50 let pětiválců pod kapotou vozů Audi

Audi v roce 2026 oslaví výjimečné jubileum: 50 let pětiválcového motoru. Značka se čtyřmi kruhy představila tento agregát poprvé v roce 1976 ve druhé generaci modelu Audi 100. Následovaly další varianty i zcela nově vyvinuté jednotky s přeplňováním turbodmychadlem, systémy pro dodatečné čištění výfukových plynů a čtyřventilovým rozvodem, i motory pro soutěžní a závodní vozy nebo vznětové pětiválce. V současnosti je pokračovatelem dlouhé tradice pětiválcových agregátů jednotka 2.5 TFSI v modelu Audi RS 3.

Pětiválcové motory Audi mají kultovní status a historicky jsou hluboko zakořeněny do DNA značky Audi. Mnoha úspěchy v motoristickém sportu a také svými vynikajícími výkony v sériově vyráběných vozech. Dodnes poskytuje jednotka 2.5 TFSI velmi emocionální zážitky z jízdy, v neposlední řadě i díky svému charakteristickému zvuku.

ZVUK: emocionální a nezaměnitelný

Jadrný zvuk pětiválce umocňuje mimořádně emocionální zážitky z jízdy. Jeho nezaměnitelnost vzniká v důsledku lichého počtu válců a specifického pořadí zapalování 1-2-4-5-3. Zážehy v jednotlivých válcích řadově uspořádaného pětiválcového motoru se tak střídají v závislosti na otáčení klikového hřídele po 144 stupních tak, že po sousedících válcích 1 a 2, následují válce 4 a 5, zatímco jako poslední zažehuje prostřední válec 3. Jednotka 2.5 TFSI díky tomu pracuje v opravdu výjimečném rytmu a vyznačuje se jedinečným charakterem zvuku. K unikátní zvukové kulise přispívá tvarové řešení sběrného výfukového potrubí s různou dobou proudění výfukových plynů od výfukových ventilů k turbodmychadlu.

Díky zcela variabilnímu řízení výfukových klapek ve třetí generaci modelu RS 3 Sportback a druhé generaci modelu RS 3 Limuzína, představených v roce 2021, je zvukové spektrum ještě větší a lépe vnímatelné. Klapky zaujímají různé polohy v závislosti na zvoleném režimu prostřednictvím voliče Audi drive select. V režimech dynamic, RS Performance a RS Torque Rear se otevírají výrazně dříve než v ostatních jízdních režimech, přičemž dochází k dalšímu zvýraznění emocionálně zabarvených složek zvukového projevu.

Charakteristický zvuk pětiválce lze umocnit na přání dodávanou sportovní výfukovou soustavou RS, která zajistí ještě sportovnější zvukový projev.

TECHNIKA: 2.5 TFSI s přeplňováním výfukovým turbodmychadlem

Při vývoji současné generace pětiválcového motoru, která debutovala v roce 2016, byla pozornost zaměřena na vysoké výkony a lehkou konstrukci. V modelu Audi RS 3 je na silnici přenášen nejvyšší výkon 400 k a maximální točivý moment 500 N.m. Jednotka 2.5 TFSI tak nabízí mimořádnou hnací sílu a vynikající jízdní výkony. Kompaktní sportovní vůz absolvuje sprint z 0 na 100 km/h za 3,8 sekundy a dosahuje nejvyšší rychlosti až 290 km/h.

Zkratka TFSI symbolizuje přeplňování výfukovým turbodmychadlem a přímé vstřikování paliva. V jednotce 2.5 TFSI je palivo vstřikováno dvojím způsobem – do sacího potrubí a do spalovacích prostorů – a Audi valvelift system zajišťuje variabilní ovládání výfukových ventilů. Preciznější tvorba směsi paliva a vzduchu má za následek optimální výkonovou charakteristiku při nižší spotřebě paliva. V pětiválcovém motoru je palivo vstřikováno pod tlakem 250 barů. Velké výfukové turbodmychadlo vytváří maximální plnicí tlak 1,5 baru (relativní), resp. 2,5 baru (absolutní).

Hlava válců, ložiska, písty a klikový hřídel mají mimořádně odolnou konstrukci. U mnoha komponentů motoru nalézají uplatnění lehké materiály, což zvyšuje agilitu a touhu po vysokých otáčkách. Celková hmotnost pětiválcového motoru je cca 160 kilogramů a jeho konstrukce je s délkou méně než 50 centimetrů mimořádně kompaktní. Tento dlouhozdvihový motor (vrtání 82,5 mm x zdvih 92,8 mm) je proto ideální pro uložení napříč.

Skříň motoru 2.5 TFSI je vyrobena z hliníku, čímž byla výrazně snížena její hmotnost v porovnání s dříve používanou konstrukcí z šedé litiny. Klikový hřídel je dutý, a rovněž tak přispívá k nízké hmotnosti pětiválce. V porovnání s masivním klikovým hřídelem musí být uváděna do otáčivého pohybu menší hmota, což zrychluje reakce motoru. Audi kromě toho sází i na další lehké materiály: horní díl spodního víka motoru je vyroben z hořčíku a řemenice z hliníku.

Náročná konstrukční opatření snižují vnitřní tření, opotřebení i spotřebu paliva, a zajišťují tak optimalizovanou výkonovou charakteristiku. Mezi ně patří žárově nanášené povrchové vrstvy pracovních ploch válců a speciální olejové kanály integrované do dna hliníkových pístů a zlepšující jejich chlazení.

Inovativní systém řízení provozní teploty motoru s elektronicky řízenou činností čerpadla chladicí kapaliny rovněž snižuje tření a zvyšuje hospodárnost. Během krátké zahřívací fáze po studeném startu motoru neobíhá díky elektronicky řízenému čerpadlu chladicí kapalina v hlavě válců – motor 2.5 TFSI díky tomu dosáhne své provozní teploty dříve. K vyšší hospodárnosti přispívá rovněž elektronicky řízené hliníkové olejové čerpadlo ve spojení s nastavitelným zdvihem ventilů Audi valvelift system.

Olejové čerpadlo přizpůsobuje tlak oleje aktuálním požadavkům, zatímco Audi valvelift system na straně výfuku mění ve dvou krocích dobu otevření ventilů v závislosti na zatížení a otáčkách. Tím je zajištěna nízká spotřeba paliva při nízkém a středním zatížení spolu se spontánními reakcemi a mimořádnou hnací sílou při maximálním zatížení.

V rámci testování vozidel probíhaly také rozmanité testy agregátu ve všech evropských klimatických zónách od severní až po jižní Evropu. Testovací program zahrnoval kromě jízd v chladných i horkých regionech také ověřování funkčnosti v různých nadmořských výškách a vytrvalostní jízdu na Severní smyčce Nürburgringu. Mnoho tisíc kilometrů mělo jeden cíl: zajistit nejvyšší výkony za všech podmínek.

2.5 TFSI v modelu Audi RS 3 s nejvyšším výkonem 400 k a maximálním točivým momentem 500 N.m

VÝROBA: manuální montáž na speciálních mobilních stanicích

Montáž pětiválcových motorů probíhá v maďarském závodě Győr na ploše více než 1000 metrů čtverečních. Agregáty jsou montovány manuálně bez použití robotů. Před expedicí z výrobního závodu projde vznikající jednotka 2.5 TFSI pod rukama vysoce kvalifikovaných specialistů na 21 montážních pracovištích. Zásadní díly, jakými jsou ojnice a skříň motoru včetně procesu žárového nanášení povrchové vrstvy pracovních ploch válců, jsou vyráběny odděleně ve specializovaném výrobním provozu rovněž ve výrobním závodě Győr.

Montáž pětiválce začíná upevněním hliníkové skříně motoru ke speciální mobilní stanici. Po vyražení čísla motoru je nanesen olej na ložiskové pánve a do nich vložen klikový hřídel. Poté se spojí písty již osazené pístními kroužky prostřednictvím pístních čepů s ojnicemi a uloží jako komplet do bloku válců. Kontrola odporu otáčecího momentu ověří, jak lehce se klikový hřídel otáčí. Další zkoušky kontrolují, zda jsou všechny komponenty perfektně sešroubovány s patřičným utahovacím momentem. Poté je přiloženo těsnění a dochází k připevnění spodního víka motoru, jehož horní část je vyrobena z hořčíku, a díky tomu je v porovnání se spodní částí z hliníku ještě výrazně lehčí. V dalším průběhu následuje montáž komponent hlavy válců, vačkových hřídelů, vstřikovacích trysek, senzoru otáček a rozvodů.

Pak přichází na řadu jeden z nejdůležitějších kroků: přišroubování hlavy válců ke skříni motoru a montáž rozvodového řetězu, který zajišťuje spojení klikového hřídele s vačkovými hřídeli a zajišťuje otevírání a zavírání ventilů ve správný okamžik. Nechybí ani montáž zapalovacích svíček. Jiskrami, které zažehnou směs paliva a vzduchu, jsou písty uváděny do pohybu a vzniká charakteristický zvuk pětiválce. Hlavním prvkem systému přivádějícího vzduch do motoru je sací potrubí, které je následně sešroubováno, spolu s velkým výfukovým turbodmychadlem, které stlačuje nasávaný vzduch, čímž dopravuje do spalovacích prostorů více kyslíku. Tím je umožněno účinnější spalování, jež přispívá k optimalizaci výkonu a hospodárnosti. Následně jsou k motoru připevněny kabelové svazky a namontován dvouhmotový setrvačník uložený mezi motorem a sedmistupňovou dvouspojkovou automatickou převodovkou S tronic, který přispívá k minimalizaci kmitání a vibrací poháněcího ústrojí, a zvyšuje tak úroveň jízdního komfortu a současně prodlužuje životnost dílů.

V posledním kroku proběhnou mechanické a elektronické testy, které ověří funkčnost všech součástí. Mezi ně patří také „studený“ test, při němž je agregát naplněn provozními kapalinami a zkontrolován. Součástí zkoušek je i tzv. „horký“ test. Motor je při něm poprvé spuštěn a následně podroben zkoušce pod zatížením. Po splnění všech požadavků a úspěšném absolvování veškerých testů je hotový a vyzkoušený pětiválcový motor přemístěn na přepravní paletu a nákladním vlakem přepraven z výrobního závodu Győr do Ingolstadtu. Zde dojde na montážní lince modelu Audi RS 3 k tzv. svatbě – montáži poháněcí jednotky 2.5 TFSI do vrcholné verze modelové řady A3.

HISTORIE: 50 let úspěchů v sériové výrobě a motoristickém sportu

První pětiválcový motor zajišťoval v roce 1976 pohon modelu Audi 100 (C2). Interně jako Typ 43 označovaný model měl v porovnání s předchůdcem zamířit do vyššího segmentu. Vývojáři proto nepovažovali tehdejší čtyřválcové motory k realizaci tohoto záměru za dostačující. Inženýři značky Audi diskutovali na začátku 70. let 20. století o použití pětiválcových a šestiválcových řadových motorů. Šestiválce nakonec zavrhli kvůli větším rozměrům a nevýhodnému rozložení hmotnosti. Vedení vsadilo na řadový pětiválec, jehož základem byl tehdy ještě mladý koncept motorů EA 827. Tento řadový čtyřválec se v 70. letech minulého století používal v celém koncernu Volkswagen, například v modelech Audi 80 a Audi 100. Z něj odvozený pětiválec se zdvihovým objemem 2144 cm3 poskytoval nejvyšší výkon 100 kW (136 k). Moderní vstřikovací soustava zvýšila hospodárnost a optimalizovala výkonovou charakteristiku. První vozy Audi 100 5E byly zákazníkům předány v březnu 1977.

Od prvního modelu quattro k modelu Sport quattro

Již v roce 1978 představila značka Audi první vznětovou verzi: atmosféricky plněný vznětový pětiválec se zdvihovým objemem dva litry a nejvyšším výkonem 51 kW (70 k). O rok později debutoval jako další průkopnický čin značky Audi první zážehový pětiválec přeplňovaný turbodmychadlem. S nejvyšším výkonem 125 kW (170 k) a maximálním točivým momentem 265 N.m dodával křídla novému vrcholnému modelu, Audi 200 5T.

V ještě lepší formě se zážehový pětiválec představil v roce 1980 v prvním modelu Audi quattro. Součástí jeho rozsáhlé technické výbavy pro motoristický sport i silniční provoz bylo přeplňování výfukovým turbodmychadlem s chlazením stlačovaného vzduchu a trvalý pohon všech kol. V době zahájení prodeje dosahoval nejvyššího výkonu 147 kW (200 k). Poté, co si značka Audi v roce 1982 zajistila s tímto vozem titul mistra světa v rallye v hodnocení značek, získal Fin Hannu Mikkola o rok později titul mistra světa v rallye mezi jezdci. Rovněž v roce 1983 představila značka Audi model Sport quattro, který byl o 24 centimetrů kratší a měl širší rozchod kol. Pohon mu zajišťoval nově vyvinutý pětiválec s čtyřventilovým rozvodem, hliníkovou konstrukcí a nejvyšším výkonem 225 kW (306 k). Sport quattro tak bylo dosud nejvýkonnějším vozem nabízeným německou firmou pro veřejný silniční provoz. Tento model se stal základem pro nový soutěžní vůz skupiny B, v němž jednotka se čtyřmi ventily na válec hned od začátku poskytovala nejvyšší výkon 331 kW (450 k). K prvnímu ostrému nasazení došlo v předposledním podniku sezony 1984, v Rallye Pobřeží slonoviny. Ostatních jedenáct soutěží této sezony absolvoval Švéd Stig Blomqvist se soutěžním vozem Audi quattro A2 pro skupinu B o výkonu 265 kW (360 k). Na konci se radoval z titulu mezi jezdci a značka Audi oslavovala celkové vítězství v mistrovství světa v rallye mezi značkami.

Walter Röhrl na Pikes Peaku

I po odstoupení značky Audi z automobilových soutěží skupiny B v roce 1986 následovaly další úspěchy v motoristickém sportu. Walter Röhrl zvítězil v roce 1987 s vozem Audi Sport quattro S1 (E2) v závodě do vrchu na Pikes Peak (USA). Soutěžní vůz dosahoval nejvyššího výkonu 440 kW (598 k). Na rozdíl od soutěžního vozu Audi Sport quattro S1 se čtyřventilovým rozvodem použili konstruktéři u řadového pětiválce pro okruhové závodní vozy Audi 200 quattro Trans-Am předchozí dvouventilovou hlavu válců. Přeplňovaný motor se zdvihovým objemem 2,1 litru dosahoval nejvyššího výkonu 375 kW (510 k). Hurley Haywood s ním v roce 1988 dosáhl působivého vítězství v americkém seriálu Trans Am. A závodní verze IMSA GTO fascinovala v roce 1989 americkou scénu závodů cestovních vozů nejvyšším výkonem 530 kW (720 k) – přestože zdvihový objem stále jen nepatrně přesahoval hranici dvou litrů.

Další milník automobilové historie představila značka Audi na mezinárodním autosalonu IAA ve Frankfurtu nad Mohanem v roce 1989: Audi 100 TDI. Pětiválcový turbodiesel s přímým vstřikováním paliva a zcela elektronickým řízením motoru poskytoval ze zdvihového objemu 2,5 litru nejvyšší výkon 88 kW (120 k). Značka Audi také pokračovala v dalším zvyšování atraktivity své nabídky zážehových pětiválců. V roce 1994 byl na trh uveden model Avant RS2 s nejvyšším výkonem 232 kW (315 k). Avant s výkonem sportovního vozu se stal zakladatelem nového automobilového segmentu.

S uvedením modelové řady Audi A4 (B5) na trh v roce 1994 se pětiválec rozloučil se segmentem B. Pětiválce byly v polovině 90. let postupně nahrazovány novými motory V6. Poslední pětiválce byly nabízeny v roce 1997 ve verzích 2.5 TDI v Audi A6 a 20V Turbo se zdvihovým objemem 2,2 litru v modelu Audi S6.

Úspěšný koncept motoru pro sériovou výrobu a soutěžní sport

Turbodmychadlo a přímé vstřikování paliva v Audi TT RS

V roce 2009 – 30 let po představení prvního zážehového pětiválce přeplňovaného turbodmychadlem – následoval velký návrat pětiválce v modelu Audi TT RS. Společnost quattro GmbH vyladila vpředu napříč uložený agregát s výfukovým turbodmychadlem a přímým vstřikováním benzinu na 250 kW (340 k) ze zdvihového objemu 2,5 litru. Tato jednotka poskytovala vynikající výkony také v modelu RS 3 Sportback. Model TT RS plus, představený značkou Audi v roce 2012, dosahoval dokonce 265 kW (360 k). V roce 2013 vstoupil model RS Q3 do dalšího tržního segmentu jako první kompaktní SUV. Stejně jako TT RS a RS 3 měl pod kapotou pětiválec 2,5 litru. V roce 2016 následovala nově vyvinutá generace tohoto agregátu. Díky lehké konstrukci, nižšímu vnitřnímu tření a vylepšené výkonové charakteristice dosáhli inženýři ze shodného zdvihového objemu 2480 cm3 o 17 procent vyššího výkonu: 294 kW (400 k) a maximálního točivého momentu 480 N.m.

400 k a 500 N.m v Audi RS 3

Od roku 2021 nalézá v modelu Audi RS 3 uplatnění zdokonalená varianta jednotky 2.5 TFSI, která nabízí ještě vyšší točivý moment než dosud. Kompaktní sportovní vůz zvládne sprint z 0 na 100 km/h za 3,8 sekundy. Nejvyšší rychlost je elektronicky omezena na 250 km/h, na přání je možná jízda rychlostí až 280 km/h. S dynamickým paketem RS a keramickými brzdami dosahuje nejvyšší rychlost dokonce 290 km/h. Zásadní pro tyto jízdní výkony je zvýšení maximálního točivého momentu na 500 N.m, což je o 20 N.m více než u předchůdce. Řidič má tuto hnací sílu k dispozici mezi 2250 a 5600 otáčkami za minutu. Audi RS 3 tak v rozsahu středních otáček zrychluje ještě intenzivněji. Nejvyšší výkon 294 kW (400 k) (kombinovaná spotřeba paliva v l/100 km: 9,6–9,1; kombinované emise CO2 v g/km: 217–207; emisní třída (CO2): G) začíná být dostupný dříve než dosud, a to již při 5600 otáčkách za minutu, a zůstává využitelný v širokém rozsahu otáček až do 7000 min-1. Nová řídicí jednotka motoru navíc zajišťuje rychlejší síťové propojení všech komponentů pohonu, což posouvá jízdní dynamiku na novou úroveň.