Преимущества и определение двигателей с турбонаддувом. Система tsi
Что такое TSI, все тонкости данного устройства
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.
Механический компрессор и турбонагнетатель
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 дроссельная заслонка 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.
Впрыск топлива
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.
Облегченный блок
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 коленчатого вала).
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.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?Да Нет
auto.today
TSI двигатель: что это такое?
Двигатели TSI (Turbo Stratified Injection, от англ. турбонаддув и послойный впрыск) — бензиновые силовые агрегаты с непосредственным (прямым) впрыском топлива и турбонаддувом. Данные моторы производятся немецким концерном WAG и устанавливаются на различные модели автомобилей Audi, Volkswagen, Seat, Skoda и т.д.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель TDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципе работы, преимуществах и недостатках данного типа дизельных двигателей.
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 ДВС с такой аббревиатурой может иметь:
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 атмосферными 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 форсированных 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 КПД 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 тюнинг двигателя TSI позволяет без значительных переделок увеличить мощность такого ДВС. После чип-тюнинга 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
TDI двигатель: что это такое?
Дизельный мотор TDI. Отличительные особенности двигателя данного типа. Преимущества и недостатки, ресурс, особенности турбонаддува. советы по эксплуатации.
Атмосферный двигатель: что это такое?
Чем отличается атмосферный мотор от турбодвигателя. Конструктивные особенности, мощность, особенности эксплуатации. Главные плюсы и минусы атмосферников.
GDI двигатель: что это такое?
Конструктивные особенности двигателей GDI с непосредственным впрыском от моторов с распределенным впрыском топлива. Режимы работы, неисправности GDI.
krutimotor.ru
принцип работы и эксплуатационные характеристики.
Что можно пожелать от автомобиля нового поколения? Просторного салона, комфорта и безопасности, а также особенно экономичного, экологически чистого и при этом динамичного двигателя.
Разработчикам Фольксваген удалось воплотить это в необыкновенном двигателе TSI, который оптимально соответствует всем перечисленным ожиданиям. Этот компактный двигатель развивает мощность в 125 кВт и крутящий момент 240 Нм в диапазоне от 1750 до 5000 оборотов в минуту.
Расход топлива — 7,2 литра на 100 километров. Удачный синтез удовольствия от вождения и экономической ответственности.
Благодаря технологии TSI с двойным наддувом инженерам Фольксваген удалось объединить эти два требования в одном двигателе, не принося их в жертву друг другу. Из-за оптимальной концепции привода полный крутящий момент создается уже на низких оборотах и поддерживается в последующем широком диапазоне. Похожие результаты обеспечивают традиционные большие двигатели — синоним комфорта и удовольствия при вождении.
Сложность этого конструкторского проекта заключалась в том, чтобы объединить мощь крупных двигателей с экономическими преимуществами малых двигателей. Двигатель 1,4 TSI с двойным наддувом — убедительное подтверждение того, как Фольксваген последовательно совершенствует свою технологию FSI в направлении повышения удовольствия от езды и роста КПД.
Под давлением 150 бар, через новые форсунки с 6-ю отверстиями топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, где проходит оптимальную подготовку. Именно технология FSI за счет охлаждения камеры сгорания при испарении топлива обеспечивает высокую степень сжатия 10:1, не смотря на двойной наддув.
До сих пор двигатели с высоким наддувом имели одно ограничение: из-за низкой энергии отработавших газов на малых оборотах возникала так называемая турбояма, как следствие двойного наддува. Чтобы устранить эту проблему разработчики Фольксваген используют в качестве второго надувного агрегата скоростной компрессор с механическим приводом, устанавливаемый перед обычным турбокомпрессором. Это устраняет провалы в мощности. Когда требуется большая сила тяги в нижнем диапазоне оборотов, компрессор работает постоянно. При переходе в турборежим компрессор работает по динамическому принципу.
Сочетание двух высоких технологий: FSI и двойного наддува позволило эффективно уменьшить объем двигателя. При этом впервые в истории серийных бензиновых двигателей последовательно расположенные устройства подачи обеспечивают давление наддува до 2,5 бар. Это новый рекорд по сравнению с давлением наддува традиционных турбо двигателей.
Как только водитель нажимает на педаль газа, система управления двигателем подключает компрессор. Электромагнитная муфта, интегрированная в модуль насоса охлаждения, отвечает за включение и отключение компрессора, имеющего отдельный ременный привод.
За счет высокого передаточного числа 5 к 1 компрессор уже на холостых оборотах подает на коленчатый вал давление наддува до 1,8 бар. Таким образом, двигатель уже на старте развивает желаемый крутящий момент.
В режиме постоянной работы компрессора, т.е. до 2000 оборотов в минуту, при высокой нагрузке регулирующая заслонка закрывается и весь поток воздуха направляется в компрессор. Благодаря тому, что роторы компрессора обеспечивают высокое число оборотов, оптимизируется эластичность двигателя. В динамическом режиме работы компрессора автоматическая система регулирования наддува в зависимости от необходимого тягового усилия определяет: следует ли подключать компрессор или турбокомпрессор в одиночку сможет создать требуемое давление наддува. Если давление турбокомпрессора достаточное, регулирующая заслонка открывается и позволяет воздуху поступать напрямую в турбокомпрессор. При этом энергия отработавших газов используется для сжатия воздуха. На низких оборотах, согласно принципиальной схеме, турбокомпрессор срабатывает не сразу. Сочетание с компрессором позволяет повысить КПД турбокомпрессора в верхнем диапазоне оборотов.
Согласование обеих технологий наддува в динамическом режиме езды представляло особо сложную задачу для разработчиков. Если после падения числа оборотов до нижнего диапазона снова требуется ускорение, система управления двигателем мгновенно подключает компрессор. Регулировочная заслонка закрывается и воздух подаётся через компрессор. Выше границы 3500 оборотов в минуту турбокомпрессор переходит в режим самостоятельной работы. Если требуется большая сила тяги, например, при движении на высоких скоростях, турбокомпрессор обеспечивает достаточное давление. В таких случаях двигатель работает только в турбо режиме. Подача воздуха обеспечивается напрямую к турбокомпрессору. Двигатель TSI рассчитан на работу до 7000 об/мин. Выбор материалов с высокой термоустойчивостью обеспечивает оптимальный расход топлива даже на больших скоростях. Сравнение с другими двигателями сегмента А чётко показывает, что обе цели поставленные перед разработчиками будет полностью достигнуты.
Новый двигатель обладает превосходной динамикой и при этом расходует крайне мало топлива для своих 125 кВт. Он был подвергнут тщательным испытаниям на долговечность согласно строжайшим требованиям Фольксваген.
Длительные испытания эквивалент 300 тысяч км пробега показали успешные результаты. Свыше 250 прототипов и предсерийных двигателей были основательно проверены во всех необходимых циклах испытаний. Каждый отдельный компонент двигателя TSI успешно выдержал испытания и имеет ресурс, соответствующий сроку службы двигателя.
В таком мощном двигателе как TSI все детали должны быть рассчитаны на высокую длительную нагрузку. Например, блок цилиндров отлит из серого чугуна и гарантирует полную безопасность эксплуатации даже при высоком давлении впрыска до 120 бар. Были использованы современнейшие методы измерения и высококачественные компоненты. Оптимизированные технологии производства базируются на массовой серийной технологии отлично зарекомендовавших себя четырёхцилиндровых двигателей Фольксваген.
Высококвалифицированный персонал обеспечивает безупречное качество монтажа. Этот двигатель производится в Германии и безусловно отвечает стандартам качества Фольксваген.
Благодаря эффективному развитию крутящего момента можно реже переключать передачи. Удовольствие от вождения достигает максимума на извилистых трассах и подъёмах, когда раскрывается полная мощь этого двигателя. Удовольствие от вождения и экономичность — удачное сочетание на привычно высоком технологическом уровне Фольксваген. Вот почему Гольф GT с двигателем 1.4TSI можно по праву считать автомобилем будущего.
www.tdiservice.ru
Что такое TSI и в чем преимущества таких двигателей
Далеко не всем известно, что такое TSI и как расшифровывается эта аббревиатура. Об этом мы сегодня и расскажем.
Что это — TSI
Двигатель TSI — это установка, работающая на бензине, отличающаяся наличием системы «двойного турбонаддува». Перевод сокращения TSI звучит следующим образом — двигатель, имеющий турбонаддув и впрыск топлива послойно.
Отличительной особенностью конструкции TSI является размещение турбонагнетателя с одной стороны и системы, отвечающей за механическую компрессию, с другой. Использование энергии от выхлопных газов позволяет увеличить мощность обычного турбодвигателя. Это возможно за счёт того, что выхлопные газы запускают турбинное колесо и усиленно нагнетают и сжимают воздух благодаря системе приводов. Такая система показывает большую эффективность, чем традиционные двигатели бензинового типа.
Что улучшено в двигателях TSI
Признание экспертов и потребителей, что подтверждается многочисленными наградами. Эта система на протяжении трёх лет (в период с 2006 года по 2008) становилась обладателем награды «Двигатель года» на конкурсе «Engine of the year».
Использование концепции минимизации, суть которой в том, что мотор меньшего объёма при небольшом потреблении бензина выдаёт наибольшую мощность. Снижение рабочего объёма позволило повысить КПД, уменьшив при этом потери от трения. Небольшой объём облегчает двигатель и автомобиль в целом. Такие технологические решения стали неотъемлемой частью TSI.
Видео, демонстрирующее принцип работы двигателя TSI:
Объединение драйва и экономичности. Начальной целью разработчиков было создание экономичных двигателей высокой мощности и со сниженным уровнем выброса CO2.
Большой интервал оборотов. Системы TSI настроены так, что когда коленчатый вал вращается с частотой в пределах от полутора тысячи до 1750 оборотов за 1 минуту, тогда крутящий момент остаётся самым высоким, что хорошо влияет на то, сколько бензина экономится при работе авто, и на мощность автомобиля. В итоге водитель получает максимальную мощность при большом интервале оборотов. TSI двигатели отлично сочетаются с трансмиссиями, имеющими передаточные числа, которые гораздо больше, что положительно сказывается на экономии топлива.
Высокие обороты коленчатого вала позволяют экономить топливо при использовании TSI
Оптимизация смесеобразования, которой удалось достигнуть за счёт специально разработанной конструкции форсунки высокого давления с 6 отверстиями. Система впрыска настроена так, что обеспечивает большую эффективность в процессе сгорания бензина.
Промежуточное охлаждение обеспечивает большую динамику. Ещё одной отличительной чертой агрегата является наличие интеркулера жидкостей, что имеет систему, в которой циркулирует жидкость для охлаждения независимо. Такое охлаждение позволяет снизить объём воздуха, который нагнетается, за счёт чего показатели давления наддува растут быстрее. В результате за счёт небольших задержек турбоэффекта и уровня оптимального наполнения камеры сгорания достигается увеличение динамики. TSI с заявленной мощностью 90 кВт без оснащения вспомогательным компрессором не имеет турбоямы. Уже при достижении отметки в 1500 об/мин можно получить наивысшие данные крутящего момента в 200 Н·м.
Наддув в TSI
Турбонаддув и топливный впрыск. В системе TSI используется специальная технология, которая позволила получить самый большой уровень крутящего момента и наибольшую мощность для автомобиля, притом что у двигателя довольно небольшой объём: впрыск топлива вместе с турбонаддувом либо комбинированным наддувом с помощью турбонагнетателя и компрессора. В такой конструкции сгорание топлива идёт с большей эффективностью, за счёт чего мощность TSI превосходит показатели традиционных двигателей атмосферного типа.
Турбонагнетатель в сочетании с компрессором даёт хороший эффект. Применение ещё одного компрессора позволило сгладить эффект турбоямы, возникающий по причине создания турбонагнетателем достаточно высокого давления наддува, когда оборотный диапазон выше.
Показатели давления наддува. Механический компрессор Roots запускается посредством от коленчатого вала ремённой передачи. В таком случае уровень силы, с какой происходит наддув, начинается на самом маленьком диапазоне, с которым происходят обороты. Такой подход обеспечивает высокие тяговые характеристики и показатели крутящего момента в большом оборотном интервале.
Двойной наддув, который используется в моторах такого типа, эффективная система впрыска вместе с наибольшими показателями давления, с каким происходит впрыск топлива, и применением шестиструйных форсунок позволяют достичь для двигателей TSI экономии бензина, что затрачивается. Сегодня автомобили, созданные компанией Volkswagen, из серии Golf plus, модельного ряда Golf и Jetta, модели Touran и новые модели Tiguan уже имеют двигатель с турбонаддувом.
Революционная инновационная технология
Сегодня Volkswagen является единственным производителем, осуществляющим серийную установку двигателей такого типа, оснащённых удвоенным наддувом в комплексе с поэтапным впрыском, в автомобили собственного производства. Размещение компрессора и турбонагнетателя делает силу давления, с которой происходит наддув, больше. То есть двигатель с рабочим объёмом в 1,4 л в состоянии развить до 125 кВт (или 170 л. с.), что является рекордом в автомобилестроении среди двигателей на четырёх цилиндрах.
Экономия бензина благодаря сниженной массе. Новые модели двигателей TSI благодаря ряду усовершенствований имеют вес на 14 кг меньше по сравнению с двигателями этого же типа, оснащёнными системой двойного наддува. К инновациям относится: конструкторская оптимизация головки блока и облегчённый вес её крышки, снижение веса на 304 грамма всех распределительных валов.
Видео о работе ДВС с турбонаддувом:
Вполне логично, что сложность конструкции и усовершенствования двигателей повлияли и на его стоимость. Однако незначительное подорожание в полной мере компенсируют повышенные показатели мощности и снижение количества потребляемого топлива.
365cars.ru
Принцип работы двигателя основанного на системе TSI
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.
Двигатель Turbo Stratified Injection
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.
Распродажа новых внедорожников
Кредит 9.9%, рассрочка 0%, скидки, подарки!
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.
Интеркулер
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.
Mitsubishi Pajero Sport: удар по Prado? В редеющем, но популярном у нас сегменте рамных вседорожников появился сильный игрок – легендарный Mitsubishi Pajero Sport третьего поколения, который полностью затмил предшественника. Но хватит ли пр...
Toyota Corolla: юбилею посвящается В честь 50-летнего юбилея своей популярной модели компания Toyota обновила мировой хит под названием Corolla. По традиции рестайлинг подчеркнул преимущества бестселлера. Внешний вид стал более выразит...
Добавить сайт в избранное
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель TDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципе работы, преимуществах и недостатках данного типа дизельных двигателей. 
.jpg)
