Двигатели TSI (Turbo Stratified Injection, от англ. турбонаддув и послойный впрыск) — силовые агрегаты с непосредственным (прямым) впрыском топлива и . Данные моторы производятся немецким концерном WAG и устанавливаются на различные модели автомобилей Audi, Volkswagen, Seat, Skoda и т.д.

Двигатели TSI (полное название TFSI, обычно название используется для моделей Ауди) построены на базе атмосферных моторов FSI с непосредственным впрыском (от англ. Fuel Stratified Injection, что означает послойный впрыск топлива).

Читайте в этой статье

Особенности двигателя TSI: плюсы и минусы

Разработки мотора и первые двигатели TSI появились в самом конце 90-х, хотя началом массовой популяризации можно считать 2005-2006 год. TSI является детищем Audi, а сама аббревиатура принадлежит концерну Volkswagen. Отличительной особенностью линейки моторов TSI (TFSI) является то, что с такой аббревиатурой может иметь:

• двойной наддув, реализованный посредством одновременной установки и ;
• одиночный наддув, что означает наличие только одной турбины;

Агрегаты TSI мощностью до 140 л.с. имеют только одну турбину, в то время как силовые установки от 150 «лошадок» уже получают турбину и компрессор. Другими словами, TSI представляет собой целую линейку турбомоторов концерна WAG. Двигатели TSI имеют различную мощность и рабочий объем. В линейке TSI представлены 1.2 (105 л.с), 1.4 (122 л.с), 1.8 (140 л.с), 2.0 (180 л.с) и 3.0 (200 л.с) –литровые агрегаты. Также стоить отметить, что мощность на отдельных рабочих объемах может быть еще выше, так как дополнительно существуют форсированные и дефорсированные модификации.

Мотор TSI представляет собой идеальное сочетание непосредственного впрыска топлива и турбонаддува. Благодаря такому решению двигатели этой линейки обеспечивают высокую мощность, имеют выдающуюся моментную характеристику, отличаются топливной экономичностью и соответствуют жестким экологическим стандартам.

При сравнительно небольших рабочих объемах двигатель TSI выдает столько же или даже больше мощности сравнительно с большеобъемными бензиновыми моторами. Например, 1.2-литровый TSI с одной турбиной имеет мощностной показатель на отметке 105 л.с., что вполне сопоставимо с 1.6 – литровым атмосферным аналогом. При этом максимум крутящего момента доступен на низких оборотах, что обеспечивает лучшую разгонную динамику. Также стоит отметить достаточно широкую полку крутящего момента. Наибольшую популярность во всей линейке моторов заслуженно имеет 1.4 TSI. Этот двигатель имеет множество наград и признавался лучшим двигателем года 7 лет подряд.

Отличительной чертой всех двигателей TSI является оптимальное соотношение мощности и экономии топлива. ДВС этой линейки обеспечивают незаурядную динамику и отличную тягу во всех диапазонах оборотов. Установка компрессора параллельно турбине обеспечила данному мотору эластичность и позволила избавиться от ряда свойственных турбодвигателям проблем.

Уровень выбросов СО2 позволяет TSI оставаться в списке лидеров в плане экологичности. Непосредственный впрыск TSI позволяет реализовать наиболее эффективное смесеобразование и подачу топлива в цилиндры. Также моторы этого ряда достаточно надежны и имеют большой ресурс.

Заметных недостатков у моторов ТСИ по сравнению с другими турбированными агрегатами нет. При условии нормальной эксплуатации на хорошем топливе и масле, обслуживании на профессиональном сервисе и своевременной замене расходников эти моторы могут ходить от 300 тыс. и более. Единственным узлом, который требует повышенного внимания, является турбокомпрессор. Турбину крайне желательно охлаждать после езды и немного прогревать перед каждой очередной поездкой. Что касается компрессора (при его наличии), данный агрегат является вполне надежным.

Низкое качество топлива и масла способно сократить плановый ресурс двигателя TSI в 2-3 раза. Срок службы мотора TSI на грязном бензине низкого качества с несоответствующим октановым числом может составлять всего 100-150 000 км. Особенно это касается малообъемных модификаций. Добавим, что ремонт TSI требует серьезных финансовых расходов. Выход из строя турбины может произойти уже на 100 000 км. пробега независимо от конкретной модели двигателя TSI.

TSI с компрессором и турбиной

Как уже было сказано выше, моторы этой линейки могут иметь как турбину, так и связку турбины и компрессора. Двигатели с рабочим объемом 1,4 литра имеют турбокомпрессор и механический нагнетатель. На примере такого TSI с мощностью 150 л.с. можно поверхностно рассмотреть принцип совместной работы двух нагнетателей. Если мотор работает в режиме небольших нагрузок, то есть обороты коленвала низкие или средние, тогда турбина и компрессор работают параллельно.

Поднятие оборотов до 2500 об/мин и выше позволяет интенсивному потоку выхлопных газов наиболее эффективно взаимодействовать с турбиной. Механический нагнетатель при этом отключается. Система управления задействует компрессор только во время резких ускорений. Таким образом компенсируется инерционность турбины и минимизируется эффект турбоямы.

Другими словами, компрессор работает тогда, когда турбине недостаточно энергии отработавших газов для уверенного подхвата. Данная схема позволяет избавиться от провалов, которые свойственны турбомоторам с одной турбиной, во всем диапазоне оборотов. Параллельно стоит отметить высокую экономичность и моторов TSI.

Что в итоге

Для начала отметим, что производительные и надежные моторы TSI являются достаточно востребованными не только среди обычных потребителей, но и среди тюнеров. Форсирование и TSI позволяет без значительных переделок увеличить мощность такого ДВС. После можно рассчитывать на дополнительные 7-15 л.с. При глубоком тюнинге, который предполагает замену турбины, компрессора, форсунок и других элементов на более производительные, удается прибавить от 100 и более лошадиных сил.

Напоследок добавим, что популярный TSI c объемом 1.2 литра устанавливается на модели WAG различных классов. При этом у многих скептиков возникают опасения по поводу его мотресурса. Как показывает практика, на территории СНГ срок службы такого ДВС составляет около 100-120 тыс. км, турбина может выходить из строя еще раньше.

Дело в том, что хотя 1.2 tsi отличается хорошей тягой «на низах», этот мотор имеет высокую степень форсировки, всего три цилиндра и сравнительно небольшую мощность. По этой причине владельцы часто эксплуатируют такой ДВС на высоких оборотах для поддержания активного темпа езды. Также нужно учитывать низкое качество ГСМ на территории СНГ. Немаловажен и тот факт, что владельцами зачастую не соблюдается ряд требований в процессе эксплуатации. По этой причине совокупность негативных факторов может быстро «убить» такой двигатель. Всегда помните, следует с особой осторожностью приобретать подержанные автомобили с малообъемными высокофорсированными двигателями TSI и любыми другими на вторичном рынке.

Читайте также

Двигатель семейства FSI: отличия, особенности, плюсы и минусы силового агрегата данного типа. Распространенные проблемы двигателей FSI, обслуживание мотора.

Дизельный мотор TDI. Отличительные особенности двигателя данного типа. Преимущества и недостатки, ресурс, особенности турбонаддува. советы по эксплуатации.

Применение непосредственного впрыска в бензиновых двигателях является доминирующей технологией современного автомобилестроения. TSI – это аббревиатура запатентованного концерном Volkswagen обозначения двигателей с турбонаддувом и прямым впрыском. Turbo Stratified Injection применяется на большинстве современных авто, выпускаемых VAG-group (Audi, Skoda, Volkswagen и Seat). Технология TSI – это следующая ступень развития моторов FSI, которые имеют прямой впрыск, но не оснащаются турбонаддувом.

Рассмотрим не только принцип работы, но и ряд конструктивных недостатков, которые являются серьезной головной болью владельцев ТСИ моторов.

Преимущества

TSI моторы обладают рядом неоспоримых достоинств:

• формирование смесеобразования. Ориентируясь на показания датчиковой аппаратуры, ЭБУ может формировать 4 типа смеси (бедная послойная смесь с добавлением отработавших газов, бедная гомогенная смесь без добавки отработавших газов, гомогенная стехиометрическая смесь с добавкой отработавших газов, гомогенная стехиометрическая без добавки отработавших газов). Выбор будет зависеть от количества поступаемого воздуха, степени открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя, температуры мотора и прочих факторов. Такое выборочное смесеобразование позволяет получить максимальную отдачу от впрыскиваемого топлива;
• турбонаддув, позволяющий увеличить наполнение цилиндров свежим воздухом. Моторы ТСЙ могут комплектоваться одноступенчатой либо комбинированной системой нагнетания воздуха. В первом случае двигатель имеет работы которой известен многим автолюбителям. Комбинированная система имеет не только турбину, но и механический нагнетатель типа Roots. Принцип работы такой системы представляет особый интерес, поэтому далее рассмотрим его подробней.
• потенциал для тюнинга. Большинство TSI моторов хорошо поддаются чип-тюнингу. Владельцам, желающим добавить несколько десятков лошадок, стоит подумать о ресурсе ДВС и КПП, который при неправильной чиповке может резко снизиться.

Принцип работы системы впрыска

Система подачи топлива в двигателе TSI очень схожа с той, что применяется на . Она состоит из следующих компонентов:

Главная особенность системы прямого впрыска в двигателе ТСЙ – это управление способом распыления и временем подачи. Такое преимущество достигается грамотным программированием ЭБУ. В остальном система питания, по сути, ничем не отличается от той, что применяется на двигателях многих других производителей.

Система двойного турбонаддува

Во многом именно комбинирование турбины и механического нагнетателя позволили моторам TSI завоевать не один титул «Двигатель года». Рассмотрим, как реализовано такое решения.

Главный принцип работы – распределение воздушных потоков. Изменяя скорость потока, а также количество поступаемого воздуха, можно регулировать качество смесеобразования в цилиндрах. В зависимости от оборотов коленвала и положения дроссельной заслонки, можно выделить следующие алгоритмы управления турбонаддувом:

Управление

Один из главных элементов этой систем – заслонка, перераспределяющая поток воздуха между турбиной и нагнетателем. Регулировка осуществляется с помощью сервопривода. К примеру, при 1000-2400 об/мин воздух подается только через нагнетатель, а после 3500 только к турбокомпрессору.

Для грамотного управления всей этой системой ЭБУ постоянно опрашивает ряд датчиков:

• МАР-сенсор, измеряющий давление во впускном тракте. Также происходит измерение температуры воздуха;
• положения дроссельной заслонки;
• давления во впускном коллекторе и сенсор, измеряющий температуру воздуха;
• давления наддува, температуры воздуха.

Разумеется, существует множество тонкостей, объяснение которых потребует серьезного углубления в теорию.

Виды наддува

Двигатель TSI может иметь только турбину. Управление производится с помощью перепускного клапана (электрического либо пневматического). К примеру, при избытке давления в выпускном коллекторе поток выхлопных газов будет проходить мимо «горячей» части турбины. Особенность такой системы в способе охлаждения воздуха. Перед впускным коллектором устанавливается интеркулер жидкостного типа охлаждения. Воздух проходит через соты, внутри которых циркулирует ОЖ. Активация охлаждения производится командой ЭБУ, которая включает насос, запуская тем самым циркуляцию ОЖ в контуре охлаждения воздуха.

На автомобиле с двойным турбонаддувом двигатель имеет интеркулер воздушного типа охлаждения.

Проблемы

Многие владельцы огорчены тем фактом, что на их автомобиле установлен двигатель TSI. Среди всей линейки моторов (1.2, 1.4, 1.8, 2.0, 3.0) некоторые ДВС способны доставить немало хлопот своим владельцам. Среди главных проблем:

• жор масла, который может начаться уже после 10 тыс. км.;
• растягивание цепи.

Проблемы ТСЙ моторов настолько существенны, что требуют рассмотрения в отдельной статье.

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.

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.