Появление немецких автомобилей с новой линейкой двигателей ТSI, или, чуть раньше ТFSI, зачастую является предметов споров, основным вопросом которых является именно двигатель.
Что это такое – двигатель ТSI и какие нововведения применены в его конструкции и расскажем ниже, не забыв упомянуть и о проблемах, связанных с эксплуатацией двигателей ТSI.
Основные узлы двигателя TSI
Отличие двигателей TFSI от TSI сводится к введению второй турбины, однако на Ауди двигатели называются TFSI, хотя и имеют вторую турбину.
Отличие от остальных бензиновых двигателей кроется в расшифровке аббревиатуры ТSI в названии двигателя.
Предшественники TSI обозначались как ТFSI – Turbocharget Fuel Stratifled Injection – турбонаддув с расслоенным (или послойным) впрыском топлива. Эти моторы появились вследствие оснащения инжекторного турбиной для нагнетания воздуха.
Позднее Volkswagen ввёл для своих моторов другое обозначение – TSI (Twincharget Stratifled Injection) – изменив расшифровку из-за усовершенствования системы турбонаддува установкой ещё одной турбины, приводимой в движение несколько иначе, чем на остальных подобных агрегатах. Теперь аббревиатура TSI означает, что двигатель имеет двойной турбонаддув и послойный впрыск.
Как видите, отличие двигателей TFSI от TSI сводится к введению второй турбины – Volkswagen запатентовал новое название, хотя аналогичные моторы, устанавливающиеся на Ауди, называются по-прежнему – TFSI, хотя и имеют вторую турбину.
Особенности устройства и их влияние на характеристики двигателя
Вторая турбина
Двигатель TSI в разобранном виде
По сравнению с обычным (атмосферным) двигателем, турбированный имеет улучшенные мощностные характеристики и является более экономичным.
Вообще, турбонаддув позволяет «втиснуть» в камеры сгорания большее количество воздуха и тем самым улучшить их наполнение топливной смесью. Обычная турбина приводится во вращение выхлопными газами – её ведущие лопасти расположены в выпускном коллекторе. Ведущие лопасти соединены валом с ведомыми, установленными во впускном коллекторе и осуществляют нагнетание воздуха.
По сравнению с обычным (атмосферным) двигателем, турбированный имеет улучшенные мощностные характеристики и является более экономичным. Но такому двигателю присущ такой недостаток, как провал при резком ускорении – так называемый эффект турбоямы. Объясняется он инертностью турбинных колёс.
Установка же второй турбины, приводящейся во вращение от шкива коленвала, позволяет убрать эффект турбоямы. При этом второй нагнетатель работает постоянно лишь на малых и средних оборотах – на больших он включается в работу только при увеличении нагрузки – при обгоне, движении на подъём и т.д., то есть, работает «на подхвате».
Вывод: вторая турбина улучшает динамику разгона, особенно это заметно при наборе оборотов «с низов». Кроме того, в сочетании с другими нововведениями, двигатели TSI обладают высокой мощностью при небольших рабочих объёмах – и всё это не в ущерб экономии топлива.
Жидкостное охлаждение воздуха
Схема охлаждения воздуха двигателя TSI
Применение двух турбин позволяет добиться не только увеличения нагнетаемого воздуха, но и сформировать вихревые потоки оптимальным образом.
На дизельных моторах воздух, поступающий в камеры сгорания, охлаждается интеркулером – теплообменником, устанавливаемом во впускном тракте. Делается это также с целью «втиснуть» в камеры сгорания как можно больше воздуха – любой охлаждённый газ имеет большую плотность.
Обычно интеркулер представляет собой радиатор, но вместо жидкости по нему проходит воздух. На двигателях TSI интеркулер имеет ещё и жидкостное охлаждение – к нему подводятся патрубки от основной системы охлаждения. Таким образом улучшается теплообмен и воздух, предназначенный для образования топливной смеси, лучше охлаждается. Впрочем, новшеством это назвать можно лишь применительно к бензиновым моторам – на дизельных агрегатах жидкостные интеркулеры – не новинка.
Вообще, двигатели TSI на данный момент сочетают в себе все проверенные ранее улучшения систем питания бензиновых моторов, включая и непосредственный впрыск топлива в камеры сгорания. Применение же двух турбин позволяет добиться не только увеличения нагнетаемого воздуха, но и сформировать вихревые потоки таким образом, чтобы распыление топлива было более «тонким» и «взрывоопасным».
Двигатели TSI – плюсы и минусы
К несомненным достоинствам этих моторов можно отнести высокую мощность при небольших рабочих объёмах. Вдобавок, вождение авто с двигателем TSI доставляет удовольствие – машина «легка на подъём», уверенно разгоняется даже с малых оборотов. В условиях интенсивного городского движения это немаловажно – иногда, чтобы избежать аварии, нужно быстро уйти с «линии огня» – и тут спасает хорошая динамика. И всё это не в ущерб экономичности – двигатели TSI обладают умеренным «аппетитом».
Но, как и большинство новинок, двигатели TSI имеют весьма серьёзные недостатки:
Серьезными недостатками двигателей TSI являются повышенный расход масла и требовательность к качеству топлива.
- повышенный расход масла;
- требовательность к качеству топлива;
- слабым звеном является привод ГРМ. У «цепных» моторов часто случаются проскакивания цепи вследствие растягивания или поломок натяжителя. К тому же вытянутая цепь способствует неправильной работе фазорегуляторов, что отрицательно сказывается на мощностных характеристиках двигателя;
- совокупность вышеуказанных недостатков логично порождает следующий – дорогое обслуживание и ремонт двигателей TSI.
Впрочем, производители заявляют о большом ресурсе двигателей TSI – около 300 000 км без капитального ремонта. Но этот высокий показатель существенно «подпорчен» ресурсом турбины, составляющем 60 000 км. Учитывая приличную стоимость этого узла (приблизительно 20 000 – 30 000 рублей), это весьма существенный недостаток.
На двигателях TSI обязательная замена масла через 10 000 и регулярный контроль уровня масла в двигателе.
Надёжность двигателей TSI во многом зависит от того, насколько владелец авто соблюдает правила обслуживания, установленные изготовителем. Замена масла для двигателей TSI предусмотрена не больше, чем через 10 000 км пробега, да и необходимо постоянно контролировать его уровень – на 1000 км пробега мотор «съедает» около литра масла.
Непосредственный впрыск топлива выдвигает повышенные требования к качеству последнего – моторы с такой системой впрыска работают на обедненных смесях, и любые нежелательные примеси моментально сказываются на динамике авто самым неблагоприятным образом. Да и на форсунках, установленных непосредственно в головке блока цилиндров, образуется нагар, снижающий качество распыления топлива.
Вдобавок, благодаря попаданию масла во впускной коллектор через зазоры между валами турбин и подшипниками скольжения, на свечи зачастую попадает моторное масло, что приводит к образованию нагара на их электродах и преждевременному выходу из строя.
Доливка масла в двигатель TSI
Опытные водители после поездки дают поработать двигателю TSI несколько минут, чтобы избежать резкого охлаждения турбины.
В качестве средств, способных «продлить жизнь» топливной системы, для двигателей TSI можно рекомендовать применение присадок в бензин, способствующих очищению форсунок и камер сгорания. При покупке таких добавок следует внимательно изучить инструкцию по применению – далеко не все аналогичные присадки могут применяться для двигателей с непосредственным впрыском топлива.
Автовладельцы, знакомые со слабыми местами турбированных двигателей, часто интересуются – можно ли глушить двигатель TSI сразу после поездки? Официальные дилеры VW утверждают, что благодаря жидкостному охлаждению турбины, коробления её лопаток не произойдёт при резком охлаждении двигателя. Но опытные водители всё же дают поработать мотору после поездки несколько минут – для страховки. Можно лишь посоветовать поступать так же – учитывая стоимость турбины.
В заключение можно сказать, что применение турбонаддува в бензиновых моторах – несомненный шаг вперёд. А справиться с расходом масла немцы со временем сумеют – например, установив для турбины автономную систему смазки под давлением, как они сделали это ещё 20 лет назад на металлобрабатывающих станках Heinrich Rau.
Машины с маркировкой TSI имеют под капотом особенное сердце. Это мотор, в котором конструкторы Volkswagen применили самые современные технологии и исследования, воплотив их на серийных машинах для изменения характеристик этого типа мотора.
Что значит определение двигатель TSI
В последнее время на многих автомобилях появилась новая маркировка TSI. Это сокращение обозначает новый тип автомобильного двигателя с улучшенной конструкцией. Аббревиатуру TSI, которую можно расшифровать как Turbo Stratified Injection , при переводе на русский язык можно изложить примерно как «Турбо Послойный Впрыск Топлива». Используя такой принцип подачи топлива в моторах TSI, производителю удалось добиться высоких качеств работы при эксплуатации моторов.
Главной особенностью моторов TSI является дублирование систем наддува механическим компрессором и турбинным нагнетателем. Такая конструкция позволяет на всех режимах роботы мотора добиться высоких эксплуатационных качеств и существенной экономии топлива из-за возможности варьирования режимов впрыска топлива, за счет этого удается добиться высокого КПД.
В таких двигателях есть такие основные режимы работы:
Диапазон наддува компрессора по необходимости.
При оборотах двигателя до 3500, по необходимости подключается компрессор. Все это необходимо тогда, когда мотор работает постоянно на этом режиме, а после следует сильное ускорение. Инерционность турбонагнетателя приводит к задержке создания необходимого давления (так называемой «турбо-яме»). Поэтому здесь подключен компрессор, который в минимальный срок создает необходимое давление на впуске.
Диапазон постоянного наддува компрессора.
Начиная с оборотов холостого хода и до 2400 оборотов двигателя, механический компрессор включен в работу постоянно. При такой разнице в оборотах давление наддува в компрессоре регулирует блок управления заслонки, установленной во впускном коллекторе.
Диапазон наддува только турбонагнетателя.
Когда обороты двигателя свыше 3500, то при этом турбинный нагнетатель один может создать необходимое давление. В этом случае давление наддува воздуха регулируется магнитным клапаном ограничения давления наддува.
Кроме двойной системы наддува, особенностью мотора TSI есть специфика системы охлаждения двигателя. В ней создано два контура охлаждения: головки цилиндров с турбиной и блока цилиндров с интеркулером.
Основные составляющие двигателя, усовершенствование произошло
Задачу повышения мощности двигателя без существенного увеличения его объема и массы, сохранение топливной экономичности конструкторскому отделу концерна Volkswagen удалось внедрить в жизнь, приняв нестандартные решения.
Конструктивно двигатель TSI имеет особенности в сравнении с другими моторами, а именно двойное нагнетание – механическим компрессором и турбокомпрессором. Базой для двигателя TSI был взят четырехцилиндровый силовой агрегат, который оснастили топливной системой последовательного впрыска, механическим нагнетателем типа Roots, установили турбокомпрессор.
Разделение системы охлаждения на две (одна охлаждает головку двигателя и выпускной коллектор, а другая – блок цилиндров и жидкостный интеркулер) позволяет эффективно охлаждать нагнетаемый воздух.
Когда был определен один из важнейших приоритетов для автомобиля – при меньших объемах наибольшая удельная мощность – конструкторская мысль пришла к идее наддува. Зачем мотору две системы наддува?
Каждая из систем отдельно имеет свои недостатки. Так, на низких оборотах не работает турбина. Для ее нормальной работы двигатель нужно раскрутить до 3000 об/мин, то есть все время держать высокие обороты во избежание провалов (так называемых турбо-ям). На высоких оборотах падает эффективность работы механического компрессора, но на низах он позволяет работать мотору с полной отдачей. На переходных режимах обе системы дублируют друг друга, что дает положительный результат, давая возможность снимать максимальный крутящий момент с двигателя. Первыми были механические (принудительные) нагнетатели, которые имеют привод от коленчатого вала двигателя.
Но большее применение получил в автомобилестроении нагнетатель, приводимый в действие турбиной, на которую воздействуют выхлопные газы. При изменении нагрузки и количества оборотов, блок ЭБУ двигателя рассчитывает, какое количество воздуха нужно для создания нужного момента вращения, и попадает в цилиндры. В этом случае он определяет, работает турбинный нагнетатель сам или должен быть добавлен в работу механический компрессор.
В двигателях TSI несколько диапазонов работы:
Безнаддувный при минимальной нагрузке.
В режиме без наддува регулирующая заслонка открыта полностью. Воздух, который идет в двигатель, поступает через заслонку турбонагнетателя, которую контролирует регулирующий блок управления. В это время турбинный нагнетатель уже работает под действием выхлопных газов. Их энергия настолько незначительна, что создается минимальное давление наддува. В этом случае дроссельная заслонка открывается по желанию водителя (нажатием на педаль газа), и на впуске в цилиндры создается разрежение.
Механический компрессор и турбинный нагнетатель при высоких нагрузках и частоте оборотов до 2400 об/мин.
При работе в этом диапазоне заслонка, регулирующая количество воздуха, закрыта или немного приоткрыта для регулировки давления во впускном коллекторе. При этом компрессор включается в работу через магнитную муфту и приводится в действие поликлиновым ременным приводом (он засасывает воздух и сжимает его). Сжатый воздух нагнетается компрессором к турбинному нагнетателю. Воздух при этом дополнительно сжимается. Давление наддува компрессора измеряется во впускном коллекторе датчиком давления и меняется блоком управления регулирующей заслонкой.
Суммарное давление наддува измеряется датчиком давления наддува, при этом дроссельная заслонка открыта полностью. На входе в цилиндры создается давление до 2,5 бар.
Работа турбинного нагнетателя и механического компрессора при высоких нагрузках и частоте оборотов от 2400 до 3500 об/мин.
Когда мотор работает в таком режиме (к примеру, при постоянной скорости), то давление наддува создается только турбинным нагнетателем. При ускорении турбина сработала бы с задержкой и не смогла бы вовремя создать необходимое давление воздуха (может возникнуть турбо-яма). Но для исключения этого, блок управления двигателя через электромагнитную муфту подключает компрессор. При этом меняется положение регулирующей заслонки, создавая соответствующее давление наддува. Так механический компрессор помогает турбинному нагнетателю в создании необходимого давления воздуха для работы двигателя.
Работа с турбинным нагнетателем.
Когда частота оборотов двигателя свыше 3500 об/мин, турбина может сама создавать необходимое давление воздуха в любой точке нагрузки. В этой ситуации заслонка, которая регулирует подачу воздуха, полностью открыта, и свежий воздух напрямую поступает к турбинному нагнетателю. В этих условиях давления отработанных газов будет хватать, чтобы турбинный нагнетатель создал давление, необходимое для наддува. При этом полностью открыта. На впуске создается давление до 2,0 бар. Давление, созданное турбинным нагнетателем, замеряет датчик давления наддува, и оно регулируется клапаном ограничения давления наддува.
Двойной наддув – это одновременное использование механического компрессора + турбинного нагнетателя. Компрессор – это нагнетатель механического типа, который подключается через электромагнитную муфту.
Достоинства механического компрессора:
- быстрое нагнетание необходимого давления во впускной коллектор;
Создание большего момента вращения при невысоких оборотах двигателя;
Его подключение происходит по потребности;
Он не требует дополнительной смазки и охлаждения.
Недостатки механического компрессора:
- отбор мощности у мотора,
Давление наддува создается в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и после регулируется, при этом снова теряется часть произведенной работы.
Турбинный нагнетатель постоянно приводится в действие выхлопными газами.
Преимущества данного агрегата: высокий коэффициент полезного действия из-за использования энергии отработавших выхлопных газов. Недостатки турбинного нагнетателя: при небольшом рабочем объеме двигателя вырабатываемое количество выхлопных газов не достаточно для создания давления наддува при низких оборотах мотора и создания высокого момента вращения турбины, высокая температурная нагрузка.
Применяя комбинированную систему наддува, то есть объединив классический турбонаддув и механический, создатели двигателя TSI достигли максимальных мощностных показателей на всех режимах работы мотора.
Система охлаждения
Классическая система охлаждения одноконтурная. Для повышения эффективности роботы двигателя TSI конструкторы разделили систему охлаждения двигателя на два контура для повышения качества работы мотора и его систем.
Систему охлаждения разделили на два модуля: один контур обслуживает выпускной коллектор и головку двигателя (горячий), другой (холодный) охлаждает блок цилиндров и нагнетаемый воздух в интеркулере. На этих моторах стоит водяной интеркулер, который заменил воздушный. Благодаря этому воздух, который нагнетается в цилиндры, имеет показатель давления выше. Результат такой модернизации – равномерное заполнение камер сгорания топливно-воздушной смесью и увеличение динамики автомобиля. Так, уже при оборотах 1000 - 1500 получаем крутящий момент около заявленного показателя в 210 Нм.
Двухконтурная система охлаждения – это схема, при которой разделены контуры блока цилиндров и головки блока. В головке блока цилиндров охлаждающая жидкость движется от выпускного коллектора к впускному. Таким образом, поддерживается равномерный температурный режим. Такая конструктивная схема называется поперечным охлаждением. Также в систему охлаждения внесены такие изменения:
- термостат изготовлен с двумя ступенями;
Для охлаждения турбины при остановке двигателя установлен рециркуляционный насос для ОЖ;
Турбинный нагнетатель имеет принудительное охлаждение.
Приблизительно одна треть охлаждающей жидкости двигателя поступает в блок цилиндров, а оставшиеся 2/3 – в головку блока цилиндров к камерам сгорания.
Преимущества системы охлаждения с двумя контурами:
- блок цилиндров прогревается более быстро, температура поднимается до 95о из-за того, что остается в блоке;
Понижение трения в кривошипно-шатунном механизме из-за повышения температуры в блоке цилиндров;
Улучшение охлаждения камер сгорания благодаря понижению температуры около 80о в головке блока; таким образом, достигается улучшение заполнения при понижении возможности детонации.
Особенностью системы охлаждения является корпус распределителя охлаждающей жидкости с термостатом, у которого две ступени. При таком объеме охлаждающей жидкости при высоких оборотах двигателя возникает повышенное давление в системе охлаждения. Даже в этих условиях термостат с двумя ступенями открывается в установленное время в соответствии с требуемой температурой.
Когда установлен термостат с одной ступенью, то нужно было бы преодолевать высокое давление и двигать большую тарелку термостата. И поэтому из-за встречных сил термостат смог бы открыться лишь при высокой температуре.
В термостате, имеющем две ступени, когда достигнута температура открытия, вначале откроется малая тарелка. Из-за малой площади, силы, которые воздействуют на тарелку, меньше, и термостат открывается строго в соответствии с температурой. Пройдя определенный ход, малая тарелка начинает тянуть большую, полностью открывая большое проходное отверстие для охлаждающей жидкости.
При прогреве двигателя TSI такая система дает возможность поддерживать рабочую температуру в двигателе в соответствии с заданными параметрами и снизить расход топлива и вредные выбросы. Для улучшения прогрева и уменьшения возможности перегрева необходимо интенсивно охлаждать горячую головку цилиндров. При этом количество охлаждающей жидкости в головке блока в два раза превышает количество жидкости в блоке цилиндров, а термостаты открываются соответственно при температуре в 95° и 80°.
Турбина от перегрева защищается дополнительным вспомогательным водяным насосом на электрическом приводе, заставляющим жидкость после остановки двигателя циркулировать в отдельном контуре до 1/4 часа. При таком принципе работы существенно повышается ресурс работы турбинного нагнетателя двигателя TSI.
Подача топлива происходит через регулируемую систему впрыска топлива. Достоинство этой системы – это то, что электрический топливный насос, как и топливный насос высокого давления, подает столько бензина, сколько нужно двигателю. Таким образом, понижается электрическая и механическая мощность топливных насосов, и экономится топливо.
Для непосредственного впрыска топлива форсунки устанавливаются прямо в головку блока цилиндров. Под высоким давлением через них топливо впрыскивается в цилиндры. Основное задание для форсунок: они обязаны в минимальный промежуток времени качественно распылить и целенаправленно подать бензин в цилиндры.
При пуске холодного двигателя в двигателе TSI происходит двойной впрыск. Это сделано для того, чтобы при пуске двигателя прогреть катализатор. Первый раз при такте всасывания, а второй – когда коленчатый вал двигателя при вращении не дошел около 50о до верхней мертвой точки. Когда двигатель работает в нормальных условиях, топливо подается во время такта всасывания, при этом оно распределяется равномерно в камере сгорания. Форсунки, установленные на TSI, имеют 6 каналов для впрыска топлива.
Так, направление отдельных струй не допускает увлажнения элементов камеры сгорания, обеспечивая более качественное распределение топливно-воздушной смеси. При этом максимальное значение давление впрыска топлива достигает 150 бар. Это дает возможность гарантировать качественное приготовление топливной смеси и надежное распыление. В этом случае топлива хватит даже при максимальных нагрузках.
На моторах TSI топливо поступает прямо в цилиндры, а не во всасывающий коллектор, смесеобразование происходит «послойно», и при этом происходит качественное сгорание с высокой эффективностью. Все эти факторы дают возможность незначительно повысить мощность и понизить расход топлива.
Необходимо отметить то, что усилия инженеров по снижению веса блока цилиндров дало свои результаты. Отлит блок двигателя TSI объемом 1,2 л из алюминия. При сравнении с блоком мотора, который изготовлен из серого чугуна (такие блоки цилиндров применяют в двигателе TSI с объемом 1,4 л), новый блок цилиндров уменьшил вес на 14,5 кг и составил 19,5 кг. Конструкция нового блока цилиндров двигателя TSI – 1,2 л с открытой плитой – идентична блоку цилиндров двигателя TSI с объемом 1,4 л. Особенность этой схемы в том, что внутренняя стенка блока цилиндров с гильзами не имеет перемычек в зоне, где контактирует блок цилиндров с головкой блока.
Такая конструкция имеет свои преимущества:
- она понижает возможность образования воздушных пузырьков, в системе с двухконтурным охлаждением они могут создать проблему для удаления воздуха из системы охлаждения двигателя.
Собирая блок цилиндров и головку блока цилиндров в единый узел, уменьшаются деформации цилиндров и образуют более однородную конструкцию, в сравнении с конструкцией с закрытой плитой и перемычками.
Все это приводит к сокращению расхода масла, потому что поршневые кольца при этом лучше компенсируют деформации.
В блок цилиндров установлены четыре гильзы, вылитые из серого чугуна с профилированной наружной поверхностью. Этот профиль улучшает соединение между блоком цилиндров и гильзами цилиндров, потому уменьшается деформация блока цилиндров. Это технологическое решение позволило уменьшить неравномерность при распределении тепла, которое появляется между гильзами и алюминиевым блоком.
Достоинства двигателя TSI
К достоинствам моторов с аббревиатурой TSI относится:
1. Эффективность конструкции (при минимальном потреблении топлива удается добиться максимального крутящего момента в большем диапазоне оборотов ).
2. Из-за снижения массы двигателя и рабочего объема значительно уменьшаются потери на трение.
3. Топливо, потребляемое двигателем, экономится.
4. При улучшенных характеристиках сжигания топлива уменьшается количество вредных выбросов в окружающую среду.
TSI – это моторы с системами непосредственного впрыска топлива и двойным турбонаддувом (содержит компрессор и турбину).
Такие двигатели сложнее обычных турбированных, но они более надежны, мощнее и экономичнее. У них практически отсутствуют недостатки.
Особенностью этих моторов является двухступенчатый наддув, который состоит из турбинного нагнетателя и компрессора с механическим приводом. Двигатель TSI насыщен современными технологическими решениями, но при этом для его надежной эксплуатации требуется соответствующий уход. Потому нужно использовать качественные расходные материалы и жидкости, вовремя проводить техническое обслуживание. Узлы и агрегаты, входящие в двигатель TSI, и своевременное обслуживание с лихвой окупятся из-за экономии бензина.
С целью понижения шумности этот двигатель имеет дополнительный корпус, который сделан из звукопоглощающих материалов.
Использование двигателя в нашей стране
Этот двигатель предназначен для работы только на хорошем топливе и только на отличных маслах, у нас хорошее топливо нужно поискать.
К недостаткам двигателей TSI , которые будут эксплуатироваться в наших условиях, относят:
- высокие требования к качеству горюче-смазочных материалов – бензину, маслу и др.;
Техническое обслуживание, которое нужно проводить регулярно и только в авторизированных сервисных центрах;
Эти двигатели чувствительны к низким температурам окружающей среды, что затрудняет его эксплуатацию в зимнее время.
Но водители, которые имеют опыт эксплуатации моторов TSI, замечают, что прогрев на холостых оборотах не обязателен – можно начинать движение без прогрева при холодном моторе.
Двигатели TSI с системами непосредственного впрыска топлива в цилиндры и двойным турбонаддувом – это моторы более сложные, чем обычные, но они надежнее, мощнее и экономичнее.
Одним из самых больших недостатков является то, что зимой двигатель при работе на холостых оборотах плохо прогревается. При движении двигатель выходит на заданный температурный режим долго. Потому водителям, которые ездят на близкие расстояния, это создаст проблему (вам придется ехать с непрогретой «печкой» и терпеть дующий из отопителя холодный воздух в морозную погоду). Других проблем двигатель TSI не создает.
Также нужно отметить увеличенные механические и тепловые нагрузки, двойной наддув. Все это вынуждает заводы-изготовители постоянно работать над изменением конструкции, упрочнять некоторые узлы и агрегаты двигателя. Это усложняет само производство и техобслуживание таких агрегатов.
Многие из вас, уважаемые читатели (которые интересуются немецкими машинами), иногда при выборе например volkswagen или его дочерней компании skoda наталкиваются на такой вопрос. Что такое двигатель TSI? Ведь у этих марок есть обыкновенные агрегаты и есть с непонятной аббревиатурой — TSI. Я тоже задался таким вопросом и накопал такую информацию…
Все слышали про обыкновенные (Volkswagen и Skoda), а также (AUDI), но двигатели TSI для Российского потребителя остаются загадкой. Что это за мотор такой? Существует много высказываний, особенно в пьяной компании, всегда найдется эдакий знаток (который все знает и все слышал). Я сам грешным делом когда то думал — что это дизельный вариант. Думал так потому — что при меньшем объеме выдает большее количество мощности, чем например простой турбированный агрегат. А вот нет — это не дизель.
Самый яркий представитель класса, это вариант объемом 1,4 литра, компании Volkswagen. Уж сколько наград и признаний критиков он получил ну просто идеал среди турбин!
Определение
Двигатели TSI — это бензиновые агрегаты с двойным турбонаддувом (которые содержат и механические компрессоры), системой непосредственного «послойного» впрыска топлива. Строение гораздо сложнее обычного турбированного двигателя, однако стоит заметить, что надежность, мощность и экономичность, на очень высоком уровне. Он практически лишен недостатков.
Если разобрать аббревиатуру есть несколько определений. Одно с 2000 года (именно тогда он был разработан) — Twincharger Stratified Injection — перевод (двойной наддув послойный впрыск), однако позже примерно в 2008 году появляется другой перевод Turbo Stratified Injection — (турбонаддув послойный впрыск), то есть убирается значение «двойной», именно в эти годы и начинается производство силовых агрегатов с одним нагнетателем
Линейка моторов
Знаете много раз был свидетелем того что многие спорили — а вот мотор 1,4 литра сколько у него лошадей? Один говорит что 122, другой 140, третий вообще 170!!! Как такое возможно? А все просто именно этот агрегат в 1,4 литра стал для компании большим полигоном для испытаний, именно из него выросли все остальные вариации от 1,0 до 3,0. И действительно именно 1,4 сейчас имеет очень много вариаций, если не ошибаюсь около 5 — 6.
НА его примере (1.4) я расскажу как это делают немцы:
- Одна турбина. Вариации 122 и 140 л.с. — различия в мощности турбонагнетателя и программной прошивке
- Турбина и компрессор. Вариации 150 — 160 — 170 л.с. — здесь меняется либо мощность , либо турбированного нагнетателя, ну и конечно программного обеспечения (которое зашивается в )
Такая ситуация почти во всей линейки, исключения мотор 1,0 TSI он изначально разрабатывался только с турбонагнетателем — устанавливается на маленькие машины типа Volkswagen UP, либо на гибридные варианты. Для вас подготовил небольшую табличку посмотрите
Здесь изображены все силовые агрегаты в стоке, то есть залито официальное программное обеспечение, если изменить конфигурацию или прошивку можно выжать гораздо большую мощность.
Устройство
Сильно в строение углубляться я не стану, однако постараюсь затронуть важные элементы и отличия. Для начало посмотрите на основные блоки, вот небольшая схема.
Агрегат переработан значительно, особенно стоит отметить — два нагнетателя, новую систему охлаждения, впрыск топлива, облегченный блок двигателя. Теперь по порядку.
1) Механический компрессор и турбонагнетатель, основные отличия
Устройство таково, что они расположены по разные стороны блока. Обыкновенный компрессор использует энергию выхлопных газов (расположен с одной стороны). Отработанные газы сами раскручивают турбинное колесо, затем через специальные приводы создается нагнетание в цилиндры двигателя — сжатого воздуха (о простом турбированном варианте писал ). Принцип работы старого типа мотора, более эффективное, чем у просто бензинового двигателя, но не такой эффективный как у TSI. Простой турбированный агрегат мало эффективен на холостых и низких оборотах, проявляется эффект так называемой « » (когда полная мощность проявляется только от 3000 оборотов и выше), то есть всегда нужно газовать.
Что не скажешь про TSI. Все отличие состоит в том — что он содержит еще механический компрессор (с другой стороны), который работает на низких оборотах. Таким образом всегда происходит нагнетание сжатого воздуха (через специальные устройства). Благодаря этому механическому компрессору — мощность не падает, даже с низов прекрасная тяга, эффект «турбо ямы» побежден!
Прекрасный симбиоз работы: механический нагнетатель на «низах» обычный классический ТУРБО «наверху», провалов мощности нет!
Здесь также имеются усовершенствования. Появляется понятие «охлаждение жидкостью» (обычные турбо варианты охлаждаются только воздухом). Система охлаждения имеет патрубки которые проходят . Благодаря чему основной воздух нагнетается в цилиндры, показатель давления выше. Результат равномерное заполнение камеры сгорания топливной смесью и увеличение динамики. Уже при 1000 — 1500 об/мин получаем заявленный в 210 Нм. Вот небольшая схема системы охлаждения, видно расположения патрубков.
3) Впрыск топлива
Очень интересная система. Во-первых топливо подается сразу в цилиндры двигателя (обходя топливную рейку), во-вторых смешивание с воздухом происходит «послойно» за счет чего достигается сгорание с высокой эффективностью. Два этих фактора позволяют немного увеличить мощность и снизить расход топлива. Вот схема основных элементов топливной системы.
4) Облегченный блок
Нужно отметить, что инженеры бились над снижение веса блока агрегата. И знаете удалось убрать порядка 14 килограмм — значительный показатель. Использовали новую конструкцию размещение самого блока и головки, новые распредвалы и пластиковая крышка.
TSI зарекомендовали себя как очень производительные моторы — при относительно малом объеме можно достигнуть очень высоких показателей в «лошадиных силах». Так обычный турбированный тип от volkswagen, при объеме 1,2 литра имеет мощность примерно 90 л.с, TSI — может выдать при этом же объеме около 102 л.с.
Второе поколение EA211 и EA888 GEN.3
C 2013 года линейка моторов TSI обновилась, были переработаны многие узлы которые считались до этого не прочными. Так основной «ахиллесовой пятой» была цепь ГРМ.
Ходила она не долго, особенно в вариациях 1,2 — 1,4, просто растягивалась и рвалась при пробеге в 50 — 70000 км (от высокой нагрузки и большого крутящего момента). Сейчас ее убрали и поставили ремень ГРМ, ходит они не намного дольше, но его легче менять и легче сменить, разница в эксплуатации примерно в три раза. У 1,8-2,0 цепной механизм значительно усилили, прочность увеличилась в два раза.
Также была переработана система прогрева мотора, предшественник (EA111 и EA888 GEN.2) грелись очень долго. Сейчас проблема почти решена. Произошли усовершенствования и турбины. Однако «масложор» остался, расход масла может доходить до 5 литров на 10000 км, поэтому важно следить за уровнем.
Для большинства людей ответ на вопрос, что такое TSI двигатель, имеет чисто умозрительное значение. Все же народ покупает машину для того, чтобы на ней ездить, желательно с комфортом, а не с целью вдумчиво разглядывать автомобильные внутренности и размышлять о принципах работы. Однако, с другой стороны, стоит поинтересоваться, таким вопросом хотя бы для того, чтобы знать, за что ты платишь деньги при покупке, каких неприятностей можно от нее ожидать, и какие бонусы к ней прилагаются.
Тем более, что такой тип движков – одно из самых удачных технический решений, предложенных компанией Volkswagen. А немцы, надо признать, плохого в автомобилестроении широкому обществу не предлагали (неудачные задумки и у них наверняка случались, но остались чисто семейным делом, не вынесенным на всеобщее обозрение).
Что такое TSI двигатель, можно понять просто из расшифровки данной аббревиатуры. Turbo Stratified Injection, если трактовать дословно, обозначает непосредственный послойный впрыск бензина, сопровождаемый турбонаддувом. Между прочим, сокращение является зарегистрированным брендом. И если оно встречается на автомобилях другой марки, это говорит только, что при создании движка использовалась сама идея.
Как это работает?
Конструкторский гений при создании мотора TSI проявился в том, что он снабжен двойным наддувом. У движка есть и турбокомпрессор, и механический нагнетатель. Что именно из них вступает в дело, зависит от оборотов, на которых работает двигатель. Процесс можно разделить на 4 ступени.Холостые – до 1000 оборотов в минуту. Наддув отсутствует вовсе. Нагнетатель-механика отключен, заслонка, регулирующая и контролирующая процесс, открыта. Из-за того, что газовая отработка мала (и ее энергия, соответственно, тоже), турбокомпрессор в дело не вступает.
Обороты превышают 1000, но до показателя в 2400 еще не доросли. Заслонка закрывается, к работе приступает механический нагнетатель, создающий наддувное давление в 0,17 МПа. Турбо в этом участвует лишь для создания незначительного добавочного воздушного сжатия.
В промежутке между 2400 и 3500 об/мин преимущественно работает турбокомпрессор. Давление вырастает до 0,25 МПа. Механический нагнетатель в основном спит, присоединяется к турбо только когда требуется повышенная мощность. К примеру, при резком разгоне.
После разгона двигателя выше 3500 об/мин механика отключается полностью, и нагнетатель в работе движка не участвует. Заслонка-регулятор остается в открытом положении. Давление наддува при этом несколько падает, чтобы , и составляет в таком режиме работы 0,18 МПА на частоте вращения в 5500 оборотов.
Отметим также усиленную систему охлаждения в 2 контура: один отвечает за температуру в блоке цилиндров, другой поддерживает ее в пределах нормы на головке. Чтобы не допустить перегрева последней, оборудован дополнительный водяной насос на электроприводе, гоняющий воду по отдельному контуру еще 15 минут после того, как двигатель заглушен.
Благодаря всем этим ухищрениям наблюдается заметная экономия топлива, снижение вредных выбросов и значительное увеличение срока службы движка.
Позаботились немцы и о шумоизоляции: мотор запакован в дополнительный корпус из пены-звукопоглотителя, а все газовые потоки, как входящие, так и исходящие, пропускаются через шумоглушители.
К чему можно придраться?
Преимущества TSI-двигателя несколько омрачаются некоторыми недостатками. Во-первых, он требует исключительно качественных расходников, и в первую очередь бензина, который, как известно недешев. Рекомендуется не пренебрегать и положенными регулярными тех. обслуживаниями.
Во-вторых, зимние проблемы: на холостых движок разогреться не в состоянии. Добирать рабочую температуру приходится уже на ходу, в движении. Людям, использующим машину преимущественно по маршруту «дом - работа», придется привыкнуть к некоторой прохладе в салоне при хороших минусах за бортом: печка просто будет гонять холодный воздух от движка. При этом проблем с заводом автомобиля наблюдаться не будет, движение можно начинать чуть ли, не сразу после включения зажигания.
Однако никаких других неприятностей и трудностей, пожалуй, агрегат не доставит. Можно сказать, мощность и надежность – вот что такое TSI двигатель от компании Volkswagen.
