Двигатели TSI от Volkswagen — что это такое, их плюсы и минусы. Что такое TSI двигатель? Как устроен, и в чем его сильные и слабые стороны? Tsi двигатель что на vw

Доброго времени суток, дорогой читатель . Сегодня в рубрике " " мы поговорим о двигателях, а точнее о двигателях с шильдиком TSI. Вы узнаете, что значит эта аббревиатура, что особенного в этих моторах и другой не менее важной и интересной информации.В сети очень часто люди интересуются вопросом: "Что такое TSI двигатель ", ищут отзывы о TSI моторах , а также прощупывают слабые и сильные места этого типа двигателя перед тем как купить автомобиль. Это и неудивительно, учитывая то, сколько на сегодняшний день выпускается моторов подобного класса. Однако большинство автомобилистов не имея ни малейшего понятия о том, что такое TSI и с чем его едят, раздают советы относительно того, стоит или не стоит покупать авто с таким мотором. Учитывая этот факт, мы решили разобраться в этом вопросе, чтобы внести ясность в эту запутанную ситуацию.

Первый аргумент в пользу двигателей TSI - этот тип моторов был разработан всемирно известной компанией Volkswagen, и по словам самих немцев, этот мотор можно назвать одним из наиболее удачных технических экспериментов.

Что такое TSI двигатель , точнее, как расшифровать аббревиатуру, состоящую из трех букв? Turbo Stratified Injection – именно эти три слова скрываются под тремя буквами TSI. Если перевести дословно, то получится что-то типа – "Непосредственный послойный впрыск бензина с турбонаддувом", но если переводить по-человечески, то правильнее было бы сказать, что TSI - это двигатель, оснащенный системой непосредственного впрыска с двойным турбонаддувом.

Особенность мотора заключается именно в том, что он имеет двойной турбонаддув (турбокомпрессор и механический нагнетатель). Какой из нагнетателей включится в работу зависит от потребностей двигателя и его оборотов. Весь процесс можно разделить на четыре режима.

1. Режим - холостые обороты (до 1000 об/мин). В этом режиме наддув бездействует, механический нагнетатель полностью отключен, а заслонка, которая регулирует и контролирует процесс - открыта. В результате чего газовая отработка небольшая и мощность, соответственно, тоже.

1. Режим - обороты двигателя выше 1000 об/мин, но не дотягивают до 2400. В таком режиме заслонка закрывается и в работу вступает механический нагнетатель, который создает давление - 0,17 МПа. Турбина в данном случае работает только для создания дополнительного воздушного сжатия.

1. Режим - обороты двигателя в диапазоне от 2400 до 3500 об/мин. Работает в основном турбокомпрессор, поднимая давление до 0,25 МПа, при этом механический нагнетатель преимущественно бездействует, включаясь в работу только в том случае, когда нужно , например, во время резкого разгона.

1. Режим - обороты двигателя превышают 3500 об/мин. Механический нагнетатель полностью выключается и не участвует в наборе скорости, заслонка-регулятор - открыта. Немного падает давление наддува, что позволяет избежать детонации двигателя. При 5500 об/мин. давление составляет - 0,18 МПА.

Двигатель TSI оснащен также усиленной двухконтурной системой охлаждения, в которой один контур контролирует температуру в блоке цилиндров, а второй - на головке. С целью недопущения перегрева двигателя, второй контур оснащен дополнительным водным насосом на электроприводе, который гоняет по отдельному контуру, на протяжении 15 минут после того как вы заглушили двигатель.

Движение отработавших газов (красные и синие стрелки) и охлаждающей жидкости (зеленые стрелки) в двигателе TSI Volkswagen

Все вышеперечисленные технологии и доработки позволяют добиться:

• Существенной экономии топлива;
• Снижения уровня выброса вредных веществ в атмосферу;
• Увеличить срок службы двигателя;
• Кроме того, разработчики позаботились и . Двигатель установлен в корпус из пены, который поглощает звук его работы, причем выхлоп проходит через шумопоглотители, что делает автомобиль практически бесшумным.

Недостатки TSI двигателя

• Требовательный к расходникам (качественный бензин, масло и т. д.);
• Необходимость регулярного техобслуживания, которое обходится недешево;
• Проблемы с зимней эксплуатацией. практически не способен разогреться, поэтому владельцам приходится начинать езду практически "на холодном" моторе, рабочая температура достигается уже в процессе езды. Хотя, как заявляют владельцы авто с таким двигателем и сам производитель, езду можно начинать сразу же после запуска мотора, при этом у вас не будет никаких проблем с мотором. Единственное, что вас, скорее всего, не порадует - это то, что и в салоне у вас будет довольно прохладно.

В заключение подведем некую черту под всем сказанным выше. Двигатель TSI - надежный и продуманный агрегат, обладающий мощностью, надежностью и экономичностью.

Автомобили концерна «Фольксваген-Ауди» довольно распространены в России. Одна из особенностей данных машин - это двигатели с турбонаддувом. И если раньше турбину можно было встретить только на дизелях, то «ВАГ» использует ее повсеместно на бензиновых моторах.

Цель модернизации - максимально увеличить технические характеристики агрегата при сохранении его рабочего объема. Так как сегодня важна топливная экономичность, бесконечно увеличивать объем камеры сгорания нельзя. Поэтому автоконцерны идут на разные ухищрения. Ярким примером таких работ является TSI-двигатель. Что это такое и в чем особенности данной силовой установки? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Двигатель TSI - это бензиновый силовой агрегат, который используется на автомобилях «Фольксваген», «Шкода» и «Ауди». Характерное отличие мотора TSI - наличие двойного турбонаддува и системы непосредственного впрыска топлива (не путать с «Коммон Рейл»). Разработав особую конструкцию, немецкие инженеры достигли высокой топливной экономичности агрегата при неплохих технических характеристиках.

Первый образец TSI появился в 2000 году. Данная аббревиатура дословно переводится как «двойной наддув послойный впрыск».

Линейка агрегатов

Достаточно обширна, причем моторы с одинаковым рабочим объемом могут выдавать разную мощность. Яркий тому пример - 1,4-литровый TSI-двигатель. 122 лошадиные силы - далеко не граничный порог. Также концерн производит моторы 1,4 TSI на 140 и 170 лошадиных сил. Как это возможно? Все просто: отличия заключаются в технологии наддува:

• при использовании одного турбокомпрессора мощность двигателя TSI 1,4 варьируется в пределах от 122 до 140 лошадиных сил;
• с использованием двух турбин мощность возрастает до 150-170 сил. При этом меняется программное обеспечение электронного блока управления двигателем.

И все это на моторе с рабочим объемом в 1,4 литра! Но это далеко не единственный мотор в линейке. Существуют разные вариации двигателей TSI:

• 1.0 TSI. Это самый младший мотор. Он укомплектовывается одной турбиной и развивает мощность в 115 лошадиных сил. Литровый двигатель TSI имеет в распоряжении всего три цилиндра.
• 1.4. Об этих моторах мы уже рассказали выше. В линейке присутствует пять вариаций двигателей с мощностью от 122 до 170 лошадиных сил. Все цилиндры расположены в один ряд.
• 1.8. Такие моторы имеют три модификации. Мощность данной силовой установки может составлять от 152 до 180 лошадиных сил.
• 2.0. Эти агрегаты развивают мощность от 170 до 220 сил. Блок двигателя - рядный, четырехцилиндровый (как и на предыдущих двух агрегатах).
• 3.0. Это флагманский мотор, используемый на «Фольксвагене Туарег». Это шестицилиндровый двигатель V-образного типа. В зависимости от степени наддува, его мощность может составлять от ЗЗЗ до 379 лошадиных сил.

Как видите, линейка силовых агрегатов достаточно обширна.

Устройство

Стоит отметить, что двигатели TSI существенно переработаны. Так, здесь установлены алюминиевый блок цилиндров, измененная впускная и выпускная система, а также модернизированная система впрыска горючего. Однако обо всем по порядку.

Нагнетатели

Турбина - это основной элемент, благодаря которому достигаются столь высокие технические характеристики. Нагнетатели на моторах TSI располагаются в разных сторонах блока. Механизм работает от энергии выхлопных газов. Последние приводят в движение крыльчатку, которая через специальные приводы нагнетает воздух во впускной коллектор. Отметим, что обычные турбированные двигателя имеют массу недостатков. В частности, это эффект турбоямы - потери крутящего момента ДВС на определенных его оборотах. Моторы TSI лишены данного недостатка благодаря нескольким нагнетателям. Один работает на низких оборотах, а второй подключается при высоких. Так реализуется максимальный крутящий момент в довольно широком диапазоне.

Как работает наддув?

В зависимости от количества оборотов коленвала существуют следующие режимы работы данной системы:

• Безнаддувный. В данном случае турбина не задействуется в работу. Обороты двигателя не превышают одной тысячи в минуту. Дроссельная регулирующая заслонка находится в закрытом состоянии.
• Работа механического нагнетателя. Данный механизм задействуется, когда обороты составляют от одной до двух с половиной тысяч в минуту. Механический нагнетатель помогает обеспечить хороший крутящий момент при старте автомобиля с места.
• Совместная работа турбины и нагнетателя. Это происходит при оборотах от двух с половиной до трех с половиной тысяч.
• Работа турбокомпрессора. Нагнетатель больше не включается в работу. Наддув обеспечивается только крыльчаткой турбины в режиме оборотов от трех с половиной тысяч и выше.

С ростом числа оборотов увеличивается и давление воздуха. Так, во втором режиме данный параметр составляет порядка 0,17 МПа. В третьем давление наддува достигает отметки в 0,26 МПа. На высоких оборотах уровень давления немного снижается. Это сделано для того, чтобы предотвратить эффект детонации (самопроизвольное воспламенение бензиновой смеси, которое сопровождается характерным ударом на днище поршня). При работе турбокомпрессора уровень давления составляет 0,18 МПа. Но этого вполне достаточно, чтобы обеспечить высокий крутящий момент и мощность при движении на скорости.

Система охлаждения

Поскольку двигатель находится в режиме постоянных нагрузок, ему необходимо качественное охлаждение.

Так, система имеет патрубки, что проходят через интеркулер. Благородя этому в цилиндры попадает холодный воздух. Это обеспечивает более полное сгорание смеси и способствует росту динамики двигателя.

Система впрыска

Двигатель TSI обладает модернизированной системой впрыска. Она относится к непосредственному типу. Так, горючее поступает в камеру сразу же, минуя классическую топливную рейку. Как отмечают отзывы, работа непосредственного впрыска ощущается при наборе скорости. Машину буквально подрывает с «низов». Но применение такой системы впрыска направлено не только на увеличение КПД и мощности мотора, оно способствует снижению расхода топлива двигателя.

Блок цилиндров

Двигатель TSI отличается облегченным блоком цилиндров, который изготовлен из алюминия. Использование такого сплава существенно снизило массу мотора. В среднем такой блок весит на 14 кг меньше, нежели чугунный. Также в конструкции используются иные распределительные валы, спрятанные за пластиковой крышкой. Таким образом достигаются высокие эксплуатационные показали работы данного ДВС.

Проблемы

Какие имеют двигатели TSI проблемы? Одна из частых болезней данных силовых установок - это повышенный расход масла. Причем масложор не является редкостью даже на новых моторах. Что говорят отзывы о двигателях 1.4 TSI? Данные агрегаты потребляют до 500 граммов масла на 1000 километров. Это довольно много. Владельцам часто приходится контролировать уровень щупом. Если прогадать момент, можно поймать масляное голодание, которое чревато снижением ресурса двигателя TSI, а именно его поршневой группы. Можно ли решить данную проблему? К сожалению, это "неизлечимая болезнь" всех моторов TSI, поэтому владельцу остается лишь регулярно следить за щупом и возить с собой бутылку масла на долив.

Еще одна проблема, которая поставила крест на надежности двигателя 1.4 TSI - это выход из строя турбины. Ее часто "закидывает" маслом, а к 80 тысячам появляется люфт подшипников. Турбина не в состоянии нагнетать воздух под нужным давлением, из-за чего ухудшается динамика расхода и меняется характер поведения авто. Стоимость ремонта нагнетателя составляет порядка 60 тысяч рублей, а таких турбин в моторе несколько.

Следующий подводный камень, который ставит под сомнение надежность двигателей TSI - это газораспределительный механизм. Они работают от цепи, которая часто растягивается. Причиной тому стали чрезмерно высокие нагрузки. В последние годы немецкий производитель начал устанавливать ременной привод. По словам производителя, его прочность увеличилась в два раза. Это несколько улучшило ситуацию, однако на рынке осталось много автомобилей со старым цепным ГРМ.

Сколько служит двигатель TSI? По словам производителя, ресурс его составляет порядка трехсот тысяч километров. Однако на практике эти моторы ходят по 150-200 километров. Что существенно усугубляет ситуацию, так это алюминиевый блок. Он практически не поддается ремонту. Здесь нет привычных мокрых гильз, которые можно было бы заменить, поэтому в случае выхода из строя, мотор TSI проще заменить на новый, что, кстати, довольно недешево.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет двигатель TSI. Идея создания данного мотора неплохая. Немцы стремились сделать мощный и производительный двигатель, получить с него максимальный КПД. Однако в погоне за идеальными характеристиками инженеры не учли массу нюансов, которые уже исправляли в процессе серийного производства двигателей. Стоит ли приобретать автомобиль с таким двигателем? Эксперты дают отрицательный ответ, поскольку ресурс у этих моторов действительно малый. Также часто наблюдаются проблемы с цепным приводом. Несмотря на высокую производительность и низкий расход топлива от покупки такого авто стоит воздержаться. Владелец может столкнуться с непредвиденным ремонтом и довольно серьезными капиталовложениями.

Появление немецких автомобилей с новой линейкой двигателей ТSI, или, чуть раньше ТFSI, зачастую является предметов споров, основным вопросом которых является именно двигатель.
Что это такое – двигатель ТSI и какие нововведения применены в его конструкции и расскажем ниже, не забыв упомянуть и о проблемах, связанных с эксплуатацией двигателей ТSI.

Основные узлы двигателя TSI

Отличие двигателей TFSI от TSI сводится к введению второй турбины, однако на Ауди двигатели называются TFSI, хотя и имеют вторую турбину.

Отличие от остальных бензиновых двигателей кроется в расшифровке аббревиатуры ТSI в названии двигателя.
Предшественники TSI обозначались как ТFSI – Turbocharget Fuel Stratifled Injection – турбонаддув с расслоенным (или послойным) впрыском топлива. Эти моторы появились вследствие оснащения инжекторного турбиной для нагнетания воздуха.
Позднее Volkswagen ввёл для своих моторов другое обозначение – TSI (Twincharget Stratifled Injection) – изменив расшифровку из-за усовершенствования системы турбонаддува установкой ещё одной турбины, приводимой в движение несколько иначе, чем на остальных подобных агрегатах. Теперь аббревиатура TSI означает, что двигатель имеет двойной турбонаддув и послойный впрыск.
Как видите, отличие двигателей TFSI от TSI сводится к введению второй турбины – Volkswagen запатентовал новое название, хотя аналогичные моторы, устанавливающиеся на Ауди, называются по-прежнему – TFSI, хотя и имеют вторую турбину.

Особенности устройства и их влияние на характеристики двигателя

Вторая турбина

Двигатель TSI в разобранном виде

По сравнению с обычным (атмосферным) двигателем, турбированный имеет улучшенные мощностные характеристики и является более экономичным.

Вообще, турбонаддув позволяет «втиснуть» в камеры сгорания большее количество воздуха и тем самым улучшить их наполнение топливной смесью. Обычная турбина приводится во вращение выхлопными газами – её ведущие лопасти расположены в выпускном коллекторе. Ведущие лопасти соединены валом с ведомыми, установленными во впускном коллекторе и осуществляют нагнетание воздуха.
По сравнению с обычным (атмосферным) двигателем, турбированный имеет улучшенные мощностные характеристики и является более экономичным. Но такому двигателю присущ такой недостаток, как провал при резком ускорении – так называемый эффект турбоямы. Объясняется он инертностью турбинных колёс.
Установка же второй турбины, приводящейся во вращение от шкива коленвала, позволяет убрать эффект турбоямы. При этом второй нагнетатель работает постоянно лишь на малых и средних оборотах – на больших он включается в работу только при увеличении нагрузки – при обгоне, движении на подъём и т.д., то есть, работает «на подхвате».
Вывод: вторая турбина улучшает динамику разгона, особенно это заметно при наборе оборотов «с низов». Кроме того, в сочетании с другими нововведениями, двигатели TSI обладают высокой мощностью при небольших рабочих объёмах – и всё это не в ущерб экономии топлива.

Жидкостное охлаждение воздуха

Схема охлаждения воздуха двигателя TSI

Применение двух турбин позволяет добиться не только увеличения нагнетаемого воздуха, но и сформировать вихревые потоки оптимальным образом.

На дизельных моторах воздух, поступающий в камеры сгорания, охлаждается интеркулером – теплообменником, устанавливаемом во впускном тракте. Делается это также с целью «втиснуть» в камеры сгорания как можно больше воздуха – любой охлаждённый газ имеет большую плотность.
Обычно интеркулер представляет собой радиатор, но вместо жидкости по нему проходит воздух. На двигателях TSI интеркулер имеет ещё и жидкостное охлаждение – к нему подводятся патрубки от основной системы охлаждения. Таким образом улучшается теплообмен и воздух, предназначенный для образования топливной смеси, лучше охлаждается. Впрочем, новшеством это назвать можно лишь применительно к бензиновым моторам – на дизельных агрегатах жидкостные интеркулеры – не новинка.
Вообще, двигатели TSI на данный момент сочетают в себе все проверенные ранее улучшения систем питания бензиновых моторов, включая и непосредственный впрыск топлива в камеры сгорания. Применение же двух турбин позволяет добиться не только увеличения нагнетаемого воздуха, но и сформировать вихревые потоки таким образом, чтобы распыление топлива было более «тонким» и «взрывоопасным».

Двигатели TSI – плюсы и минусы

К несомненным достоинствам этих моторов можно отнести высокую мощность при небольших рабочих объёмах. Вдобавок, вождение авто с двигателем TSI доставляет удовольствие – машина «легка на подъём», уверенно разгоняется даже с малых оборотов. В условиях интенсивного городского движения это немаловажно – иногда, чтобы избежать аварии, нужно быстро уйти с «линии огня» – и тут спасает хорошая динамика. И всё это не в ущерб экономичности – двигатели TSI обладают умеренным «аппетитом».
Но, как и большинство новинок, двигатели TSI имеют весьма серьёзные недостатки:

Серьезными недостатками двигателей TSI являются повышенный расход масла и требовательность к качеству топлива.

• повышенный расход масла;
• требовательность к качеству топлива;
• слабым звеном является привод ГРМ. У «цепных» моторов часто случаются проскакивания цепи вследствие растягивания или поломок натяжителя. К тому же вытянутая цепь способствует неправильной работе фазорегуляторов, что отрицательно сказывается на мощностных характеристиках двигателя;
• совокупность вышеуказанных недостатков логично порождает следующий – дорогое обслуживание и ремонт двигателей TSI.

Впрочем, производители заявляют о большом ресурсе двигателей TSI – около 300 000 км без капитального ремонта. Но этот высокий показатель существенно «подпорчен» ресурсом турбины, составляющем 60 000 км. Учитывая приличную стоимость этого узла (приблизительно 20 000 – 30 000 рублей), это весьма существенный недостаток.

На двигателях TSI обязательная замена масла через 10 000 и регулярный контроль уровня масла в двигателе.

Надёжность двигателей TSI во многом зависит от того, насколько владелец авто соблюдает правила обслуживания, установленные изготовителем. Замена масла для двигателей TSI предусмотрена не больше, чем через 10 000 км пробега, да и необходимо постоянно контролировать его уровень – на 1000 км пробега мотор «съедает» около литра масла.
Непосредственный впрыск топлива выдвигает повышенные требования к качеству последнего – моторы с такой системой впрыска работают на обедненных смесях, и любые нежелательные примеси моментально сказываются на динамике авто самым неблагоприятным образом. Да и на форсунках, установленных непосредственно в головке блока цилиндров, образуется нагар, снижающий качество распыления топлива.
Вдобавок, благодаря попаданию масла во впускной коллектор через зазоры между валами турбин и подшипниками скольжения, на свечи зачастую попадает моторное масло, что приводит к образованию нагара на их электродах и преждевременному выходу из строя.

Доливка масла в двигатель TSI

Опытные водители после поездки дают поработать двигателю TSI несколько минут, чтобы избежать резкого охлаждения турбины.

В качестве средств, способных «продлить жизнь» топливной системы, для двигателей TSI можно рекомендовать применение присадок в бензин, способствующих очищению форсунок и камер сгорания. При покупке таких добавок следует внимательно изучить инструкцию по применению – далеко не все аналогичные присадки могут применяться для двигателей с непосредственным впрыском топлива.
Автовладельцы, знакомые со слабыми местами турбированных двигателей, часто интересуются – можно ли глушить двигатель TSI сразу после поездки? Официальные дилеры VW утверждают, что благодаря жидкостному охлаждению турбины, коробления её лопаток не произойдёт при резком охлаждении двигателя. Но опытные водители всё же дают поработать мотору после поездки несколько минут – для страховки. Можно лишь посоветовать поступать так же – учитывая стоимость турбины.

В заключение можно сказать, что применение турбонаддува в бензиновых моторах – несомненный шаг вперёд. А справиться с расходом масла немцы со временем сумеют – например, установив для турбины автономную систему смазки под давлением, как они сделали это ещё 20 лет назад на металлобрабатывающих станках Heinrich Rau.

Машины с маркировкой TSI имеют под капотом особенное сердце. Это мотор, в котором конструкторы Volkswagen применили самые современные технологии и исследования, воплотив их на серийных машинах для изменения характеристик этого типа мотора.

Что значит определение двигатель TSI

В последнее время на многих автомобилях появилась новая маркировка TSI. Это сокращение обозначает новый тип автомобильного двигателя с улучшенной конструкцией. Аббревиатуру TSI, которую можно расшифровать как Turbo Stratified Injection , при переводе на русский язык можно изложить примерно как «Турбо Послойный Впрыск Топлива». Используя такой принцип подачи топлива в моторах TSI, производителю удалось добиться высоких качеств работы при эксплуатации моторов.

Главной особенностью моторов TSI является дублирование систем наддува механическим компрессором и турбинным нагнетателем. Такая конструкция позволяет на всех режимах роботы мотора добиться высоких эксплуатационных качеств и существенной экономии топлива из-за возможности варьирования режимов впрыска топлива, за счет этого удается добиться высокого КПД.

В таких двигателях есть такие основные режимы работы:

Диапазон наддува компрессора по необходимости.

При оборотах двигателя до 3500, по необходимости подключается компрессор. Все это необходимо тогда, когда мотор работает постоянно на этом режиме, а после следует сильное ускорение. Инерционность турбонагнетателя приводит к задержке создания необходимого давления (так называемой «турбо-яме»). Поэтому здесь подключен компрессор, который в минимальный срок создает необходимое давление на впуске.

Диапазон постоянного наддува компрессора.

Начиная с оборотов холостого хода и до 2400 оборотов двигателя, механический компрессор включен в работу постоянно. При такой разнице в оборотах давление наддува в компрессоре регулирует блок управления заслонки, установленной во впускном коллекторе.

Диапазон наддува только турбонагнетателя.

Когда обороты двигателя свыше 3500, то при этом турбинный нагнетатель один может создать необходимое давление. В этом случае давление наддува воздуха регулируется магнитным клапаном ограничения давления наддува.

Кроме двойной системы наддува, особенностью мотора TSI есть специфика системы охлаждения двигателя. В ней создано два контура охлаждения: головки цилиндров с турбиной и блока цилиндров с интеркулером.

Основные составляющие двигателя, усовершенствование произошло

Задачу повышения мощности двигателя без существенного увеличения его объема и массы, сохранение топливной экономичности конструкторскому отделу концерна Volkswagen удалось внедрить в жизнь, приняв нестандартные решения.

Конструктивно двигатель TSI имеет особенности в сравнении с другими моторами, а именно двойное нагнетание – механическим компрессором и турбокомпрессором. Базой для двигателя TSI был взят четырехцилиндровый силовой агрегат, который оснастили топливной системой последовательного впрыска, механическим нагнетателем типа Roots, установили турбокомпрессор.

Разделение системы охлаждения на две (одна охлаждает головку двигателя и выпускной коллектор, а другая – блок цилиндров и жидкостный интеркулер) позволяет эффективно охлаждать нагнетаемый воздух.

Когда был определен один из важнейших приоритетов для автомобиля – при меньших объемах наибольшая удельная мощность – конструкторская мысль пришла к идее наддува. Зачем мотору две системы наддува?

Каждая из систем отдельно имеет свои недостатки. Так, на низких оборотах не работает турбина. Для ее нормальной работы двигатель нужно раскрутить до 3000 об/мин, то есть все время держать высокие обороты во избежание провалов (так называемых турбо-ям). На высоких оборотах падает эффективность работы механического компрессора, но на низах он позволяет работать мотору с полной отдачей. На переходных режимах обе системы дублируют друг друга, что дает положительный результат, давая возможность снимать максимальный крутящий момент с двигателя. Первыми были механические (принудительные) нагнетатели, которые имеют привод от коленчатого вала двигателя.

Но большее применение получил в автомобилестроении нагнетатель, приводимый в действие турбиной, на которую воздействуют выхлопные газы. При изменении нагрузки и количества оборотов, блок ЭБУ двигателя рассчитывает, какое количество воздуха нужно для создания нужного момента вращения, и попадает в цилиндры. В этом случае он определяет, работает турбинный нагнетатель сам или должен быть добавлен в работу механический компрессор.

В двигателях TSI несколько диапазонов работы:

Безнаддувный при минимальной нагрузке.

В режиме без наддува регулирующая заслонка открыта полностью. Воздух, который идет в двигатель, поступает через заслонку турбонагнетателя, которую контролирует регулирующий блок управления. В это время турбинный нагнетатель уже работает под действием выхлопных газов. Их энергия настолько незначительна, что создается минимальное давление наддува. В этом случае дроссельная заслонка открывается по желанию водителя (нажатием на педаль газа), и на впуске в цилиндры создается разрежение.

Механический компрессор и турбинный нагнетатель при высоких нагрузках и частоте оборотов до 2400 об/мин.

При работе в этом диапазоне заслонка, регулирующая количество воздуха, закрыта или немного приоткрыта для регулировки давления во впускном коллекторе. При этом компрессор включается в работу через магнитную муфту и приводится в действие поликлиновым ременным приводом (он засасывает воздух и сжимает его). Сжатый воздух нагнетается компрессором к турбинному нагнетателю. Воздух при этом дополнительно сжимается. Давление наддува компрессора измеряется во впускном коллекторе датчиком давления и меняется блоком управления регулирующей заслонкой. Суммарное давление наддува измеряется датчиком давления наддува, при этом дроссельная заслонка открыта полностью. На входе в цилиндры создается давление до 2,5 бар.

Работа турбинного нагнетателя и механического компрессора при высоких нагрузках и частоте оборотов от 2400 до 3500 об/мин.

Когда мотор работает в таком режиме (к примеру, при постоянной скорости), то давление наддува создается только турбинным нагнетателем. При ускорении турбина сработала бы с задержкой и не смогла бы вовремя создать необходимое давление воздуха (может возникнуть турбо-яма). Но для исключения этого, блок управления двигателя через электромагнитную муфту подключает компрессор. При этом меняется положение регулирующей заслонки, создавая соответствующее давление наддува. Так механический компрессор помогает турбинному нагнетателю в создании необходимого давления воздуха для работы двигателя.

Работа с турбинным нагнетателем.

Когда частота оборотов двигателя свыше 3500 об/мин, турбина может сама создавать необходимое давление воздуха в любой точке нагрузки. В этой ситуации заслонка, которая регулирует подачу воздуха, полностью открыта, и свежий воздух напрямую поступает к турбинному нагнетателю. В этих условиях давления отработанных газов будет хватать, чтобы турбинный нагнетатель создал давление, необходимое для наддува. При этом полностью открыта. На впуске создается давление до 2,0 бар. Давление, созданное турбинным нагнетателем, замеряет датчик давления наддува, и оно регулируется клапаном ограничения давления наддува.

Двойной наддув – это одновременное использование механического компрессора + турбинного нагнетателя. Компрессор – это нагнетатель механического типа, который подключается через электромагнитную муфту.

Достоинства механического компрессора:

- быстрое нагнетание необходимого давления во впускной коллектор;

Создание большего момента вращения при невысоких оборотах двигателя;

Его подключение происходит по потребности;

Он не требует дополнительной смазки и охлаждения.

Недостатки механического компрессора:

- отбор мощности у мотора,

Давление наддува создается в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и после регулируется, при этом снова теряется часть произведенной работы.

Турбинный нагнетатель постоянно приводится в действие выхлопными газами.

Преимущества данного агрегата: высокий коэффициент полезного действия из-за использования энергии отработавших выхлопных газов. Недостатки турбинного нагнетателя: при небольшом рабочем объеме двигателя вырабатываемое количество выхлопных газов не достаточно для создания давления наддува при низких оборотах мотора и создания высокого момента вращения турбины, высокая температурная нагрузка.

Применяя комбинированную систему наддува, то есть объединив классический турбонаддув и механический, создатели двигателя TSI достигли максимальных мощностных показателей на всех режимах работы мотора.

Система охлаждения

Классическая система охлаждения одноконтурная. Для повышения эффективности роботы двигателя TSI конструкторы разделили систему охлаждения двигателя на два контура для повышения качества работы мотора и его систем.

Систему охлаждения разделили на два модуля: один контур обслуживает выпускной коллектор и головку двигателя (горячий), другой (холодный) охлаждает блок цилиндров и нагнетаемый воздух в интеркулере. На этих моторах стоит водяной интеркулер, который заменил воздушный. Благодаря этому воздух, который нагнетается в цилиндры, имеет показатель давления выше. Результат такой модернизации – равномерное заполнение камер сгорания топливно-воздушной смесью и увеличение динамики автомобиля. Так, уже при оборотах 1000 - 1500 получаем крутящий момент около заявленного показателя в 210 Нм.

Двухконтурная система охлаждения – это схема, при которой разделены контуры блока цилиндров и головки блока. В головке блока цилиндров охлаждающая жидкость движется от выпускного коллектора к впускному. Таким образом, поддерживается равномерный температурный режим. Такая конструктивная схема называется поперечным охлаждением. Также в систему охлаждения внесены такие изменения:

- термостат изготовлен с двумя ступенями;

Для охлаждения турбины при остановке двигателя установлен рециркуляционный насос для ОЖ;

Турбинный нагнетатель имеет принудительное охлаждение.

Приблизительно одна треть охлаждающей жидкости двигателя поступает в блок цилиндров, а оставшиеся 2/3 – в головку блока цилиндров к камерам сгорания. Преимущества системы охлаждения с двумя контурами:

- блок цилиндров прогревается более быстро, температура поднимается до 95о из-за того, что остается в блоке;

Понижение трения в кривошипно-шатунном механизме из-за повышения температуры в блоке цилиндров;

Улучшение охлаждения камер сгорания благодаря понижению температуры около 80о в головке блока; таким образом, достигается улучшение заполнения при понижении возможности детонации.

Особенностью системы охлаждения является корпус распределителя охлаждающей жидкости с термостатом, у которого две ступени. При таком объеме охлаждающей жидкости при высоких оборотах двигателя возникает повышенное давление в системе охлаждения. Даже в этих условиях термостат с двумя ступенями открывается в установленное время в соответствии с требуемой температурой.

Когда установлен термостат с одной ступенью, то нужно было бы преодолевать высокое давление и двигать большую тарелку термостата. И поэтому из-за встречных сил термостат смог бы открыться лишь при высокой температуре.

В термостате, имеющем две ступени, когда достигнута температура открытия, вначале откроется малая тарелка. Из-за малой площади, силы, которые воздействуют на тарелку, меньше, и термостат открывается строго в соответствии с температурой. Пройдя определенный ход, малая тарелка начинает тянуть большую, полностью открывая большое проходное отверстие для охлаждающей жидкости.

При прогреве двигателя TSI такая система дает возможность поддерживать рабочую температуру в двигателе в соответствии с заданными параметрами и снизить расход топлива и вредные выбросы. Для улучшения прогрева и уменьшения возможности перегрева необходимо интенсивно охлаждать горячую головку цилиндров. При этом количество охлаждающей жидкости в головке блока в два раза превышает количество жидкости в блоке цилиндров, а термостаты открываются соответственно при температуре в 95° и 80°.

Турбина от перегрева защищается дополнительным вспомогательным водяным насосом на электрическом приводе, заставляющим жидкость после остановки двигателя циркулировать в отдельном контуре до 1/4 часа. При таком принципе работы существенно повышается ресурс работы турбинного нагнетателя двигателя TSI.

Подача топлива происходит через регулируемую систему впрыска топлива. Достоинство этой системы – это то, что электрический топливный насос, как и топливный насос высокого давления, подает столько бензина, сколько нужно двигателю. Таким образом, понижается электрическая и механическая мощность топливных насосов, и экономится топливо.

Для непосредственного впрыска топлива форсунки устанавливаются прямо в головку блока цилиндров. Под высоким давлением через них топливо впрыскивается в цилиндры. Основное задание для форсунок: они обязаны в минимальный промежуток времени качественно распылить и целенаправленно подать бензин в цилиндры.

При пуске холодного двигателя в двигателе TSI происходит двойной впрыск. Это сделано для того, чтобы при пуске двигателя прогреть катализатор. Первый раз при такте всасывания, а второй – когда коленчатый вал двигателя при вращении не дошел около 50о до верхней мертвой точки. Когда двигатель работает в нормальных условиях, топливо подается во время такта всасывания, при этом оно распределяется равномерно в камере сгорания. Форсунки, установленные на TSI, имеют 6 каналов для впрыска топлива.

Так, направление отдельных струй не допускает увлажнения элементов камеры сгорания, обеспечивая более качественное распределение топливно-воздушной смеси. При этом максимальное значение давление впрыска топлива достигает 150 бар. Это дает возможность гарантировать качественное приготовление топливной смеси и надежное распыление. В этом случае топлива хватит даже при максимальных нагрузках.

На моторах TSI топливо поступает прямо в цилиндры, а не во всасывающий коллектор, смесеобразование происходит «послойно», и при этом происходит качественное сгорание с высокой эффективностью. Все эти факторы дают возможность незначительно повысить мощность и понизить расход топлива.

Необходимо отметить то, что усилия инженеров по снижению веса блока цилиндров дало свои результаты. Отлит блок двигателя TSI объемом 1,2 л из алюминия. При сравнении с блоком мотора, который изготовлен из серого чугуна (такие блоки цилиндров применяют в двигателе TSI с объемом 1,4 л), новый блок цилиндров уменьшил вес на 14,5 кг и составил 19,5 кг. Конструкция нового блока цилиндров двигателя TSI – 1,2 л с открытой плитой – идентична блоку цилиндров двигателя TSI с объемом 1,4 л. Особенность этой схемы в том, что внутренняя стенка блока цилиндров с гильзами не имеет перемычек в зоне, где контактирует блок цилиндров с головкой блока.

Такая конструкция имеет свои преимущества:

- она понижает возможность образования воздушных пузырьков, в системе с двухконтурным охлаждением они могут создать проблему для удаления воздуха из системы охлаждения двигателя.

Собирая блок цилиндров и головку блока цилиндров в единый узел, уменьшаются деформации цилиндров и образуют более однородную конструкцию, в сравнении с конструкцией с закрытой плитой и перемычками.

Все это приводит к сокращению расхода масла, потому что поршневые кольца при этом лучше компенсируют деформации. В блок цилиндров установлены четыре гильзы, вылитые из серого чугуна с профилированной наружной поверхностью. Этот профиль улучшает соединение между блоком цилиндров и гильзами цилиндров, потому уменьшается деформация блока цилиндров. Это технологическое решение позволило уменьшить неравномерность при распределении тепла, которое появляется между гильзами и алюминиевым блоком.

Достоинства двигателя TSI

К достоинствам моторов с аббревиатурой TSI относится:

1. Эффективность конструкции (при минимальном потреблении топлива удается добиться максимального крутящего момента в большем диапазоне оборотов ).

2. Из-за снижения массы двигателя и рабочего объема значительно уменьшаются потери на трение.

3. Топливо, потребляемое двигателем, экономится.

4. При улучшенных характеристиках сжигания топлива уменьшается количество вредных выбросов в окружающую среду.

TSI – это моторы с системами непосредственного впрыска топлива и двойным турбонаддувом (содержит компрессор и турбину). Такие двигатели сложнее обычных турбированных, но они более надежны, мощнее и экономичнее. У них практически отсутствуют недостатки.

Особенностью этих моторов является двухступенчатый наддув, который состоит из турбинного нагнетателя и компрессора с механическим приводом. Двигатель TSI насыщен современными технологическими решениями, но при этом для его надежной эксплуатации требуется соответствующий уход. Потому нужно использовать качественные расходные материалы и жидкости, вовремя проводить техническое обслуживание. Узлы и агрегаты, входящие в двигатель TSI, и своевременное обслуживание с лихвой окупятся из-за экономии бензина.

С целью понижения шумности этот двигатель имеет дополнительный корпус, который сделан из звукопоглощающих материалов.

Использование двигателя в нашей стране

Этот двигатель предназначен для работы только на хорошем топливе и только на отличных маслах, у нас хорошее топливо нужно поискать.

К недостаткам двигателей TSI , которые будут эксплуатироваться в наших условиях, относят:

- высокие требования к качеству горюче-смазочных материалов – бензину, маслу и др.;

Техническое обслуживание, которое нужно проводить регулярно и только в авторизированных сервисных центрах;

Эти двигатели чувствительны к низким температурам окружающей среды, что затрудняет его эксплуатацию в зимнее время.

Но водители, которые имеют опыт эксплуатации моторов TSI, замечают, что прогрев на холостых оборотах не обязателен – можно начинать движение без прогрева при холодном моторе. Двигатели TSI с системами непосредственного впрыска топлива в цилиндры и двойным турбонаддувом – это моторы более сложные, чем обычные, но они надежнее, мощнее и экономичнее.

Одним из самых больших недостатков является то, что зимой двигатель при работе на холостых оборотах плохо прогревается. При движении двигатель выходит на заданный температурный режим долго. Потому водителям, которые ездят на близкие расстояния, это создаст проблему (вам придется ехать с непрогретой «печкой» и терпеть дующий из отопителя холодный воздух в морозную погоду). Других проблем двигатель TSI не создает.

Также нужно отметить увеличенные механические и тепловые нагрузки, двойной наддув. Все это вынуждает заводы-изготовители постоянно работать над изменением конструкции, упрочнять некоторые узлы и агрегаты двигателя. Это усложняет само производство и техобслуживание таких агрегатов.

Если вы хорошо разбираетесь в двигателях, то, безусловно, знаете, что такое TSI. Если же нет, рекомендуем прочитать данную статью.

Двигатель TSI – это бензиновый силовой агрегат, отличительной особенностью которого является двойной турбонаддув . В данном случае, аббревиатура TSI (Turbo Stratified Injection) переводится как двигатель с системой турбонаддува и послойным впрыском топлива.

Конструкция двигателя TSI примечательная тем, что разработчики разнесли систему механической компрессии и турбонагнетатель по разным сторонам двигателя. Благодаря использованию энергии выхлопных газов стандартный турбированный двигатель снабжается дополнительной мощностью. Выхлопные газы раскручивают колесо турбины, и с помощью системы приводов создают повышенное нагнетание и сжатие воздуха. Эта система более эффективна по сравнению с традиционным бензиновым двигателем.

Преимущества TSI двигателя

Обычный турбированный двигатель имеет один большой недостаток – на малых и полных оборотах его эффективность невелика. В свою очередь, двигатель TSI оснащен механическим компрессором (работающим на малых оборотах) и турбокомпрессором, обеспечивающим значительное увеличение мощности на высоких оборотах. То есть, практически по всему диапазону оборотов происходит дополнительное нагнетание и сжатие воздуха в системе двигателя.

Именно благодаря данном факту многократно прирастает мощность на фоне снижения потребления горючего .

Такое снижение обеспечивает система послойного, дозированного впрыска и двойная система нагнетания. Все эти факторы говорят о том, что разработанный компанией «Фольксваген» двигатель с системой TSI обладает внушительной мощностью.

Для сравнения возьмем классический турбированный двигатель того же производителя. Имея номинальный объем в 1.2 литра, TSI-мотор демонстрирует результаты в среднем на 12 лошадиных сил лучше (102 лошадиные силы у TSI-двигателя против 90 лошадиных сил у стандартного турбированного двигателя). Помимо этого, благодаря двойной системе компрессии устраняется провал мощности и улучшается тяга , как на малых, так и на больших оборотах.

Естественно, что сложность компоновки TSI-двигателя повлияла и на его цену. Однако небольшое подорожание с лихвой окупается повышенной мощностью и снижением уровня потребления топлива.