Τεχνολογικές καινοτομίες Volkswagen

DSG (Direct-shift gearbox)

Τα κιβώτια ταχυτήτων DSG (από το γερμανικό «Direktschaltgetriebe») αποτελούν μέλος της οικογένειας των κιβωτίων διπλού συμπλέκτη («Doppelkupplungsgetriebe»), των αυτοματοποιημένων εκείνων κιβωτίων, δηλαδή, τα οποία μέσω αντικατάστασης του κλασικού μονού συμπλέκτη με διπλούς πολύδισκους, ανεξάρτητους, ομοαξονικούς συμπλέκτες και την ύπαρξη αριθμού αξόνων άνω των κλασικών δύο στο ίδιο κέλυφος ελαχιστοποιούν τον χρόνο αλλαγής σχέσης (πρακτικά τον χρόνο διακοπής της παροχής ροπής από το μοτέρ στην υπόλοιπη μετάδοση). Τα πρώτα κιβώτια DSG παρουσιάστηκαν ήδη από τις αγωνιστικές 962 του πιο «επίτιμου» μέλους του Volkswagen Group, την Porsche, ήδη από τη δεκαετία του ’80, όμως πρέπει να φτάσουμε στις αρχές της δεκαετίας του 2000 για να τα δούμε σε πολιτικά μοντέλα, τόσο σε διαμήκη όσο και σε εγκάρσια αρχιτεκτονική.

Τα specifications τα θέτει η μαμά VW, όμως τα DSG, ως είθισται γενικώς στην αυτοκινητοβιομηχανία, εξελίχτηκαν από μεγάλο προμηθευτή, που στη συγκεκριμένη περίπτωση αυτός είναι η γνωστή και μη εξαιρετέα BorgWarner, η οποία έδωσε τα δικαιώματα για την κατασκευή τους και στην VW.

Το 2003 λοιπόν παρουσιάστηκε το πρώτο DSG για το Golf IV R32 και το ΤΤ 3.2, αρχικά μόνο σε συνδυασμό με τετρακίνηση Haldex: το πρώτο DSG ήταν 6τάχυτο, με υγρούς συμπλέκτες και κωδικό DQ250. To 2008 παρουσιάστηκε και το πρώτο 7τάχυτο DSG, το DQ200, το οποίο ωστόσο διέθετε ξηρούς συμπλέκτες της LuK. Τα αντίστοιχα διαμήκη DSG της BorgWarner φορέθηκαν μόνο σε Audi, η οποία τα ονομάζει “S-tronic”, ενώ δεν πρέπει να τα μπερδεύουμε με τα PDK της αδερφής Porsche, τα οποία είναι κατασκευασμένα από την ZF.

Ας δούμε όμως ποια είναι η ακριβής αρχή λειτουργίας ενός DSG κιβωτίου: η έξοδος του στροφάλου του κινητήρα περιστρέφει τα δύο σετ δίσκων (αποτελούμενα από τέσσερα υπό-δισκάκια ο καθένας), όπου το εξωτερικό σετ συνδέεται με τις μονές σχέσεις (1η, 3η, 5η, 7η) και την όπισθεν και διαθέτει μεγαλύτερη διάμετρο από το εσωτερικό σετ και μπορεί επομένως να διαχειριστεί μεγαλύτερη ροπή. Ο εσωτερικός συμπλέκτης μικρότερης διαμέτρου συνδέεται με τις ζυγές σχέσεις, την 2α την 4η και την 6η δηλαδή, ενώ όπως και οι δύο συμπλέκτες έτσι και ο άξονας εισόδου είναι σπαστός και αποτελείται από δύο ομοαξονικούς άξονες, έναν για κάθε συμπλέκτη, όπου ο ένας (ο εσωτερικός) περιστρέφεται στο εσωτερικό του κούφιου εξωτερικού. Η όλη αρχή λειτουργίας στηρίζεται στο γεγονός ότι καθώς η μία σχέση είναι η ενεργή στον ένα άξονα-σετ συμπλέκτη, τα γρανάζια της επόμενης σχέσης είναι ήδη προ-εμπλεγμένα στον άλλον άξονα, οπότε το μόνο που μένει είναι το κλείσιμο του δεύτερου συμπλέκτη, καθώς ταυτόχρονα ανοίγει ο πρώτος, κάτι που δεν απαιτεί παρά ελάχιστα millisecond.

Ας δούμε τη χορογραφία αυτή millisecond προς millisecond, παίρνοντας για παράδειγμα την εκκίνηση από στάση και την αλλαγή σχέσης από 1η σε 2α . Καθώς από νεκρά Ν επιλέγουμε D στο κιβώτιο, ο εξωτερικός συμπλέκτης εμπλέκεται στην αρχή της διαδρομής του, ενώ στον άλλον άξονα, ο εσωτερικός συμπλέκτης εμπλέκει το σετ γραναζιών της όπισθεν. Ο εξωτερικός συμπλέκτης τώρα είναι έτοιμος να επιλέξει το σετ γραναζιών της 2ας. Με το που αφήσει το πεντάλ του φρένου ο οδηγός, o εξωτερικός συμπλέκτης σφίγγει, επιτρέποντας στη ροπή να φτάσει στους τροχούς. Αν ο οδηγός πατήσει τέρμα το γκάζι και απαιτήσει kick-down, τότε επιλέγεται η 1η σχέση στον εξωτερικό συμπλέκτη και καθώς επιταχύνουμε η μονάδα ελέγχου του κιβωτίου (TCU) θα επιλέξει βάσει των δεδομένων σε ποιο σημείο θα περάσουμε σε 2α, καθώς το δεύτερο σετ (εσωτερικού) συμπλέκτη κλείνει και το πρώτο ταυτόχρονα ανοίγει. Με το που ολοκληρωθεί η μετάβαση στην 2α, η 1η απεμπλέκεται και η 3η προ-επιλέγεται. Ομοίως για τις υπόλοιπες σχέσεις κατά το ανέβασμα ή κατέβασμα.

Η κατανάλωση καυσίμου λόγω της χαρτογράφησης της TCU, η οποία κρατάει τον κινητήρα όσο περισσότερο γίνεται στο ωφέλιμο εύρος λειτουργίας του, λόγω της έλλειψης παρασιτικών τριβών σε σύγκριση με ένα πλανητικό σύστημα είναι έως και 15% χαμηλότερη από τα παραδοσιακά αυτόματα, αλλά και τα περισσότερα μηχανικά χειροκίνητα κιβώτια.

Στα μειονεκτήματα του DSG είναι η πολυπλοκότητα σε σχέση με τα χειροκίνητα, η διάρκεια ζωής των σετ συμπλέκτη, το αυξημένο βάρος και ο αυξημένος χρόνος αλλαγής όταν απαιτηθεί σχέση που δεν την «περιμένει» η TCU, π.χ. ξαφνική εντολή για πολλαπλό κατέβασμα πάνω σε διαδοχικά ανεβάσματα.

MEB Platform

Όταν η Volkswagen αποφάσισε να ξεκινήσει την παραγωγή του ID.3, το 2019, έχοντας παρουσιάσει την πρωτότυπη μορφή από το Παρίσι το 2016, η ηλεκτρική της επανάσταση δεν βρισκόταν ορατή εξωτερικά στο γυμνό μάτι, αλλά λίγο πιο μέσα στην πλατφόρμα-πλαίσιο που το όλο αυτοκίνητο βασιζόταν: την “Modular Electric Drive Matrix” πλατφόρμα, εν συντομία “MEB” (από το γερμανικό «Modularer E-Antriebs-Baukasten»).

Η MEB πλατφόρμα έχει δύο τεράστια πλεονεκτήματα από τα …αποδυτήρια: το πρώτο είναι ότι σε αντίθεση με τόσες άλλες πλατφόρμες ηλεκτρικών μοντέλων στην αγορά δεν πρόκειται για πλατφόρμα που είχε αρχικά σχεδιαστεί για συμβατικούς κινητήρες και που στη συνέχεια «προσαρμόστηκε» για ηλεκτροκίνηση, αλλά είχε εξαρχής σχεδιαστεί μόνο για πλήρη ηλεκτροκίνηση χωρίς συμβιβασμούς. Το δεύτερο είναι ότι, όπως υποδηλώνει το όνομά της, modular/αρθρωτή, είναι τρομερά ευέλικτη ως προς τις δυνατότητες επιμήκυνσης/διαστασιολόγησς της, καθώς δύναται να «σηκώσει» από μικρομεσαίο αυτοκίνητο μέχρι μεγάλα SUVs, ακόμα και πολυμορφικά βαν. Η ίδια η VW δηλώνει ότι η ΜΕΒ είναι τόσο σημαντική όσο ήταν η μετάβαση από το Beetle στο Golf..! Φυσικά μετά την «μαμά» VW, η ΜΕΒ χρησιμοποιήθηκε και από τις λοιπές θυγατέρες, δηλαδή Audi, Seat και Skoda: μιλάμε για στόχο που αγγίζει τα 30 διαφορετικά μοντέλα με την ίδια πλατφόρμα μέχρι το 2025! Από τα VW ID.3/ID.4/ID.5/ID.6 και το Cupra Born μέχρι τα Audi Q4/Q5 e-tron και το Skoda Enyaq iV. Ωστόσο, η VW τονίζει ότι δεν μιλάμε επ' ουδενί για «καρμπόν-πανομοιότυπα» αυτοκίνητα που απλά θα κατασκευάζονται «φασόν» για όλες τις μάρκες του Ομίλου και απλά θα λαμβάνει χώρα badge engineering: ενώ ο σκελετός της αρχιτεκτονικής της πλατφόρμας παραμένει κοινός, με την ΜΕΒ, εντούτοις, τα αμαξώματα και το στήσιμο των δυναμικών χαρακτηριστικών θα διαφέρουν σύμφωνα με την εταιρική ταυτότητα της κάθε μάρκας του Group, δίνοντάς τους την ελευθερία για διαφορετικά προϊόντα ως προς τον τελικό αγοραστή.

Δύο θα είναι βασικές ΜΕΒ πλατφόρμες, μία για επιβατικά και μία για επαγγελματικά οχήματα, ενώ ήδη η VW έχει αποφασίσει να μοιραστεί τα τεράστια κόστη εξέλιξης της τάξεως των πολλών δισεκατομμυρίων με έναν άλλο μεγάλο παίκτη παγκοσμίως, την Ford, η οποία αναμένεται να λανσάρει κι εκείνη μοντέλα πάνω στην πλατφόρμα ΜΕΒ από το 2023.

Περνώντας στα πιο τεχνικά χαρακτηριστικά της ΜΕΒ, καταρχήν θα μπορεί να «σηκώσει» διαφορετικών μεγεθών -και άρα χωρητικότητας- μπαταρίες, καλύπτοντας όλες τις ανάγκες από αυτοκίνητα αστικού ιστού μέχρι «χιλιομετροφάγους» μεγάλων αποστάσεων. 

Ένας δεύτερος πυλώνας-πλεονέκτημα της ΜΕΒ είναι η βελτιστοποίηση-ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου βάρους που απαιτεί να έχει ώστε να κάνει τη δουλειά της δομικά: η ευρεία χρήση αλουμινίου στο κέλυφος του χώρου της μπαταρίας, η βελτιστοποίηση του εκάστοτε μεγέθους της βάσει της επιλεγμένης μπαταρίας και η ενσωμάτωση του κυκλώματος ψύξης πάνω της, όλα αυτά μειώνουν το συνολικό βάρος της κατασκευής. Η ευελιξία της πλατφόρμας συνίσταται και στο γεγονός ότι η μπαταρία μπορεί να παρέχει ενέργεια είτε σε έναν είτε και στους δύο άξονες και καθώς οι συστοιχίες της μπαταρίας τοποθετούνται σε μορφή «σκακιέρας» ή μπάρας σοκολάτας, κατασκευαστικά από πλευράς συναρμολόγησης μειώνεται το κόστος παντρέματος του πλαισίου με τη μπαταρία. Τα 125kW (170 άλογα γεννήτρια!) ισχύος φόρτισης είναι φυσικά εκεί ως δυνατότητα εφόσον το επιτρέπει το δίκτυο των φορτιστών που θα χρησιμοποιήσουμε.

Από πλευράς μονάδων παραγωγής, η VW έχει «μοιράσει τα αυγά», αρχικά (θα ακολουθήσουν αρκετές άλλες στην Ευρώπη, όπως πρόσφατα ανακοινώθηκε) με τη μονάδα στο Brunswick να αναλαμβάνει το module της μπαταρίας (όπως ήδη κάνει με τις εξηλεκτρισμένες εκδόσεις της τωρινής MQB πλατφόρμας), το εργοστάσιο στο Kassel να έχει αναλάβει την εξέλιξη και τη συναρμολόγηση όλου του drivetrain, καθώς και την κατασκευή του μικρού κιβωτίου μετάδοσης της πλατφόρμας. Τέλος, το Salzgitter είναι ο παραγωγός των επιμέρους εξαρτημάτων της μετάδοσης που πάνε στο Kassel για συναρμολόγηση.

TSI Evo

Μπορεί η VW σαν Όμιλος να υπήρξε ο πρωτεργάτης του downsizing πριν αρκετά χρόνια, όμως πλέον στους διαδρόμους του Wolfsburg η λέξη που έχει αντικαταστήσει το downsizing είναι η εξής: «rightsizing» και ξερό ψωμί! Το (πολύ) μικρότερο δεν είναι πάντα και καλύτερο, αφού καλύτερο πολύ απλά είναι αυτό με το «σωστό μέγεθος»! Με άλλα λόγια, χρειάζεται η χρυσή τομή σε μεγέθη όπως ο κυλινδρισμός, η ισχύς, η παροχή ροπής, η κατανάλωση και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας.

Έτσι γεννήθηκε το πιο πρόσφατο καμάρι της οικογένειας βενζινοκινητήρων της VW, ο ΤSI (Turbocharged Stratified Injection) Εvo, με δύο εκδόσεις, μία στο 1.0 λίτρο και μία στο 1.5 λίτρο, με τρεις ή τέσσερις κυλίνδρους αντίστοιχα, από 85 ίππους μέχρι και 150: μιλάμε για οικογένεια κινητήρων που ούτε λίγο ούτε πολύ μπαίνει από το Up! μέχρι το Tiguan και το Passat!

Και οι δύο TSI Evo κινητήρες φέρουν την εσωτερική ονομασία «EA 211 Evo», υποδηλώνοντας έτσι την καταγωγή τους από τον γνωστό ΕΑ 211 που πρωτοείδαμε στο Golf VII το 2012: τόσο ο 1.4TSI ΕΑ211 όσο και 1.2TSI ΕΑ211 αντικαταστάθηκαν αρχικά από τον 1.5 ΕΑ211 Evo (εκδόσεις 130 ή 150 ίππων), ενώ από το 2019 μπήκε στη γκάμα και ο 1.0TSI (εκδόσεις από 85 μέχρι 115 ίππους). Στα Polo και Golf, μάλιστα, διατίθεται και έκδοση για φυσικό αέριο, που ονομάζεται “TGI”, ενώ και τα δύο σύνολα συνδυάζονται με 48βολτο mild hybrid σύστημα. Ας δούμε όμως τις πιο βασικές από τις νέες τεχνολογίες που φέρνει μαζί του ο TSI Evo, σε μία εποχή που τα ευχάριστα νέα από το μέτωπο της εσωτερικής καύσης όλο και μειώνονται.

Πρώτα από όλα δουλεύει σε θερμοδυναμικό κύκλο Miller: o 4κύλινδρος 130άρης και όλοι οι 3κύλινδροι εργάζονται με τον κύκλο Miller αντί για Otto, κύκλος που μέσω του πρώιμου κλεισίματος των βαλβίδων εισαγωγής και της υψηλής συμπίεσης, που φτάνει μέχρι και το 12,5:1 στον 4κύλινδρο, μειώνει τις απώλειες από την πεταλούδα και άρα και τη συνολική κατανάλωση. 

Θυμάστε τις VTG τουρμπίνες μεταβλητής γεωμετρίας με τα πτερύγια στο κέλυφος του στροβίλου που είχαμε πρωτοδεί στις Porsche 997 Turbo..; Ε λοιπόν και οι τσιλιβήθρες TSI Evo διαθέτουν τέτοια τούρμπο. Με τις VTG, τα μοτεράκια αυτά σηκώνουν 1,3 bar στην έκδοση με τα 130 άλογα και έως 1,8 bar, παρακαλώ, στον 3κύλινδρο, με θερμοκρασίες καυσαερίων 950 βαθμούς κελσίου και μέγιστη ταχύτητα περιστροφής άξονα στις 289.000 rpm..!!! 

Επόμενη τεχνολογία προερχόμενη από πολύ μεγαλύτερα μοτέρ που αποφασίστηκε να υιοθετηθεί στους TSI Evo για μείωση της κατανάλωσης είναι το Active Cylinder Management - ACT. Το σύστημα απενεργοποιεί τον δεύτερο και τρίτο κύλινδρο υπό χαμηλά και μεσαία φορτία και στροφές, κόβοντας τον ψεκασμό, την ανάφλεξη και «αποκόβοντας» το valvetrain τους. Ο βαθμός απόδοσης των ενεργών κυλίνδρων έτσι αυξάνεται, οι απώλειες από τους απενεργοποιημένους είναι ελάχιστες και η επανεκκίνησή τους, όταν πατηθεί το πεντάλ, είναι άμεση.

Φυσικά από τις κορυφαίες τεχνολογίες δεν θα μπορούσε να λείπει ούτε ο άμεσος ψεκασμός, μία τεχνολογία-ταυτότητα των TSI εδώ και πολλά χρόνια: εδώ έχει φτάσει αισίως τα 350 bar πίεσης, κάτι που του επιτρέπει αφενός να ψεκάζει το καύσιμο σε μικροσταγονίδια ακόμα μικρότερης διαμέτρου και αφετέρου να κάνει πέντε ψεκασμούς ανά κύκλο καύσης.

Ο στροφαλοθάλαμος είναι αλουμινένιος κι έτσι εκτός από πολύ αποδοτικές μιλάμε και για πολύ ελαφριές κινητήριες μονάδες: 88 μόλις κιλά ζυγίζει ο 3κύλινδρος. Επίσης τα τοιχώματα των κυλίνδρων διαθέτουν ειδική επίστρωση κράματος σιδήρου, πάχους 100 μικρομέτρων, η οποία εφαρμόζεται με μέθοδο ψεκασμού πλάσματος (Αtmospheric Plasma Spray).

Η ενιαία μονάδα ψύξης (θερμοστάτης-αντλία νερού-σωληνώσεις) ελέγχεται ηλεκτρονικά και μέσω διαφορετικών χαρτών και εξασφαλίζεται ότι το ψυκτικό έχει τη βέλτιστη θερμοκρασία ανεξαρτήτως εξωτερικών συνθηκών ή συνθηκών λειτουργίας του μοτέρ.

Η πολλαπλή εξαγωγής, όπως και σε όλο και περισσότερες άλλες εφαρμογές, είναι ενσωματωμένη ως χυτό στην κεφαλή: έτσι τόσο οι προκαταλύτες όσο και ολόκληρο το μοτέρ μέσω του ψυκτικού έρχεται σε θερμοκρασία λειτουργίας γρηγορότερα, μειώνοντας περαιτέρω τις εκπομπές ρύπων σε κρύα εκκίνηση.

Electromechanical Active Roll Compensation System (eAWS).

Το τελευταίο VW Touareg δεν φτιάχτηκε για να προσδίδει κύρος μέσου του όγκου του και της μετωπικής του επιφάνειας, ούτε να κρύβει τον ήλιο στα 208 και τα Yaris μέσω του ρυθμιζόμενου ύψους της πνευματικής του ανάρτησης (την οποία διέθεταν και τα προηγούμενα Touareg): η μεγάλη διαφορά από πλευράς δυναμικών χαρακτηριστικών κρύβεται κάτω από το τεράστιο αμάξωμα και συγκεκριμένα στην ανάρτηση, που ονομάζεται Εlectromechanical Active Roll Compensation System (eAWS), δηλαδή μιλάμε για ενεργές αντιστρεπτικές ράβδους! Μέσω ηλεκτρικών μοτέρ και 48βολτου συστήματος που τα τροφοδοτεί, το Touareg απέκτησε άλλο επίπεδο τόσο ευελιξίας όσο και άνεσης (και σε κάποιο βαθμό και πρόσφυσης..) μέσω του σχεδόν καθολικού περιορισμού των κλίσεων του αμαξώματος. Μιλάμε ότι το πράμα παρά τους δύο τόνους του και το ύψος-Φασούλα μένει «τραπέζι» όσο και να το στραμπουλάει ο έκθαμβος οδηγός του.

Πώς δουλεύουν αυτές οι high-tech αντιστρεπτικές; Στη θέση των κλασικών, ατσάλινων ράβδων λοιπόν έχουν μπει αντιστρεπτικές, με ηλεκτρομηχανικό έλεγχο τόσο στον εμπρός όσο και τον πίσω άξονα. Μία ξεχωριστή ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει τη λειτουργία τους, η οποία είναι δυνατή λόγω του ότι αντί για μία μασίφ ράβδο από άκρη σε άκρη κατά μήκος του άξονα, όπως με τις κλασικές ράβδους, εδώ έχουμε σπαστή αντιστρεπτική σε κάθε άξονα, με τα δύο μισά κομμάτια να ενώνονται μεταξύ τους στη μέση, κάτω από το αμάξωμα, μέσω ενός βηματικού ηλεκτρικού μοτέρ, το οποίο παίζει τον ρόλο του συνδέσμου-άρθρωσης των δύο μισών. Ανάλογα με τις συνθήκες κίνησης τώρα, το μοτέρ αυτό στρέφει τα δύο μισά μεταξύ τους, έτσι ώστε να αυξήσει τη συνολική στρεπτική ακαμψία της ράβδου ή ακόμα και να αποσυνδέσει εντελώς μεταξύ τους τα δύο μισά. Το 48βολτο σύστημα απαιτείται ακριβώς γι’ αυτόν τον λόγο: φανταστείτε πόσο μεγάλα-ισχυρά πρέπει να είναι τα δύο αυτά ηλεκτρομοτέρ των δύο αξόνων που να μπορούν να «κοντράρουν» την αδράνεια που έχει ένα αμάξωμα τέτοιας μάζας κατά τις μεταφορές φορτίου στις στροφές. Η απάντηση είναι ότι πρέπει να είναι 1.200Nm/122kgm ροπής δυνατά! Τόση είναι ροπή που απαιτείται κύριοι για να μην γύρει ένα αμάξωμα Touareg! Τα 48V από μόνα τους μάλιστα δεν φτάνουν καν: στο κύκλωμα υπάρχουν και supercapacitors, οι οποίοι μπορούν να φορτιστούν και αποφορτιστούν τάχιστα, αφού, όπως καταλαβαίνετε, δεν μιλάμε για μία στροφή και μετά τέλος.

Και γιατί υπάρχει η δυνατότητα αποσύνδεσης εντελώς των δύο πλευρών της αντιστρεπτικής..; Διότι στην ευθεία που δεν έχεις κλίσεις και μεταφορές φορτίου θέλεις ιδανικά τη μέγιστη ανεξαρτησία των τροχών του άξονα και όχι μεταφορά ροπής στη μία πλευρά επειδή σηκώνεται ή βυθίζεται η άλλη: σε ένα αυτοκίνητο με πνευματική ανάρτηση όπως το Touareg και συμβατικές μασίφ ατσάλινες αντιστρεπτικές, η ανάρτηση απαιτείται να αντισταθμίζει συνεχώς τη δράση-αντίδραση των δύο μισών της αντιστρεπτικής που μόλις περιγράψαμε, κάτι το οποίο αυξάνει τη σκληρότητα «τσάμπα και βερεσέ» σε σημεία που δεν το χρειαζόμαστε, απλά και μόνο για να μην «κοπανάει» η ανάρτηση ως προσαρμογή στη δράση της αντιστρεπτικής.

Και μην ξεχνάμε και τον έναν στους χίλιους που θα αποφασίσει να πάει σε σοβαρή εκτός δρόμου διαδρομή, εξερευνώντας την ύπαιθρο, κόντρα στις ασφάλτινες επιταγές των φίλων του με τα X6 και τα Evoque: η αποσύνδεση της αντιστρεπτικής μεταξύ των δύο πλευρών του άξονα δίνει πολύ καλύτερη πρόσφυση στον άξονα λόγω μεγαλύτερου περιθωρίου άρθρωσής του.