TSI-двигатель - что это такое? Особенности работы TSI моторов Как расшифровывается tsi.

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.

Разнообразие силовых агрегатов в современных автомобилях, сегодня таково, что не всегда понимаешь, о каком моторе идет речь. Одним из очень популярных вот уже достаточно давно моторов является TSI двигатель разработанный специалистами концерна Фольксваген. Двигатели TSI (Twincharged Stratified Injection) устанавливались и устанавливаются на различные модели автомобилей VW, Шкода, Сеад. А сами такие моторы получили множество призов за экономичность, экологичность, эффективность и надежность. В этой статье мы постараемся разобраться с тем, что такое TSI двигатель, каковы его особенности, сильные и слабые стороны.

Пожалуй, наиболее яркой и наиболее важной особенностью описываемых моторов, а это моторы бензиновые и только они, является наличие двойной системы турбонаддува. Здесь имеется и обычная турбина, которая вращается при помощи потока отработанных газов, а так же механический компрессор, приводимый в движение механическим же приводом. Благодаря такому тандему, воздух равномерно и в достаточной мере поступает в камеру сгорания не зависимо от оборотов двигателя.

Для обычных турбомоторов характерным является такой эффект, как турбо яма. Она возникает на низких оборотах двигателя, когда поток выхлопных газов не может достаточно быстро вращать турбину и соответственно турбокомпрессор не закачивает в цилиндры нужное количество воздуха. С этим борются при помощи турбин с изменяемой геометрией лопасти, или как в двигателях Twincharged Stratified Injection при помощи механического компрессора. И такой компрессор показывает себя очень даже неплохо.

Еще одной изюминкой TSI двигателей является система послойного впрыска топлива. Она позволяет более качественно готовить топливную смесь, и достигать более полного ее сгорания. Ну а это, как вы понимаете, повышает эффективность двигателя, его экономичность и экологические показатели. Так например, если мощность обычного турбомотора объемом 1,2 литра будет составлять 90 лошадиных сил, то такой же по объему TSI двигатель выдаст уже более сотни лошадок.

Система охлаждения и вес

Важными нововведениями в описываемых моторах стало снижение их веса, в ряде случаев, до 15 килограммов, а так же усовершенствованная система охлаждения.

Для снижения веса в частности, применяется изготовление крышки двигателя из специальных полимеров. А охлаждение разделяется на охлаждение блока и охлаждение головки. Такой инженерный ход позволяет оптимизировать температурный режим мотора при любой нагрузке.

На сегодня существуют TSI двигатели производства VW следующих объемов:

• 1,2 литра;
• 1,4 литра;
• 1,8 литра;
• 2 литра;
• 3 литра;

Такое разнообразие объемов и как следствие мощностей способно обеспечить надежными и мощными моторами машины практически любого класса, кроме разумеется, грузовых и специальных автомобилей.

И так, на первый взгляд мы имеем надежный, экономичный, мощный и высокотехнологичный автомобильный двигатель, способный ходить достаточно долго, не создавая владельцу проблем. Но, критических отзывов на эти моторы на просторах нашей страны тоже хватает. Так в чем же дело?

Проблемы TSI двигателей

В первую очередь следует отметить, что TSI двигатели очень чувствительны к качеству масла и топлива, которое вы используете. А у нас и с хорошим бензином и с действительно качественным маслом бывают сложности. Вот и получается, что двигатель, который работает в Европе как часы, попадает к нам и начинает показывать характер. Не сразу конечно, но через какое-то время, подобная ситуация вполне возможна. Поэтому, если уж вы стали счастливым обладателем автомобиля оснащенного TSI двигателем, обеспечьте ему достойное качество бензина, а так же своевременную замену масла и качество этого масла, само собой. Правильный и своевременный уход за силовым агрегатом, как и за автомобилем в целом, позволит существенно продлить срок службы вашего транспортного средства.

Если же вы покупаете автомобиль с пробегом, пригнанный из европейских стран, обратите внимание, как часто производилась замена масла. Бывает, что масло меняют примерно раз на 60 тысяч километров пробега. А по истечении гарантийного периода машину банально продают. Вот этот-то период мотор выхаживает даже при таком варварском обращении. Но потом начинаются проблемы, расхлебывать которые, придется вам, если вы приобретаете такое авто.

Так же проблемы при эксплуатации TSI двигателей могут возникнуть у людей, которые вообще мало знакомы со спецификой обращения с турбированными двигателями. Но тут уж мотор точно, ни в чем не виноват. Да и правила здесь просты и неприхотливы. После завершения поездки, дайте мотору немного поработать на холостых оборотах. Перед началом поездки сделайте то же самое. Следите за уровнем и качеством масла, а также состоянием двигателя в целом. И все будет нормально.

Иногда доводилось слышать, что полимерная крышка мотора и вообще его облегченная конструкция это, безусловно слабое звено. Тем не менее, никаких фактов, а тем более фактов подтвержденных статистикой по этому поводу нет. А ведь если бы с корпусом или крышкой двигателя действительно возникали проблемы, об этом писалось бы и говорилось, много и со вкусом.

Часто, автолюбители перед совершением покупки нового автомобиля марки Volkswagen или его дочерней компании Skoda находятся в неком недоразумении, когда видят необычную аббревиатуру двигателя-TSI. Существует заблуждение среди автолюбителей, что данное обозначение определяет наличие дизельного двигателя, но это абсолютно не соответствует действительности.

Определение двигателя TSI

Двигатель TSI-это устройство, которое осуществляет свою работу на бензине, и имеет оснащение в виде двойного турбонадува с механическими компрессорами, с системой прямого «разностороннего» впрыска топливной жидкости. Устройство агрегата данного типа отличается более сложной технической структурой, но и показатели надежности, долговечности, мощности находятся на высоком уровне. Немаловажным считается и очень экономичный расход топлива при нагрузке.


Агрегат типа TSI имеет несколько измененную форму устройства, которая состоит из следующих деталей и узлов:

1. Турбонагнетатель и компрессор механического типа. В TSI они расположены в разных сторонах от блока. Наличие механического компрессора дает избежать распространенной проблемы турбированых двигателей, которую называют «турбо ямой». Она подразумевает падение оборотов и мощности двигателя при оборотах ниже 3000. Во избежание этого эффекта, водитель должен обязательно поддерживать этот уровень, применяя постоянную «подгазовку». Дополнительная установка компрессора обеспечивает стабильную мощность при низких оборотах двигателя.
2. Система охлаждения. В классическом понимании турбированного двигателя, охлаждение происходит сугубо за счет потока воздуха. В TSI существует система патрубков, которые работают с интеркулером. Это усовершенствование дает возможность нагнетать воздух в цилиндры, и тем самым увеличивать силу давления. Это дает возможность получать заявленную величину крутящего момента на низких оборотах двигателя.
3. Система впрыска топливной смеси. Подача бензина происходит непосредственно к цилиндрам, плюс смесь идет послойно смешанная с воздухом, что увеличивает эффективность сгорания.
4. Уменьшенный вес блока. Для повышения качественных показателей и увеличения мощности было принято решение конструкционно уменьшить вес блока, что в итоге и удалось. Замена отдельно взятых узлов дала возможность снизить вес на 14 кг.
5. Цена. Стоимость двигателя TSI не слишком увеличивает цену на автомобиль. В среднем такой двигатель обойдется владельцу на 1000 долларов больше, чем классический вариант.

Положительные качества двигателя TSI

Данный тип мотора уже успел завоевать массу инженерных наград и стать прорывом в автомобиле строении. Множество автовладельцев уже оценили принцип работы и качественные показатели такого агрегата, что дало возможность определить следующие плюсы конструкции:

1. Гибрид экономичного использования топлива и достижения высоких показателей мощности.
2. Защита окружающей среды от большого количества выброса СО2.
3. Увеличенный интервал оборотов дает возможность уменьшать количество необходимого топлива. Суть в том, что коленчатый вал на автомобиле вращается в показателях 1500-1750 оборотов в 1 минуту и это напрямую влияет на расход.
4. Измененные форсунки, которые имеют высокую подачу давления и 6 точек впрыска. Автоматически система контролирует давление и частоту впрыска, что также экономит объемы топлива.
5. Отсутствие «турбоямы».
6. Усовершенствование системы охлаждения оптимизирует силу сгорания.

Отрицательные качества TSI

Помимо огромного количества плюсов у двигателей TSI, есть несколько отличий,которые могут негативно влиять на общую оценку:

• Высокая цена на автомобиль с таким двигателем (на 1-3 тыс долларов выше чем автомобиль с классическим бензиновым агрегатом).
• Дорогое обслуживание и ремонт.
• Замена турбины после 150 тыс км пробега.
• Учащенная замена моторного масла.

Таким образом, двигатель TSI- очень удачная разработка, которая отличается высокой мощностью, экологичностью и экономным потреблением топлива. Своевременное прохождение ТО даст возможность эксплуатировать автомобиль без неприятностей в виде поломок.

Инновационным прорывом в сфере автомобилестроения стала разработка новой линии двигателей, отличительной чертой которых является высокая мощность при малом потреблении топлива.

Достичь этого удалось, используя сочетание непосредственного впрыска топлива и двойного наддува. Бензиновые моторы внутреннего сгорания имеют маркировку TSI, устанавливаются на известные немецкие бренды, такие как Volkswagen, Audi, Seat, Skoda и др.

История моторов TSI

Существует некая путаница между двумя практически одинаковыми силовыми агрегатами, которые на некоторых автомобилях маркируются по-разному. Связанно это с этапом перехода от атмосферных двигателей к турбированным.

В 2004 году 2,0-х литровый атмосферный мотор с системой непосредственного впрыска, именуемый ранее как FSI, и, соответственно, прибавили к его названию букву T — TFSI (Turbocharged Fuel Stratified Injection). Сокращение расшифровывалось как «тубонаддув, послойный впрыск топлива». Концерн Volkswagen сократил полное название до «Turbocharged Stratified Injection» и запатентовал новую аббревиатуру – TSI.

В 2006 году был разработан 1,4-х литровый двигатель с более надежной и простой системой впрыска, имеющей два нагнетателя (турбину и механический компрессор). Аббревиатуру начали расшифровывать несколько иначе: «Twincharged Stratified Injection» (двойной наддув, послойный впрыск).

С тех пор Фольцваген разработал и усовершенствовал серию двигателей TSI, отличающихся объемом и количеством используемых для наддува компрессоров. На автомобилях Ауди подобные агрегаты именуются по-прежнему — TFSI.

Принцип работы двигателей TSI и их основные отличия

Моторы TSI в значительной степени отличаются от своих предшественников (атмосферных и турбированных агрегатов) следующими показателями:

• наличие двух компрессоров;
• усовершенствованная система охлаждения;
• изменен впрыск топлива;
• облегчен блок двигателя;
• увеличена мощность.

На низких оборотах турбокомпрессор и механический нагнетатель работают вместе. При подъеме оборотов свыше 1700 об./мин, механический нагнетатель подключается лишь в моменты резких ускорений, а дальнейшее развитие происходит с помощью одного только турбокомпрессора. Комбинированное применение двух устройств обеспечивает отличный подхват и номинальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, отлаженную и стабильную работу агрегата.

Видео — принцип работы двигателя TSI от Volkswagen:

В отличие от обычных «турбо» вариантов, в двигателях TSI появилось понятие «охлаждение жидкостью». Патрубки системы охлаждения проходят через интеркулер, благодаря чему в цилиндрах нагнетается основной воздух. Показатель давления становится выше, в результате чего происходит равномерное заполнение камеры сгорания горючей смесью и увеличение динамики.

Топливо в цилиндры TSI двигателей подается «напрямую» (обходя топливную рейку), где подвергается послойному смешиванию с воздухом. Сгорание при этом происходит с высокой эффективностью. Такая система впрыска позволила увеличить мощность и .

Новый двигатель облегчен почти на 14 кг. Этого удалось достичь, используя новую конструкцию размещения блока и головки. Меньше своих предшественников весят также распределительные валы и некоторые другие детали.

На порядок выше и производительность моторов этой серии. К примеру, мощность агрегата объемом 1,2 л составляет 102 л.с., в то время как у обычного турбированного мотора идентичного объема этот показатель составляет всего 90 л.с.

Преимущества и недостатки

Основными достоинствами немецких моторов считаются:

• высокая производительность;
• экономичность;
• отсутствие «турбоям» в любом диапазоне оборотов и при ускорении;
• экологичность. Показатель СО 2 моторов TSI в разы меньше чем у атмосферных;
• меньшая стоимость растаможивания;
• широкие возможности для тюнинга. Форсировать двигатели достаточно просто.

Недостатком TSI считается их высокая чувствительность и повышенные требования к обслуживанию. Моторы нуждаются в трепетном уходе, частой замене расходных материалов (масел, фильтров и т.д.), использованию топлива высокого качества. Недешево обходится и ремонт подобных силовых агрегатов.

Проблемы двигателей TSI

Главной головной болью моторов этой серии является привод ГРМ. Преждевременное растяжение и износ цепи может привести к ее проскакиванию через зубья звездочек, вследствие чего произойдет повреждение клапанов и поршней. Не внушает доверия и регулятор натяжения, выход из строя которого приводит к тем же самым проблемам.

Новые двигатели объемом 1,2 л и 1,4 л серии EA211 лишились проблем, связанных с приводом ГРМ. Цепи этих моторов заменены зубчатыми ремнями.

Другая проблема TSI – высокий расход масла. Заводом изготовителем для разных версий установлен расход от 0,5 до 1 л на 1000 км. Нередко результатом такого потребления смазочных материалов становится засорение свечей.

Видео — среди проблем, автовладельцы часто отмечают непривычный звук работающего двигателя TSI и повышенный расход масла:

Отзывы автолюбителей

За время своего существования, автомобили с TSI двигателями намотали сотни тысяч километров на наших дорогах, а у их владельцев тем временем сложились определенные мнения относительно надежности и удобства эксплуатации.

Напротив, не слишком благоприятными оказались поездки на короткие дистанции (особенно в холодную пору), так как агрегаты требуют длительного и полного цикла прогрева, что возможно только при движении. Большинство автомобилистов не рекомендуют приобретать немецкую новинку для эксплуатации в северных регионах.

Почти единомышленного согласия достигли автовладельцы о необходимости использования исключительно качественных расходных материалов и топлива. Причем, многие советуют как можно чаще — каждые 5-7 тыс.км, а при наличии посторонних шумов и тресков в двигателе, рекомендуют без промедления обращаться в сервис.

Если вовремя не обнаружить и не устранить неисправность, то при ее усугублении, дальнейший ремонт может оказаться нерентабельным. Печальный исход таких случаев — полная замена двигателя, что довольно дорого.

Из Германии, следует внимательно изучить ее сервисную историю. Если замена масла проводилась с большим интервалом (40 — 50 тыс.км), такую машину лучше не приобретать.

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.