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.
Д аунсайзинг (от английского downsizing – «уменьшение размера») начался ещё в ХХ веке, и термин этот ввёл именно Volkswagen. Причем тогда речь шла о линейке 1,8-литровых двигателей с наддувом и 20-клапанными ГБЦ.
Предполагалось, что сравнительно компактный блок 1,8Т заменит линейку моторов вплоть до трёх литров объемом, что по сути и произошло. Сейчас объём в 1,8 литра маленьким уже не считается. Во многом это заслуга именно семейства моторов ЕА113 и конкретно этого двигателя 1,8Т.
Причем поздние варианты двигателей с этим блоком цилиндров и ГБЦ имели объем два литра, что даунсайзом вроде бы и не назовёшь, но понятие это связано не только с рабочим объёмом, но и с габаритами. Тут за счет максимально тонких стенок цилиндров и длинноходной конструкции удалось вместить подобный объем в габариты двигателей объёма 1,6 л середины двухтысячных годов. Не удивляйтесь, сравнивая блоки AWT от VW Passat и какого-нибудь X 16XEL от Opel: по габаритам там будет почти полное совпадение. Разумеется, и масса отличается не сильно.
На фото: Volkswagen Passat 2.0 FSI Sedan (B6) "2005–10
Но именно к началу нового века компактность конструкции стала значительно более важной характеристикой, чем ранее. Почему? Только потому, что растущие требования к объему салонов машины при сохранении внешних габаритов и повышение средней мощности у компактных легковушек требовало применения все более маленьких, но мощных моторов.
Опыт линейки ЕА113 оказался удачным: несмотря на сложную конструкцию ГБЦ, наличие турбонаддува и форсировку под 200 сил моторы 1,8Т спокойно выхаживали свои 300 тысяч и более. Воодушевившись успехом, Фольксваген пошёл дальше.
Продолжение успеха
На основе блока семейства моторов с объемом до 1,4 л представили новые серии объемом 1,2 и 1,4 л серии ЕА111 (не ищите простой логики в нумерации). Мощность моторов составляла 105-180 л.с. Базой для новых двигателей послужили атмосферные модели AUA/AUB объемом 1,4 л, выполненные с использованием новой модульной схемы расположения навесных агрегатов и с цепным приводом ГРМ. Моторы получили обозначение TFSI/TSI, так как оснащались прямым впрыском топлива и наддувом. Особо отметим, что никакой разницы между топливными системами TFSI и TSI нет, это всего лишь два маркетинговых названия одного и того же для моделей Audi и Volkswagen .
На фото: Volkswagen Golf 5-door "2008–12
Получилось большое семейство двигателей, из которых наиболее известными являются 1,4 л CAXA (122 л.с.), 1,2 л CBZB (105 л.с.), чуть более слабый CBZA на 85 л.с., 130-сильные 1,4 CFBA, двухнаддувные 140/150-сильные BMY/CAVF, печально известные 160-сильные версии CAVD и самые мощные CAVE/CTHE с «горячих хэтчей» на 180 л.с.
Моторы 1,2 л этой линейки сильно отличаются от двигателей 1,4 л. У них другая восьмиклапанная ГБЦ и немного другой блок, другая поршневая группа, а ещё отсутствуют высокофорсированные варианты.
В основном речь в этом материале пойдет о двигателях 1,4 л. Они имеют унифицированную конструкцию и схожие недостатки.
Особенности конструкции
Конструкция двигателей на первый взгляд максимально проста, но есть целый ряд интересных решений. Чугунный блок, алюминиевая 16-клапанная ГБЦ - как у десятков других конструкций. Но цепной привод ГРМ выполнен с отдельным кожухом цепи, что более характерно для ременных моторов и заметно облегчает ее обслуживание.
Температура полного открытия термостата
блока цилиндров
105 градусов
Привод ГРМ имеет роликовые рокеры-толкатели и гидрокомпенсаторы. Датчик положения коленвала встроен в задний фланец двигателя. Система наддува выполнена с нетипичным для большинства наддувных двигателей жидкостным интеркулером, а система охлаждения – с двумя основными контурами, контуром охлаждения наддувного воздуха и электронасосом для дополнительного охлаждения турбины.
Термостат стоит двухсекционный и двухступенчатый, обеспечивающий разную температуру блока цилиндров и ГБЦ и более плавную регулировку температур. Термостат блока цилиндров имеет температуру полного открытия 105 градусов, а термостат ГБЦ – 87.
Система управления обычно используется Bosch, ТНВД - их же, но в некоторых вариантах установлен насос высокого давления Hitachi. Двухнаддувная версия с компрессором Roots – настоящее чудо технологий, и в итоге на маленьком двигателе получилось столько дополнительного оборудования и такой сложный впуск, что он оказался тяжелее двухлитровых моторов TSI.
Для столь небольшого мотора непривычно видеть маслофорсунки охлаждения поршней и плавающий поршневой палец, но тут все серьезно и рассчитано на высокую мощность.
Вентиляция картера изящна и проста: есть встроенный в переднюю крышку мотора маслоотделитель и максимально простая система с клапаном постоянного давления, что для турбомотора явление редкое.
Предусмотрена и система подачи чистого воздуха для вентиляции картера, что теоретически позволяет маслу долго сохранять свои свойства и обеспечивает большие межсервисные интервалы. Маслонасос находится в картере и приводится отдельной цепью, такая конструкция позволяет уменьшить время масляного голодания при первом и холодном старте, потере герметичности обратного клапана масломагистрали или понижении уровня масла.
Насос с регулируемым давлением системы DuoCentric позволяет снизить потери мощности на смазку и применять маловязкие масла круглогодично. Он обеспечивает давление в 3,5 бара в широком спектре условий эксплуатации. Датчик давления масла находится в самой дальней части масломагистрали после гидрокомпенсаторов и хорошо реагирует на любое падение давления. Разумеется, есть и фазовращатели. Как минимум – на впускном вале.
На фото: Volkswagen Tiguan "2008–11
Изящная конструкция даже при поверхностном разборе имеет множество уязвимых точек и должна работать «на грани». Причём даже без учета особенностей работы системы прямого впрыска топлива с ее пульсациями, датчиками и сточенными эксцентриками привода. Но основной объем претензий, как ни странно, относится к базовым элементам конструкции, от которых подвоха никак не ожидаешь.
Что пошло не так?
Если вы думаете, что такой турбонаддувный мотор как 1,4 ЕА111 с высокой мощностью имеет очень малый ресурс поршневой группы и турбину-расходник, то вы правы лишь отчасти. На самом деле естественный износ поршневой группы невелик, а турбины после устранения проблем с электронным байпасом и заедающим приводом вейстгейта способны пройти свои 120-200 тысяч километров. Благо, условия работы у нее вполне «курортные».
На фото: Под капотом Volkswagen Golf GTI "2011
Основная причина недовольства владельцев на протяжении всего срока использования этих моторов оказалась предсказуема и проста. Цепной привод ГРМ не мог обеспечить стабильного ресурса, а особенности конструкции позволили цепи при небольшом износе перескакивать на нижней звезде коленвала. Помимо этой, в общем-то, банальной причины нашлась еще одна: цепной привод маслонасоса тоже не выдерживал, цепь рвало, или она соскакивала.
В попытке устранить досадную неприятность компания поменяла натяжитель три раза, заменила цепь и звезды на более мелкозвенчатые, изменила конструкцию передней крышки двигателя, а в конце концов заменила роликовую цепь маслонасоса на пластинчатую, заодно поменяв и передаточное отношение привода для увеличения рабочего давления. Последняя версия натяжителя – 03C 109 507 BA, его рекомендуется менять в любом случае. Износ успокоителей обычно незначительный, но они и стоят недорого.
Комплектов ГРМ есть два вида: 03C 198 229 B и 03C 198 229 C. Первый комплект применяется для моторов с роликовой цепью маслонасоса, моторов с номерами CAX 001000 до CAX 011199, второй вариант – для модернизированных, с номера CAX 011200. Если вы хотите заодно усовершенствовать привод маслонасоса и использовать более новую версию комплекта, то нужно еще заменить звезду маслонасоса, его цепь привода и натяжитель. Коды деталей 03C 115 121 J, 03C 115 225 A и 03C 109 507 AD соответственно. При заказе деталей по отдельности нужно быть очень внимательным, часть деталей комплекта может оказаться несовместима между собой.
Ресурс первых вариантов цепи до замены составлял иногда менее 60 тысяч километров. После замены натяжителя на более стойкий и установки менее вытягивающихся цепей средний ресурс составил порядка 120-150 тысяч до появления неприятных стуков цепи по крышке.
Еще ресурса цепей добавила выявленная неприятность с обратным клапаном 03F103 156A, который слишком быстро спускал масло из напорной магистрали обратно в картер, что приводило к длительной работе ГРМ без давления. У жителей теплых регионов, игнорирующих опасные постукивания, цепи вполне успешно выхаживают и более 250 тысяч, но есть нюанс: после появления первых постукиваний при холодном старте, признака ослабшего натяжителя, вероятность проскока цепи начинает расти. И чем ниже температуры, и чем дольше мотор выходит на рабочие обороты, тем вероятность выше. Заодно при уходе фаз ухудшается тяга и растет расход топлива, так что рисковать не так уж дешево. К тому же 100-120 тысяч пробега – это примерный ресурс фазовращателя последних модификаций в городских условиях и на оригинальном масле. Более ранние варианты начинали стучать уже после 60-70 тысяч пробега. Так что все равно мотор нужно вскрывать, и удивительным образом ресурс компонентов цепного привода связан с ресурсом фазовращателя, который официально расходником не является.
Ошибка по 93-й группе проявляется не всегда, так что поклонникам электронной «диагностики» нужно быть начеку все равно. А вот для сервисов этот нюанс оказался просто золотым дном, ведь в этом случае можно для устранения лишних звуков…
Цепь и шумы ГРМ, как наиболее часто встречающиеся проблемы, лидируют в списке неприятностей для моторов 1,4 TSI. С ними сталкивается каждый обладатель такой машины. Как и с «масложором», который со временем обязательно появляется. Но у масляного аппетита есть еще и обратная сторона.
Система устроена так, что масляный аппетит и все сопутствующие проблемы мало того, что неизбежны, так еще и в случае отсутствия каких-либо действий со стороны владельца машины они взаимно друг друга усиливают. А это ведет к быстрому нарастанию негативных факторов. Финальным аккордом обычно являются либо трещины в поршне из-за детонации, особенно на всех вариантах двигателя мощнее 122 сил, либо прогар поршня из-за избытка масла и залегания поршневых колец.
Что делать?
Большинство прочитавших материал до этого места логично сделали вывод «не надо брать». Что в общем-то не лишено смысла. Но если вы уже связались с таким мотором на бэушной машине, не спешите срочно избавляться от неё. Можно жить и с ЕА111, просто этому мотору в возрасте нужен только комплексный подход к диагностике и восстановлению. Одним лишь ГРМ вы не отделаетесь. У «ездока», к коим относится большинство обладателей современных авто, двигатель наверняка выйдет из строя окончательно и бесповоротно по причине смерти цилиндропоршневой группы. В лучшем случае подвисающие клапаны, детонация и ошибки приведут машину в хороший сервис. И вот уже после основательного ремонта мотор снова будет радовать тягой и экономичностью. Если только, конечно, не подведет система питания.
Мотор неоднократно модернизировали, и вариантов исполнения довольно много. В целом до 2010 года конструкция поршневой группы отличалась неудачным маслосъемным кольцом, а до 2012 поршневые кольца также были тонкими и быстро изнашивались. И только под конец выпуска серии появились моторы, которые практически не подвержены залеганию колец и целому ряду сопутствующих проблем. Тогда же стали ставить комплекты вентиляции картера на чуть более высокое рабочее давление. Выяснилось, что эффективность маслоотделителя сильно зависит от разрежения, и что у наддувного мотора разрежение оказалось выше планируемого. Это в свою очередь приводило к повышенному угару масла через вентиляцию картера.
На фото: Под капотом Volkswagen Golf R 3-door "2009–13
Топливная аппаратура непосредственного впрыска вносит свои нюансы в процесс старения мотора. Как и любая система с высоким рабочим давлением, она довольно капризна. А цена компонентов, которые почти не поддаются ремонту, высока. Помимо ожидаемых замен форсунок и ТНВД можно также поменять недешевые датчики давления топливной рампы в сборе с рампой, кучу трубок и прокладок. Но пока это пусть и затратная, но наиболее «понятная» часть проблем с мотором. К тому же она сравнительно неплохо диагностируется опытными мастерами.
Брать или не брать машину с таким мотором? Если машина в хорошем состоянии и с гарантированно небольшим пробегом, то почему бы и нет? Особенно если вы много передвигаетесь, и низкий расход топлива будет приятным стимулом. И, конечно, если вы не боитесь разовых вложений в размере 30-50 тысяч рублей после покупки. Это цена хорошей диагностики с заменой ГРМ на новый вариант, причем попутно можно выявить все накопившиеся проблемы и устранить их.
Ближе к 200 тысячам пробега деньги опять потребуются. Скорее всего, нужен будет ремонт топливной аппаратуры и системы наддува. В итоге шансы дотянуть до 300 тысяч пробега и более – есть, хотя и сложностей на пути будет гораздо больше, чем в случае с какими-нибудь простыми "атмосферниками" из 90-х с вдвое большим расходом топлива. Но непригодность к ремонту – явное преувеличение.
На фото: Volkswagen Golf 5-door "2008–12
В целом мотор действительно получился изначально неудачным, требовательным к сервису, и только в последних итерациях избавился от досадных детских болезней. Но это неизбежное следствие общемирового тренда на обкатку технологий силами покупателей. В этом плане экспериментальная серия ЕА111 – не первая и далеко не последняя. Ваш голос
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.
На чтение 4 мин.
Работать над комбинированием технических решений в двигателе инженеры не прекращают ни на минуту. Каждая фирма выбирает свой путь, поэтому и фанаты появляются у разных компаний в разном количестве. Кто-то банально делает двигатель очень большого объема, кто-то проектирует свои турбины или комбинирует несколько. А Volkswagen придумали TSI, что это такое мы и расскажем в этой статье.
Принцип работы
Если мы попробуем более-менее литературно перевести Turbo Stratified Injection (TSI), то получим такое предложение: двигатель, что имеет турбонаддув и непосредственный впрыск . Отличием TSI от просто твин турбо лежит в том, что здесь применяются не две полноценных турбины, а механический компрессор и турбонагнетатель. Применение не хилой энергии от выхлопных газов выходящих из выпускного коллектора позволяет вращать турбину и увеличивать КПД двигателя.
В системе TSI полностью показывает себя принцип минимизации, при котором двигатель меньшего объёма обязан выдавать гораздо большую мощность чем его большой аналог.
Также значительно повышается уровень экономичности, так как очень большая часть выхлопных на приведение в действие турбонагнетателя.
Все преимущество TSI можно заметить при обычной езде. Дело в том, что обороты коленчатого вала обычно всегда поддерживаются в пределах 1500-1750 оборотов за минуту. А крутящий момент при этом так высок как будто бы вал раскрутился до 3500 оборотов. Это очень положительно сказывается на экономии бензина и на мощностных показателях автомобиля. Если обобщить, то, можно сказать, что водитель получает более широкий диапазон выбора мощности. TSI двигатель, как правило, имеет КПП (коробку переключения передач) с более высокими значениями передаточных чисел, так как это обеспечивает более быстрый разгон автомобиля и его динамику. Для специальной системы непосредственного впрыска и для более качественного образования рабочей смеси были придуманы особые форсунки с 6-ю отверстиями. Электронный блок управления имеет специальную программу для того, чтобы создавать идеальные условия для сгорания бензина в цилиндрах двигателя.
Подытожив можно сказать, что основными плюсами являются:
- Экономия топлива.
- Прибавка к мощности.
Промежуточное охлаждение
Еще одной существенной особенностью является обязательное наличие интеркулера. Кулер представляет собой более качественный радиатор с циркулирующей жидкостью для охлаждения воздуха . Холодный воздух позволяет снизить объем поступающего в турбину кислорода, за счет этого резко повышается уровень создаваемого давления, так как холодный воздух лучше сжимается. Как следствие, за счет того, что эффект турбозадержка минимален, а камера сгорания за счет непосредственного впрыска TSI заполняется очень качественно достигается существенное улучшение динамики автомобиля. Также практически полностью отсутствует эффект турбоямы.
Особенности наддува
В данной системе присутствует очень любопытная система нагнетания воздухa. Специальная технология позволяет получить максимально возможный уровень крутящего момента при очень маленьком объеме двигателя: впрыск топлива осуществляется синхронизировано с работой турбины или с комбинированной работой турбины и компрессора. За счет этого в цилиндры поступает больше воздуха, а топливо впрыскивается в четко определенный момент. Как следствие получается более качественное сгорание топливной смеси.
Совместная работа механического компрессора и турбонагнетателя дает значительные плюсы в целом. Как минимум почти полностью исчезает эффект турбоямы. Так как когда обороты достигает момента, когда включается второй компрессор, то он успевает подхватить процесс нагнетания и мотор не проваливается в яму. Также стоит отметить, что механический компрессор работает от ременной передачи от шкива коленчатого вала, благодаря чему он работает сразу же после пуска двигателя.
Именно VW сегодня является единственным производителем, что пустил такие двигателя с двумя турбинами и непосредственным впрыском в серию. Это показывает, что такие моторы являются очень совершенными силовыми агрегатами автомобиля. Конечно же, сложность в производстве повлияли на стоимость, однако, это того стоит.
Двигатель TSI (Turbo Stratified Injection , дословно - турбонаддув и послойный впрыск) объединяет последние достижения конструкторской мысли – непосредственный впрыск топлива и турбонаддув .
Концерн Volkswagen разработал и предлагает на своих автомобилях линейку двигателей TSI, различающихся по конструкции, объему двигателя, мощностным показателям. В конструкции двигателей TSI производителем реализовано два подхода: двойной наддув и просто турбонаддув.
Аббревиатура TSI является запатентованным товарным знаком концерна Volkswagen.
Двойной наддув осуществляется в зависимости от потребности двигателя двумя устройствами: механическим нагнетателем и турбокомпрессором. Комбинированное применение данных устройств позволяет реализовать номинальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов двигателя.
В конструкции двигателя используется механический нагнетатель типа Roots. Он представляет собой два ротора определенной формы, помещенных в корпус. Роторы вращаются в противоположные стороны, чем достигается всасывание воздуха с одной стороны, сжатие и нагнетание – с другой. Механический нагнетатель имеет ременной привод от коленчатого вала. Привод активизируется с помощью магнитной муфты. Для регулировки давления наддува параллельно компрессору установлена регулировочная заслонка.
На двигателе TSI с двойным наддувом установлен стандартный турбокомпрессор . Охлаждение наддувочного воздуха осуществляется интеркулером воздушного типа.
Эффективную работу двойного наддува обеспечивает система управления двигателем , которая помимо электронного блока объединяет входные датчики (давления во впускном трубопроводе, давления наддува, давления во впускном коллекторе, потенциометр регулирующей заслонки) и исполнительные механизмы (магнитную муфту, серводвигатель регулирующей заслонки, клапан ограничения давления наддува, клапан рециркуляции турбокомпрессора).
Датчики отслеживают давление наддува в различных местах системы: после механического нагнетателя, после турбокомпрессора и после интеркулера . Каждый из датчиков давления объединен с датчиками температуры воздуха.
Магнитная муфта включается по сигналам блока управления двигателем, при которых на магнитную катушку подается напряжение. Магнитное поле притягивает фрикционный диск и замыкает его со шкивом. Механический компрессор начинает вращаться. Работа компрессора производится до тех пор, пока на магнитную катушку подается напряжение.
Серводвигатель поворачивает регулирующую заслонку. При закрытой заслонке весь всасывающий воздух проходит через компрессор. Регулирование давления наддува механического компрессора производится путем открытия заслонки. При этом часть сжатого воздуха подается снова в компрессор, а давление наддува снижается. При неработающем компрессоре заслонка полностью открыта.
Клапан ограничения давления наддува срабатывает, когда энергия отработавших газов создает избыточное давление наддува. Клапан обеспечивает работу вакуумного привода, который в свою очередь открывает перепускной клапан. Часть отработавших газов идет мимо турбины.
Клапан рециркуляции турбокомпрессора обеспечивает работу системы на принудительном холостом ходу (при закрытой дроссельной заслонке). Он предотвращает создание избыточного давления в промежутке между турбокомпрессором и закрытой дроссельной заслонкой.
Принцип работы двойного наддува двигателя TSI
В зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (нагрузки) различают следующие режимы работы системы двойного наддува:
- безнаддувный режим (до 1000 об/мин);
- работа механического нагнетателя (1000-2400 об/мин);
- совместная работа нагнетателя и турбокомпрессора (2400-3500 об/мин);
- работа турбокомпрессора (свыше 3500 об/мин).
На холостых оборотах двигатель работает в безнаддувном режиме. Механический нагнетатель выключен, регулирующая заслонка открыта. Энергия отработавших газов невелика, турбокомпрессор не создает давления наддува.
С ростом числа оборотов, включается механический нагнетатель и закрывается регулирующая заслонка. Давление наддува, в основном, создает механический нагнетатель (0,17 МПа). Турбокомпрессор обеспечивает небольшое дополнительное сжатие воздуха.
При частоте вращения коленчатого вала двигателя в пределе 2400-3500 об/мин давление наддува создает турбокомпрессор. Механический нагнетатель подключается при необходимости, например, при резком ускорении (резком открытии дроссельной заслонки). Давление наддува может достигать 0,25 МПа.
Далее работа системы осуществляется только за счет турбокомпрессора. Механический нагнетатель выключен. Регулирующая заслонка открыта. Для предотвращения детонации с ростом числа оборотов давление наддува несколько падает. При частоте вращения 5500 об/мин оно составляет порядка 0,18 МПа.
Турбонаддув двигателя TSI
В данных двигателях наддув осуществляется исключительно турбокомпрессором. Конструкция турбокомпрессора обеспечивает достижение номинального крутящего момента уже при низких оборотах двигателя и поддержание его в широком пределе (от 1500 до 4000 об/мин). Выдающиеся характеристики турбокомпрессора получены за счет максимального снижения инерции вращающихся частей: уменьшен наружный диаметр рабочего колеса турбины и компрессора.
Регулирование наддува в системе традиционно осуществляется с помощью перепускного клапана. Клапан может иметь пневматический или электрический привод. Работу пневматического привода обеспечивает электромагнитный клапан ограничения давления наддува. Электрический привод представлен электрическим направляющим устройством, состоящим из электродвигателя, зубчатой передачи, рычажного механизма и датчика положения устройства.
В двигателе с турбонаддувом, в отличие от двойного наддува, используется жидкостная система охлаждения наддувочного воздуха. Она имеет независимый от системы охлаждения двигателя контур и образует с ней двухконтурную систему охлаждения . Система охлаждения наддувочного воздуха включает: охладитель наддувочного воздуха, насос, радиатор и систему трубопроводов. Охладитель наддувочного воздуха размещен в впускном коллекторе. Охладитель состоит из алюминиевых пластин, через которые проходят трубы системы охлаждения.
Охлаждение наддувочного воздуха производится по сигналу блока управления двигателем включением насоса. Поток нагретого воздуха проходит через пластины, отдает им тепло, а те, в свою очередь, отдают его жидкости. Охлаждающая жидкость движется по контуру с помощью насоса, охлаждается в радиаторе и далее по кругу.
