosa.
Il V6 TDI veniva offerto in tre versioni: da 204 CV (150 kW), 224 CV (165 kW) e
233 CV (171 kW). Questo tipo di motori fu utilizzato con successo in numerosi
modelli e, nel 2009, Audi ne introdusse una seconda generazione.
2008: V12 TDI
Alla fine del 2008, il dodici cilindri del Q7 segnò la
consacrazione ufficiale della tecnologia Audi TDI, collocando i modelli a
gasolio tra i migliori a livello mondiale. Gli elementi caratteristici erano
l’impianto Common Rail e i 2.000 bar di pressione generati da entrambi i
turbocompressori a geometria variabile. L’angolo di 60 gradi tra le bancate
garantiva un’eccellente equilibratura delle masse e, quindi, una marcia
piacevole.
Il 6.0 V12 TDI erogava una potenza di 500 CV (368 kW) e una
coppia di 1.000 Nm, questa raggiunta da 1.750 a 3.250 giri. Con questo motore
il SUV era in grado di accelerare da 0 a 100 km/h in 5,5 secondi, come un'auto
sportiva, e di raggiungere una velocità massima limitata elettronicamente a 250
km/h.
2009: 3.0 TDI clean
diesel
Nel 2009 Audi introdusse la tecnologia clean diesel in
risposta alle richieste di abbattimento dei gas di scarico imposte soprattutto
negli Stati Uniti. Il 3.0 TDI clean diesel era dotato di un impianto Common
Rail con una pressione di 2.000 bar e un nuovo tipo di sensori di
combustione. Le emissioni venivano ridotte grazie all’iniezione omogenea e alla
combustione ottimale del gasolio. Il NOx era abbattuto da un catalizzatore SCR
(selective catalytic reduction) collocato nel tratto di scarico. L’additivo
liquido AdBlue atomizzato nei gas di scarico si trasformava in ammoniaca che abbatteva
i NOx riducendoli in acqua e azoto.
Nel 2013 fu introdotto un nuovo componente che riuscì a
unire le funzioni del filtro particolato e del catalizzatore SCR.
L’abbattimento dei NOx viene eseguito da un substrato ceramico, il titanato di
alluminio o il carburo di silicio che si trovano sulle pareti del filtro. Un
ulteriore catalizzatore (Ammonia Slip Catalyst, ASC) depura il rimanente
cloruro di ammoniaca prodotto in presenza di carichi elevati.
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