Інноваційним проривом у сфері автомобілебудування стала розробка нової лінії двигунів, відмінністю яких є висока потужність при малому споживанні палива.
Досягти цього вдалося, використовуючи поєднання безпосереднього впорскування палива та подвійного наддуву. Бензинові мотори внутрішнього згоряння мають маркування TSI, встановлюються на відомі німецькі бренди, такі як Volkswagen, Audi, Seat, Skoda та ін.
Історія двигунів TSI
Існує якась плутанина між двома практично однаковими силовими агрегатами, що на деяких автомобілях маркуються по-різному. Пов'язано це з етапом переходу від атмосферних двигунів до турбованих.
У 2004 році 2,0-літровий атмосферний двигун з системою безпосереднього упорскування, що називався раніше як FSI, і, відповідно, додали до його назви букву T - TFSI (Turbocharged Fuel Stratified Injection). Скорочення розшифровувалося як «тубонаддув, пошарове упорскування палива». Концерн Volkswagen скоротив повну назву до Turbocharged Stratified Injection і запатентував нову абревіатуру – TSI.
У 2006 році був розроблений 1,4-літровий двигун з більш надійною і простою системою впорскування, що має два нагнітачі (турбіну і механічний компресор). Абревіатуру почали розшифровувати дещо інакше: «Twincharged Stratified Injection» (подвійне наддування, пошарове упорскування).
З того часу Фольцваген розробив і вдосконалив серію двигунів TSI, що відрізняються об'ємом і кількістю компресорів, що використовуються для наддуву. На автомобілях Audi такі агрегати називаються як і раніше - TFSI.
Принцип роботи двигунів TSI та їх основні відмінності
Мотори TSI значною мірою відрізняються від своїх попередників (атмосферних та турбованих агрегатів) такими показниками:
- наявність двох компресорів;
- удосконалена система охолодження;
- змінено упорскування палива;
- полегшено блок двигуна;
- збільшено потужність.
На низьких оборотах турбокомпресор та механічний нагнітач працюють разом. При підйомі оборотів понад 1700 об/хв, механічний нагнітач підключається лише в моменти різких прискорень, а подальший розвиток відбувається за допомогою одного тільки турбокомпресора. Комбіноване застосування двох пристроїв забезпечує відмінний підхоплення та номінальний крутний момент у широкому діапазоні обертів, налагоджену та стабільну роботу агрегату.
Відео - принцип роботи двигуна TSI від Volkswagen:
На відміну від звичайних "турбо" варіантів, у двигунах TSI з'явилося поняття "охолодження рідиною". Патрубки системи охолодження проходять через интеркулер, завдяки чому в циліндрах нагнітається головне повітря. Показник тиску стає вищим, внаслідок чого відбувається рівномірне заповнення камери згоряння горючою сумішшю та збільшення динаміки.
Паливо в циліндри TSI двигунів подається «безпосередньо» (минаючи паливну рейку), де піддається пошаровому змішуванню з повітрям. Згоряння при цьому відбувається з високою ефективністю. Така система упорскування дозволила збільшити потужність і потужність.
Новий двигун полегшений майже на 14 кг. Цього вдалося досягти, використовуючи нову конструкцію розміщення блоку та головки. Менше своїх попередників важать також розподільні вали та деякі інші деталі.
На порядок вища і продуктивність двигунів цієї серії. Наприклад, потужність агрегату об'ємом 1,2 л становить 102 к.с., тоді як у звичайного турбованого двигуна ідентичного об'єму цей показник становить лише 90 к.с.
Переваги і недоліки
Основними перевагами німецьких моторів вважаються:
- висока продуктивність;
- економічність;
- відсутність «турбоям» у будь-якому діапазоні оборотів та при прискоренні;
- екологічність. Показник СО 2 моторів TSI у рази менший ніж у атмосферних;
- менша вартість розмитнення;
- широкі можливості для тюнінгу. Форсувати двигун досить просто.
Недоліком TSI вважається їхня висока чутливість та підвищені вимоги до обслуговування. Мотори потребують трепетного догляду, частої заміни витратних матеріалів (масел, фільтрів тощо), використання палива високої якості. Недешево обходиться і ремонт таких силових агрегатів.
Проблеми двигунів TSI
Головним головним болем двигунів цієї серії є привід ГРМ. Передчасне розтягування та знос ланцюга може призвести до його проскакування через зубці зірочок, унаслідок чого відбудеться пошкодження клапанів та поршнів. Не вселяє довіри і регулятор натягу, вихід з ладу якого призводить до тих самих проблем.
Нові двигуни об'ємом 1,2 л і 1,4 л серії EA211 втратили проблеми, пов'язані з приводом ГРМ. Ланцюги цих моторів замінені зубчастими ременями.
Інша проблема TSI – висока витрата олії. Заводом виробником для різних версій встановлено витрату від 0,5 до 1 л на 1000 км. Нерідко результатом такого споживання мастильних матеріалів стає засмічення свічок.
Відео - серед проблем, автовласники часто відзначають незвичний звук працюючого двигуна TSI і підвищена витрата масла:
Відгуки автолюбителів
За час свого існування автомобілі з TSI двигунами намотали сотні тисяч кілометрів на наших дорогах, а у їхніх власників тим часом склалися певні думки щодо надійності та зручності експлуатації.
Навпаки, не надто сприятливими виявилися поїздки на короткі дистанції (особливо в холодну пору), оскільки агрегати вимагають тривалого та повного циклу прогріву, що можливе лише під час руху. Більшість автомобілістів не рекомендують купувати німецьку новинку для експлуатації у північних регіонах.
Майже однодумної згоди досягли автовласники щодо необхідності використання виключно якісних витратних матеріалів та палива. Причому, багато хто радить якнайчастіше - кожні 5-7 тис.км, а за наявності сторонніх шумів і трісків у двигуні, рекомендують негайно звертатися в сервіс.
Якщо вчасно не виявити та не усунути несправність, то при її посиленні, подальший ремонт може виявитися нерентабельним. Сумний результат таких випадків – повна заміна двигуна, що досить дорого.
З Німеччини слід уважно вивчити її сервісну історію. Якщо заміна масла проводилася з великим інтервалом (40 - 50 тис.км), таку машину краще не купувати.
Для більшості людей відповідь на питання, що таке TSI двигун, має чисто умоглядне значення. Все ж таки народ купує машину для того, щоб на ній їздити, бажано з комфортом, а не з метою вдумливо розглядати автомобільні нутрощі і розмірковувати про принципи роботи. Однак, з іншого боку, варто поцікавитися, таким питанням хоча б для того, щоб знати, за що ти платиш гроші при покупці, яких неприємностей можна очікувати від неї, і які бонуси до неї додаються.
Тим більше, що такий тип двигунів - одне з найуспішніших технічних рішень, запропонованих компанією Volkswagen. А німці, треба визнати, поганого в автомобілебудуванні широкому суспільству не пропонували (невдалі задуми і в них, напевно, траплялися, але залишилися суто сімейною справою, не винесеною на загальний огляд).
Що таке TSI двигун, можна зрозуміти просто із розшифровки даної абревіатури. Turbo Stratified Injection, якщо трактувати дослівно, позначає безпосереднє пошарове упорскування бензину, що супроводжується турбонаддувом. До речі, скорочення є зареєстрованим брендом. І якщо воно зустрічається на автомобілях іншої марки, це говорить тільки, що при створенні двигуна використовувалася сама ідея.
Як це працює?
Конструкторський геній при створенні двигуна TSI виявився в тому, що він забезпечений подвійним наддувом. У двигуна є і турбокомпресор, і механічний нагнітач. Що саме з них вступає у справу, залежить від оборотів, на яких працює двигун. Процес можна розділити на 4 ступені.Неодружені - до 1000 оборотів за хвилину. Наддув відсутній зовсім. Нагнітач-механіка відключений, заслінка, що регулює та контролює процес, відкрита. Через те, що газове відпрацювання мало (і її енергія, відповідно, теж), турбокомпресор у справу не вступає.
Обороти перевищують 1000, але до показника 2400 ще не дорослі. Заслінка закривається, до роботи приступає механічний нагнітач, що створює наддувний тиск 0,17 МПа. Турбо у цьому бере участь лише створення незначного додаткового повітряного стиску.
У проміжку між 2400 та 3500 об/хвпереважно працює турбокомпресор. Тиск зростає до 0,25 МПа. Механічний нагнітач в основному спить, приєднується до турбо лише коли потрібна підвищена потужність. Наприклад, при різкому розгоні.
Після розгону двигуна вище 3500 об/хв механіка відключається повністю, і нагнітач у роботі двигуна не бере участі. Заслінка-регулятор залишається у відкритому положенні. Тиск наддуву у своїй дещо падає, щоб , і як такому режимі роботи 0,18 МПА на частоті обертання 5500 оборотів.
Відзначимо також посилену систему охолодження в 2 контури: один відповідає за температуру в блоці циліндрів, інший підтримує її в межах норми на головці. Щоб не допустити перегріву останньої, обладнаний додатковий водяний насос на електроприводі, що ганяє воду окремим контуром ще 15 хвилин після того, як двигун заглушений.
Завдяки всім цим хитрощам спостерігається помітна економія палива, зниження шкідливих викидів та значне збільшення терміну служби двигуна.
Подбали німці і про шумоізоляцію: мотор запакований у додатковий корпус із піни-звукопоглотника, а всі газові потоки, як вхідні, так і вихідні, пропускаються через шумоглушники.
До чого можна причепитися?
Переваги TSI-двигуна дещо затьмарюються деякими недоліками. По-перше, він вимагає виключно якісних розхідників, і насамперед бензину, який, як відомо, недешевий. Рекомендується не нехтувати і належними регулярними тех. обслуговуваннями.
По-друге, зимові проблеми: на холостих двигун розігрітися не в змозі. Добирати робочу температуру доводиться вже на ходу, у русі. Людям, які використовують машину переважно за маршрутом «будинок - робота», доведеться звикнути до деякої прохолоди в салоні при хороших мінусах за бортом: грубка просто ганятиме холодне повітря від двигуна. При цьому проблем із заводом автомобіля спостерігатися не буде, рух можна починати мало не відразу після включення запалювання.
Проте жодних інших неприємностей та труднощів, мабуть, агрегат не завдасть. Можна сказати, потужність та надійність – ось що таке TSI двигун від компанії Volkswagen.
Сьогодні ми розповімо вам, що означають ці три літери TSI, які є запатентованим товарним знаком концерну Volkswagen.
Двигун TSI розшифровується як Turbo Stratified Injection - турбонаддув та пошарове упорскування.
TSI – це бензинові двигуни з подвійним турбонаддувом, який складається з механічного компресора та турбонагнітачів, а також системою безпосереднього впорскування палива. Механічний компресор та турбонагнітач розташовані по різні боки двигуна.
Комбіноване застосування даних пристроїв дозволяє реалізувати номінальний момент, що крутить, в широкому діапазоні оборотів двигуна.
Схема подвійного турбування.
1 - датчик тиску у впускному трубопроводі з датчиком температури повітря
2 - привід компресора
3 – механічний нагнітач
4 - регулювальна заслінка
5 - повітряний фільтр
6 - датчик тиску у впускному колекторі з датчиком температури повітря
7 - впускний колектор
8 - дросельна заслінка
9 - магнітна муфта
10 - датчик тиску наддуву з датчиком температури повітря
11 - інтеркулер
12 - клапан обмеження тиску наддуву
13 - вакуумний привід
14 - випускний колектор
15 - каталітичний нейтралізатор
16 - турбокомпресор
17 - перепускний клапан
18 - клапан рециркуляції турбокомпресора
А - повітря
Б - відпрацьовані гази
Вся відмінність двигуна TSI полягає в тому, що механічний компресор працює на низьких оборотах, а турбокомпресор працює на високих оборотах. Завдяки цьому палива споживається менше, а при малому обсязі двигуна можна досягти великої віддачі.
Простий турбовий двигун Volkswagen, при об'ємі 1,2 літра має віддачу в 90 л.с, а TSI - може видати при цьому обсязі близько 102 л.с. І найголовніше, що TSI не має провалів потужності на будь-яких оборотах двигун тягне машину з високим потенціалом.
Тепер про засади роботи наддувів.
Все залежить від кількості обертів двигуна.
До 1000 оборотів – безнаддувний режим
від 1000 до 2400 оборотів - включається механічний нагнітач
від 2400 до 3500 оборотів - працюють одночасно і механічний компрессоор і турбонаддув
і понад 3500 оборотів - працює лише турбокомпресор
Ось так виглядає механічний нагнітач, на кшталт Roots.
Він забезпечує тягу автомобіля на низьких оборотах, чого найчастіше не вистачає турбовим двигунам.
1 - вакуумний привід
2 - електромагнітний клапан обмеження тиску наддуву
3 - випускний колектор
4 - охолоджувач наддувного повітря
5 - впускний колектор
6 - датчик тиску у впускному колекторі з дачі температури повітря
7 - модуль дросельної заслінки
8 - датчик тиску наддуву з датчиком температури повітря
9 - клапан рециркуляції турбокомпресора
10 - повітряний фільтр
11 - турбокомпресор
12 - перепускний клапан
А - повітря
Б - відпрацьовані гази
Конструкція турбокомпресора забезпечує досягнення номінального моменту, що крутить, вже при низьких оборотах двигуна і підтримка його в широкій межі (від 1500 до 4000 об/хв). Визначні характеристики турбокомпресора отримані за рахунок максимального зниження інерції частин, що обертаються: зменшено зовнішній діаметр робочого колеса турбіни і компресора.
Діапазони роботи нагнітачів.
Синя область – зона відповідальності механічного нагнітача, зелена – турбонаддува, а блакитна – область їхньої спільної роботи.
Також згадувалося, що у двигуні стоїть система безпосереднього впорскування.
Упорскування йде через 6-струменеві форсунки, а максимальне значення тиску впорскування до 150 бар. І не дивлячись на це, двигуни TSI відрізняються високою паливною економічністю.
За допомогою таких розробок вдалося досягти зниження споживання палива та зменшення викидів шкідливих газів.
Двигуни з такою технологією стали "Двигуном року" у 2006, 2007 та 2008 роках у найпрестижнішому технічному конкурсі "Engine of the year".
Ну і як завжди ми намагаємося розповісти все настільки зрозуміло для вас, щоб усі користувачі сайту були підковані з технічного погляду, тому представляємо докладне відео про двигун TSI.
Напевно, багато хто звертав увагу на автомобілі з «таємничим» написом TSI.
Причому ця абревіатура характерна для автомобілів не тільки марки Volkswagen, але й інших брендів, що входять до групи VAG (Volkswagen Audi Group) - Audi, Skoda, Seat.
Що означає цей напис для водія такого автомобіля?
З цієї статті ви дізнаєтесь:
Розшифровка TSI
Розшифровується абревіатура TSI як Twincharger Stratified Injection, що в перекладі означає двигун з подвійним наддувом та пошаровим або прямим упорскуванням.
TSI двигун має складнішу конструкцію, ніж звичайний . Незважаючи на порівняно невеликий та хороший запас потужності, TSI двигун є більш економічним та надійним.
Головною відмінною рисою такого двигуна є наявність двоступінчастого наддуву - перший "ступінь" являє собою нагнітач з механічним приводом, а другий "ступінь" - турбокомпресор.
Механічний компресор працює до 2,4 тис. оборотів. Повністю відкривається впускна заслінка для повітряного потоку, коли частота обертання перевалює за 3,5 тис. оборотів за хвилину. Саме тоді в турбокомпресор потрапляє сильний повітряний потік і досягається максимальний момент, що крутить.
Є TSI двигуни, в яких встановлюється кнопка для вибору зимової їзди. Цей режим виключає буксування коліс за рахунок м'якшої роботи двигуна.
Які переваги має
На особливу увагу заслуговує економічність TSI-двигуна в поєднанні з його солідною потужністю. Силовий агрегат завжди забезпечує автомобілю хорошу динаміку завдяки відразу двом нагнітачам, адже в широкому діапазоні оборотів можна досягти максимального значення моменту, що крутить.
Використання поєднання механічного компресора та турбіни дозволяє максимально зберегти тягу на тривалому проміжку обертів. У цьому випадку механічний компресор самостійно працює на низьких оборотах, а при спільній роботі - на середніх оборотах.
До наступної не менш основної переваги можна віднести низький рівень викиду СО2. Слід згадати, що "TSI" був номінований найкращим "зеленим" двигуном року.
Серед інших численних плюсів лінійки "TSI" варто виділити їхню достатню надійність і порівняно високий ресурс.
У чому полягають недоліки
Як і будь-яка річ, TSI-двигун має деякі недоліки. Слід пам'ятати, що більшість сучасних турбованих моторів VW дуже вимогливо ставляться до якості палива та олії. Винятком не став і TSI-мотор, для нормальної роботи йому необхідне тільки якісне паливо.
Крім цього, двигун TSI вимагає від власника суворого дотримання прописаних у документації до автомобіля правил експлуатації турбодвигунів.
Крім того, певний дискомфорт може спричинити TSI-двигун взимку. Причина в тому, що двигун TSI сімейства має малу тепловіддачу і практично не розігрівається, працюючи на неодружених оборотах в холодну пору року. Взагалі оптимальний температурний режим даного двигуна досягається тільки під час руху через певний проміжок часу.
Але є й інший бік медалі, вже позитивний - такий двигун не схильний до перегріву навіть на сильній спеці в тривалій пробці. Однак ця особливість може стати причиною дискомфорту під час експлуатації автомобіля з TSI-двигуном на коротких дистанціях: непрогрітий двигун означає непрогрітий салон, так як традиційна «пічка», що використовує антифриз двигуна, буде неефективною.
Але інженери VW передбачили всі ці нюанси, створивши двоконтурну систему охолодження з двома термостатами: один контур охолоджує гарячу головку блоку циліндрів, другий - решту блоку силового агрегату.
Для підвищення ресурсу роботи TSI-двигуна турбіна охолоджується власною системою, що включає водяний насос з електроприводом, який продовжує проганяти рідину, що охолоджує, ще 15 хвилин після зупинки двигуна.
Машини з маркуванням TSI мають особливе серце під капотом. Це двигун, в якому конструктори Volkswagen застосували найсучасніші технології та дослідження, втіливши їх на серійних машинах для зміни параметрів цього типу двигуна.
Що означає визначення двигуна TSI
Останнім часом на багатьох автомобілях з'явилося нове маркування TSI. Це скорочення означає новий тип автомобільного двигуна з поліпшеною конструкцією. Абревіатуру TSI, яку можна розшифрувати як Turbo Stratified Injection, при перекладі російською можна викласти приблизно як «Турбо Пошарове Упорскування Палива». Використовуючи такий принцип подачі палива в моторах TSI, виробнику вдалося досягти високих якостей роботи під час експлуатації моторів.
Головною особливістю моторів TSI є дублювання систем наддуву механічним компресором та турбінним нагнітачем. Така конструкція дозволяє на всіх режимах роботи мотора досягти високих експлуатаційних якостей і суттєвої економії палива через можливість варіювання режимів упорскування палива, за рахунок цього вдається досягти високого ККД.
У таких двигунах є такі основні режими роботи:
Діапазон наддуву компресора за потребою.
При оборотах двигуна до 3500, при необхідності підключається компресор.Все це необхідно тоді, коли двигун працює постійно на цьому режимі, а потім слідує сильне прискорення. Інерційність турбонагнітачів призводить до затримки створення необхідного тиску (так званої «турбо-ямі»). Тому тут підключено компресор, який у мінімальний термін створює необхідний тиск на впуску.
Діапазон постійного наддування компресора.
Починаючи з оборотів холостого ходу та до 2400 оборотів двигуна, механічний компресор включений у роботу постійно. При такій різниці в оборотах тиск наддуву в компресорі регулює блок керування заслінки, встановлену у впускному колекторі.
Діапазон наддуву лише турбонагнітач.
Коли обороти двигуна понад 3500 то при цьому турбінний нагнітач один може створити необхідний тиск. В цьому випадку тиск наддуву повітря регулюється магнітним клапаном обмеження тиску наддуву.
Крім подвійної системи наддуву, особливістю двигуна TSI є специфіка системи охолодження двигуна. У ній створено два контури охолодження: головки циліндрів з турбіною та блоки циліндрів з інтеркулером.
Основні складові двигуна, удосконалення відбулося
Завдання підвищення потужності двигуна без істотного збільшення його обсягу та маси, збереження паливної економічності конструкторському відділу концерну Volkswagen вдалося впровадити у життя, ухваливши нестандартні рішення.
Конструктивно двигун TSI має особливості у порівнянні з іншими моторами, а саме подвійне нагнітання – механічним компресором та турбокомпресором. Базою для двигуна TSI було взято чотирициліндровий силовий агрегат, який оснастили паливною системою послідовного впорскування, механічним нагнітачем типу Roots, встановили турбокомпресор.
Поділ системи охолодження на дві (одна охолоджує головку двигуна та випускний колектор, а інша – блок циліндрів та рідинний інтеркулер) дозволяє ефективно охолоджувати повітря, що нагнітається.
Коли було визначено один із найважливіших пріоритетів для автомобіля – при менших обсягах найбільша питома потужність – конструкторська думка дійшла ідеї наддуву. Навіщо двигунові дві системи наддуву?
Кожна із систем окремо має свої недоліки. Так, на низьких оборотах не працює турбіна.Для її нормальної роботи двигун потрібно розкрутити до 3000 об/хв, тобто весь час тримати високі обороти, щоб уникнути провалів (так званих турбо-ям). На високих оборотах падає ефективність роботи механічного компресора, але на низах дозволяє працювати мотору з повною віддачею. На перехідних режимах обидві системи дублюють одна одну, що дає позитивний результат, даючи можливість знімати максимальний момент, що крутить, з двигуна. Першими були механічні (примусові) нагнітачі, які мають привід колінчастого валу двигуна.
Але більшого застосування отримав у автомобілебудуванні нагнітач, що приводиться в дію турбіною, на яку впливають вихлопні гази. При зміні навантаження та кількості обертів, блок ЕБУ двигуна розраховує, скільки повітря потрібно для створення потрібного моменту обертання, і потрапляє в циліндри. У цьому випадку він визначає, працює турбінний нагнітач сам або повинен бути доданий до роботи механічний компресор.
У двигунах TSI кілька діапазонів роботи:
Безнаддувний при мінімальному навантаженні.
У режимі без наддуву регулююча заслінка відкрита повністю. Повітря, яке йде в двигун, надходить через заслінку турбонагнітач, яку контролює регулюючий блок управління. У цей час турбінний нагнітач працює під дією вихлопних газів. Їхня енергія настільки незначна, що створюється мінімальний тиск наддуву. У цьому випадку дросельна заслінка відкривається за бажанням водія (натисканням на педаль газу), і на впуску циліндри створюється розрідження.
Механічний компресор та турбінний нагнітач при високих навантаженнях та частоті обертів до 2400 об/хв.
При роботі в цьому діапазоні заслінка, що регулює кількість повітря, закрита або трохи відкрита для регулювання тиску у впускному колекторі. При цьому компресор включається в роботу через магнітну муфту і приводиться в дію ремінним полікліновим приводом (він засмоктує повітря і стискає його). Стиснене повітря нагнітається компресором до турбінного нагнітача. Повітря додатково стискається. Тиск наддуву компресора вимірюється у впускному колекторі датчиком тиску і змінюється блоком керування заслінкою. Сумарний тиск наддуву вимірюється датчиком тиску наддуву, при цьому дросельна заслінка відкрита повністю. На вході в циліндри створюється тиск 2,5 бар.
Робота турбінного нагнітача та механічного компресора при високих навантаженнях та частоті обертів від 2400 до 3500 об/хв.
Коли мотор працює в такому режимі (наприклад, при незмінній швидкості), то тиск наддуву створюється тільки турбінним нагнітачем. При прискоренні турбіна спрацювала б із затримкою і не змогла вчасно створити необхідний тиск повітря (може виникнути турбо-яма). Але для виключення цього блок управління двигуна через електромагнітну муфту підключає компресор. При цьому змінюється положення регулюючої заслінки, створюючи відповідний тиск наддуву. Так механічний компресор допомагає турбінному нагнітач у створенні необхідного тиску повітря для роботи двигуна.
Робота з турбінним нагнітачем.
Коли частота оборотів двигуна понад 3500 об/хв, турбіна може сама створювати необхідний тиск повітря у будь-якій точці навантаження. У цій ситуації заслінка, яка регулює подачу повітря, повністю відкрита, і свіже повітря безпосередньо надходить до турбінного нагнітача. У умовах тиску відпрацьованих газів вистачатиме, щоб турбінний нагнітач створив тиск, необхідне наддуву. При цьому повністю відкрита. На впуску створюється тиск до 2,0 бар. Тиск, створений турбінним нагнітачем, вимірює датчик тиску наддуву, і він регулюється клапаном обмеження тиску наддуву.
Подвійний наддув – це одночасне використання механічного компресора + турбінного нагнітача. Компресор – це нагнітач механічного типу, що підключається через електромагнітну муфту.
Переваги механічного компресора:
- швидке нагнітання необхідного тиску у впускний колектор;
створення більшого моменту обертання при невисоких оборотах двигуна;
Його підключення відбувається за потребою;
Він не вимагає додаткового мастила та охолодження.
Недоліки механічного компресора:
- відбір потужності у двигуна,
Тиск наддуву створюється в залежності від частоти обертання колінчастого валу і після регулюється, при цьому знову втрачається частина виконаної роботи.
Турбінний нагнітач постійно приводиться у дію вихлопними газами.
Переваги даного агрегату: високий коефіцієнт корисної дії через використання енергії вихлопних газів, що відпрацювали. Недоліки турбінного нагнітача:при невеликому робочому обсязі двигуна виробляється кількість вихлопних газів мало створення тиску наддува при низьких оборотах двигуна і створення високого моменту обертання турбіни, високе температурне навантаження.
Застосовуючи комбіновану систему наддуву, тобто об'єднавши класичний турбонаддув та механічний, творці двигуна TSI досягли максимальних потужних показників на всіх режимах роботи двигуна.
Система охолодження
Класична система охолодження одноконтурна. Для підвищення ефективності роботи двигуна TSI конструктори розділили систему охолодження двигуна на два контури для підвищення якості роботи двигуна та його систем.
Систему охолодження розділили на два модулі: один контур обслуговує випускний колектор і головку двигуна (гарячий), інший (холодний) охолоджує блок циліндрів та повітря, що нагнітається в інтеркулері.На цих моторах стоїть водяний інтеркулер, який замінив повітряний. Завдяки цьому повітря, яке нагнітається в циліндри, має показник тиску вище. Результат такої модернізації – рівномірне заповнення камер згоряння паливно-повітряною сумішшю та збільшення динаміки автомобіля. Так, вже при оборотах 1000 - 1500 отримуємо момент, що крутить, близько заявленого показника в 210 Нм.
Двоконтурна система охолодження - це схема, за якої розділені контури блоку циліндрів і головки блоку. У головці блоку циліндрів охолодна рідина рухається від випускного колектора до впускного. Таким чином підтримується рівномірний температурний режим. Така конструктивна схема називається поперечним охолодженням. Також до системи охолодження внесено такі зміни:
- термостат виготовлений з двома ступенями;
Для охолодження турбіни під час зупинки двигуна встановлено рециркуляційний насос для ОЖ;
Турбінний нагнітач має примусове охолодження.
Приблизно одна третина охолоджуючої рідини двигуна надходить в блок циліндрів, а 2/3, що залишилися, - в головку блоку циліндрів до камер згоряння. Переваги системи охолодження із двома контурами:
- блок циліндрів прогрівається швидше, температура піднімається до 95о через те, що залишається в блоці;
Зниження тертя в кривошипно-шатунному механізмі через підвищення температури в блоці циліндрів;
Поліпшення охолодження камер згоряння завдяки зниженню температури близько 80о головці блоку; таким чином, досягається покращення заповнення при зниженні можливості детонації.
Особливістю системи охолодження є корпус розподільника охолоджуючої рідини з термостатом, який має два ступені. При такому обсязі охолодної рідини при високих обертах двигуна виникає підвищений тиск у системі охолодження. Навіть у цих умовах термостат з двома ступенями відкривається у встановлений час відповідно до необхідної температури.
Коли встановлений термостат з одним щаблем, потрібно було б долати високий тиск і рухати велику тарілку термостата. І тому через зустрічні сили термостат зміг би відкритися лише за високої температури.
У термостаті, що має два ступені, коли досягнуто температури відкриття, спочатку відкриється мала тарілка. Через малу площу, сили, які впливають на тарілку, менше, і термостат відкривається строго відповідно до температури. Пройшовши певний хід, мала тарілка починає тягнути велику, повністю відкриваючи великий прохідний отвір для рідини, що охолоджує.
При прогріві двигуна TSI така система дає можливість підтримувати робочу температуру у двигуні відповідно до заданих параметрів та знизити витрати пального та шкідливі викиди. Для покращення прогріву та зменшення можливості перегріву необхідно інтенсивно охолоджувати гарячу головку циліндрів. При цьому кількість охолоджуючої рідини в голівці блоку вдвічі перевищує кількість рідини в блоці циліндрів, а термостати відкриваються відповідно при температурі 95° та 80°.
Турбіна від перегріву захищається додатковим водяним насосом на електричному приводі, що змушує рідину після зупинки двигуна циркулювати в окремому контурі до 1/4 години. При такому принципі роботи значно підвищується ресурс роботи турбінного нагнітача двигуна TSI.
Подача палива відбувається через регульовану систему упорскування палива. Перевага цієї системи – це те, що електричний паливний насос, як і паливний насос високого тиску, подає стільки бензину, скільки потрібно двигуну. Таким чином, знижується електрична та механічна потужність паливних насосів та економиться паливо.
Для безпосереднього упорскування палива форсунки встановлюються прямо в головку блоку циліндрів. Під високим тиском через них паливо впорскується в циліндри. Основне завдання для форсунок:вони зобов'язані в мінімальний проміжок часу якісно розпорошити та цілеспрямовано подати бензин у циліндри.
При пуску холодного двигуна у двигуні TSI відбувається подвійне упорскування.Це зроблено для того, щоб під час пуску двигуна прогріти каталізатор. Перший раз при такті всмоктування, а другий - коли колінчастий вал двигуна при обертанні не дійшов близько 50о до верхньої мертвої точки. Коли двигун працює в нормальних умовах, паливо подається під час такту всмоктування, при цьому воно рівномірно розподіляється в камері згоряння. Форсунки, встановлені на TSI, мають 6 каналів для впорскування палива.
Так, напрямок окремих струменів не допускає зволоження елементів камери згоряння, забезпечуючи більш якісний розподіл паливно-повітряної суміші. При цьому максимальне значення тиску впорскування палива досягає 150 бар. Це дає можливість гарантувати якісне приготування паливної суміші та надійне розпилення. У цьому випадку палива вистачить навіть за максимальних навантажень.
На моторах TSI паливо надходить прямо в циліндри, а не в всмоктуючий колектор, суміш утворення відбувається «пошарово», і при цьому відбувається якісне згоряння з високою ефективністю. Всі ці фактори дають можливість трохи підвищити потужність і знизити витрату палива.
Зусилля інженерів зі зниження ваги блоку циліндрів дало свої результати. Відлитий блок двигуна TSI об'ємом 1,2 л з алюмінію. При порівнянні з блоком двигуна, який виготовлений із сірого чавуну (такі блоки циліндрів застосовують у двигуні TSI з об'ємом 1,4 л), новий блок циліндрів зменшив вагу на 14,5 кг та склав 19,5 кг. Конструкція нового блоку циліндрів двигуна TSI – 1,2 л із відкритою плитою – ідентична блоку циліндрів двигуна TSI з об'ємом 1,4 л. Особливість цієї схеми в тому, що внутрішня стінка блоку циліндрів з гільзами не має перемичок у зоні, де контактує блок циліндрів із головкою блоку.
Така конструкція має свої переваги:
- вона знижує можливість утворення повітряних бульбашок, у системі з двоконтурним охолодженням вони можуть створити проблему для видалення повітря із системи охолодження двигуна.
Збираючи блок циліндрів і головку блоку циліндрів в єдиний вузол, зменшуються деформації циліндрів і утворюють однорідну конструкцію, порівняно з конструкцією із закритою плитою і перемичками.
Все це призводить до скорочення витрати масла, тому що поршневі кільця краще компенсують деформації. У блок циліндрів встановлені чотири гільзи, вилиті із сірого чавуну із профільованою зовнішньою поверхнею. Цей профіль покращує з'єднання між блоком циліндрів та гільзами циліндрів, тому зменшується деформація блоку циліндрів. Це технологічне рішення дозволило зменшити нерівномірність при розподілі тепла, що з'являється між гільзами та алюмінієвим блоком.
Переваги двигуна TSI
До переваг моторів з абревіатурою TSI відноситься:
1. Ефективність конструкції (при мінімальному споживанні палива вдається досягти максимального моменту, що крутить, у більшому діапазоні оборотів).
2. Через зниження маси двигуна та робочого об'єму значно зменшуються втрати на тертя.
3. Паливо, яке споживається двигуном, економиться.
4. При покращених характеристиках спалювання палива зменшується кількість шкідливих викидів у навколишнє середовище.
TSI – це мотори із системами безпосереднього впорскування палива та подвійним турбонаддувом (містить компресор та турбіну). Такі двигуни складніші за звичайні турбовані, але вони більш надійні, потужніші і економічніші. Вони практично відсутні недоліки.
Особливістю цих моторів є двоступінчастий наддув, що складається з турбінного нагнітача та компресора з механічним приводом. Двигун TSI насичений сучасними технологічними рішеннями, але для його надійної експлуатації потрібен відповідний догляд. Тому необхідно використовувати якісні витратні матеріали та рідини, вчасно проводити технічне обслуговування. Вузли та агрегати, що входять у двигун TSI, та своєчасне обслуговування з лишком окупляться через економію бензину.
З метою зниження шумності цей двигун має додатковий корпус, який виготовлений із звукопоглинаючих матеріалів.
Використання двигуна в нашій країні
Цей двигун призначений для роботи тільки на хорошому паливі та тільки на відмінних оліях, у нас хороше паливо потрібно пошукати.
До недоліків двигунів TSI, які експлуатуватимуться в наших умовах, відносять:
- високі вимоги до якості паливно-мастильних матеріалів – бензину, олії та ін;
Технічне обслуговування, яке потрібно проводити регулярно і лише у авторизованих сервісних центрах;
Ці двигуни чутливі до низьких температур довкілля, що ускладнює його експлуатацію у зимовий час.
Але водії, які мають досвід експлуатації моторів TSI, зауважують, що прогрів на неодружених оборотах не обов'язковий – можна розпочинати рух без прогріву при холодному моторі. Двигуни TSI із системами безпосереднього впорскування палива в циліндри та подвійним турбонаддувом – це мотори складніші, ніж звичайні, але вони надійніші, потужніші та економічніші.
Одним із найбільших недоліків є те, що взимку двигун при роботі на неодружених оборотах погано прогрівається. При русі двигун виходить на заданий температурний режим довго. Тому водіям, які їздять на близькі відстані, це створить проблему (вам доведеться їхати з непрогрітою «пічкою» і терпіти холодне повітря, що дме з обігрівача, в морозну погоду). Інших проблем двигун TSI не створює.
Також потрібно відзначити збільшені механічні та теплові навантаження, подвійний наддув. Все це змушує заводи-виробники постійно працювати над зміною конструкції, зміцнювати деякі вузли та агрегати двигуна. Це ускладнює саме виробництво та техобслуговування таких агрегатів.
