поява німецьких автомобілівз новою лінійкою двигунів ТSI, або, трохи раніше ТFSI, часто є предметів суперечок, основним питанням яких є саме двигун.
Що це таке - двигун ТSI і які нововведення застосовані в його конструкції і розповімо нижче, не забувши згадати і про проблеми, пов'язані з експлуатацією двигунів ТSI.
Основні вузли двигуна TSI
відмінність двигунів TFSIвід TSI зводиться до введення другої турбіни, однак на Ауді двигуни називаються TFSI, хоча і мають другу турбіну.
Відмінність від інших бензинових двигунів криється в розшифровці абревіатури ТSI в назві двигуна.
Попередники TSI позначалися як ТFSI - Turbocharget Fuel Stratifled Injection - турбонаддув з розшарованим (або пошаровим) уприскуванням палива. Ці мотори з'явилися внаслідок оснащення инжекторного турбіною для нагнітання повітря.
Пізніше Volkswagen ввів для своїх моторів інше позначення - TSI (Twincharget Stratifled Injection) - змінивши розшифровку через удосконалення системи турбонаддува установкою ще однієї турбіни, що приводиться в рух трохи інакше, ніж на інших подібних агрегатах. Тепер абревіатура TSI означає, що двигун має подвійний турбонаддув і пошарове уприскування.
Як бачите, відміну двигунів TFSI від TSI зводиться до введення другої турбіни - Volkswagen запатентував нову назву, хоча аналогічні мотори, що встановлюються на Ауді, називаються як і раніше - TFSI, хоча і мають другу турбіну.
Особливості пристрою і їх вплив на характеристики двигуна
друга турбіна
Двигун TSI в розібраному вигляді
У порівнянні зі звичайним (атмосферним) двигуном, турбований має поліпшені характеристики потужності і є більш економічним.
Взагалі, турбонаддув дозволяє «втиснути» в камери згоряння більшу кількість повітря і тим самим поліпшити їх наповнення паливної сумішшю. Звичайна турбіна приводиться в обертання вихлопними газами - її провідні лопаті розташовані в випускному колекторі. Провідні лопаті з'єднані валом з відомими, встановленими у впускному колекторіі здійснюють нагнітання повітря.
У порівнянні зі звичайним (атмосферним) двигуном, турбований має поліпшені характеристики потужності і є більш економічним. Але такому двигуну притаманний такий недолік, як провал при різкому прискоренні - так званий ефект турбоями. Пояснюється він інертністю турбінних коліс.
Установка ж другий турбіни, що припадає в обертання від шківа коленвала, дозволяє прибрати ефект турбоями. При цьому другий нагнітач працює постійно лише на малих і середніх оборотах - на великих він включається в роботу тільки при збільшенні навантаження - при обгоні, русі на підйом і т.д., тобто, працює «на підхваті».
Висновок: друга турбіна покращує динаміку розгону, особливо це помітно при наборі оборотів «з низів». Крім того, в поєднанні з іншими нововведеннями, двигуни TSI мають високу потужність при невеликих робочих обсягах - і все це не на шкоду економії палива.
Рідинне охолодження повітря
Схема охолодження повітря двигуна TSI
Застосування двох турбін дозволяє добитися не тільки збільшення нагнітається, а й сформувати вихрові потоки оптимальним чином.
На дизельних моторах повітря, що надходить в камери згоряння, охолоджується интеркулером - теплообмінником, що встановлюється у впускному тракті. Робиться це також з метою «втиснути» в камери згоряння якомога більше повітря - будь-який охолоджений газ має велику щільність.
Зазвичай інтеркулер є радіатор, але замість рідини по ньому проходить повітря. На двигунах TSI інтеркулер має ще й рідинне охолодження - до нього підводяться патрубки від основної системи охолодження. Таким чином поліпшується теплообмін і повітря, призначений для утворення паливної суміші, краще охолоджується. Втім, нововведенням це назвати можна лише стосовно до бензиновим моторам - на дизельних агрегатахрідинні інтеркулери - не новинка.
Взагалі, двигуни TSI на даний момент поєднують в собі всі перевірені раніше поліпшення систем живлення бензинових моторів, включаючи і безпосереднє уприскуванняпалива в камери згоряння. Застосування ж двох турбін дозволяє добитися не тільки збільшення нагнітається, а й сформувати вихрові потоки таким чином, щоб розпорошення палива було більш «тонким» і «вибухонебезпечним».
Двигуни TSI - плюси і мінуси
До безперечних достоїнств цих моторів можна віднести високу потужність при невеликих робочих обсягах. До того ж, водіння авто з двигуном TSI приносить задоволення - машина «легка на підйом», впевнено розганяється навіть з малих оборотів. В умовах інтенсивного міського руху це важливо - іноді, щоб уникнути аварії, потрібно швидко піти з «лінії вогню» - і тут рятує хороша динаміка. І все це не на шкоду економічності - двигуни TSI мають помірним «апетитом».
Але, як і більшість новинок, двигуни TSI мають досить серйозні недоліки:
Серйозними недоліками двигунів TSI є підвищена витратамасла і вимогливість до якості палива.
- підвищена витрата масла;
- вимогливість до якості палива;
- слабкою ланкою є привід ГРМ. У «ланцюгових» моторів часто трапляються проскаківанія ланцюга внаслідок розтягування або поломок натяжителя. До того ж витягнута ланцюг сприяє неправильної роботифазорегулятор, що негативно позначається на потужних характеристиках двигуна;
- сукупність вищевказаних недоліків логічно породжує наступний - дороге обслуговуванняі ремонт двигунів TSI.
Втім, виробники заявляють про великий ресурс двигунів TSI - близько 300 000 км без капітального ремонту. Але цей високий показник істотно «зіпсований» ресурсом турбіни, що становить 60 000 км. З огляду на пристойну вартість цього вузла (приблизно 20 000 - 30 000 рублів), це досить істотний недолік.
На двигунах TSI обов'язкова заміна масла через 10 000 і регулярний контроль рівня масла в двигуні.
Надійність двигунів TSI багато в чому залежить від того, наскільки власник авто дотримується правил обслуговування, встановлені виробником. Заміна масла для двигунів TSI передбачена не більше, ніж через 10 000 км пробігу, та й необхідно постійно контролювати його рівень - на 1000 км пробігу мотор «з'їдає» близько літра олії.
Безпосередній впорскування палива висуває підвищені вимоги до якості останнього - мотори з такою системою впорскування працюють на збіднених сумішах, і будь-які небажані домішки моментально позначаються на динаміці авто самим несприятливим чином. Та й на форсунках, встановлених безпосередньо в голівці блоку циліндрів, утворюється нагар, що знижує якість розпилення палива.
До того ж, завдяки потраплянню масла у впускний колектор через зазори між валами турбін і підшипниками ковзання, на свічки часто потрапляє моторне масло, що призводить до утворення нагару на їх електродах і передчасного виходу з ладу.
Доливання масла в двигун TSI
Досвідчені водії після поїздки дають попрацювати двигуну TSI кілька хвилин, щоб уникнути різкого охолодження турбіни.
Як засоби, здатних «продовжити життя» паливної системи, для двигунів TSI можна рекомендувати застосування присадок в бензин, що сприяють очищенню форсунок і камер згоряння. При покупці таких добавок слід уважно вивчити інструкцію по застосуванню - далеко не всі аналогічні присадки можуть застосовуватися для двигунів з безпосереднім уприскуванням палива.
Автовласники, знайомі зі слабкими місцямитурбированних двигунів, часто цікавляться - чи можна глушити двигун TSI відразу після поїздки? Офіційні дилери VW стверджують, що завдяки рідинного охолодженнятурбіни, викривлення її лопаток не відбудеться при різкому охолодженні двигуна. Але досвідчені водії все ж дають попрацювати мотору після поїздки кілька хвилин - для страховки. Можна лише порадити чинити так само - з огляду на вартість турбіни.
На закінчення можна сказати, що застосування турбонаддува в бензинових моторах- безсумнівний крок вперед. А впоратися з витратою масла німці згодом зуміють - наприклад, встановивши для турбіни автономну систему змащення під тиском, як вони зробили це ще 20 років тому на металлобрабативающего верстатах Heinrich Rau.
Двигун TSI ( Turbo Stratified Injection, Дослівно - турбонаддув і пошарове уприскування) об'єднує останні досягнення конструкторської думки - безпосереднє уприскування палива і турбонаддув.
Концерн Volkswagen розробив і пропонує на своїх автомобілях лінійку двигунів TSI, що розрізняються по конструкції, об'єму двигуна, потужносним показниками. В конструкції двигунів TSI виробником реалізовано два підходи: подвійний наддув і просто турбонаддув.
Абревіатура TSI є запатентованим товарним знаком концерну Volkswagen.
Подвійний наддув здійснюється в залежності від потреби двигуна двома пристроями: механічним нагнітачем і турбокомпресором. Комбіноване застосування даних пристроїв дозволяє реалізувати номінальний крутний момент в широкому діапазоні оборотів двигуна.
В конструкції двигуна використовується механічний нагнітач типу Roots. Він являє собою два ротори певної форми, поміщених в корпус. Ротори обертаються в протилежні сторони, чим досягається всмоктування повітря з одного боку, стиснення і нагнітання - з іншого. Механічний нагнітач має ремінний привід від колінчастого вала. Привід активізується за допомогою магнітної муфти. Для регулювання тиску наддуву паралельно компресора встановлена регулювальна заслінка.
На двигуні TSI з подвійним наддувом встановлено стандартний турбокомпресор. Охолодження наддувочного повітря здійснюється интеркулером повітряного типу.
Ефективну роботу подвійного наддуву забезпечує система управління двигуном, яка крім електронного блокуоб'єднує вхідні датчики (тиску у впускному трубопроводі, тиску наддуву, тиску у впускному колекторі, потенціометр регулюючої заслінки) і виконавчі механізми (магнітну муфту, серводвигун регулюючої заслінки, клапан обмеження тиску наддуву, клапан рециркуляції турбокомпресора).
Датчики відстежують тиск наддуву в різних місцях системи: після механічного нагнітача, після турбокомпресора і після інтеркулера. Кожен з датчиків тиску об'єднаний з датчиками температури повітря.
магнітна муфтавключається за сигналами блоку управління двигуном, при яких на магнітну котушку подається напруга. Магнітне поле притягує фрикційний диск і замикає його зі шківом. Механічний компресор починає обертатися. Робота компресора виробляється доти, поки на магнітну котушку подається напруга.
серводвигунповертає регулюючу заслінку. При закритій заслінці весь всмоктує повітря проходить через компресор. Регулювання тиску наддуву механічного компресора виробляється шляхом відкриття заслінки. При цьому частина стисненого повітря подається знову в компресор, а тиск наддуву знижується. При непрацюючому компресорі заслінка повністю відкрита.
Клапан обмеження тиску наддувуспрацьовує, коли енергія відпрацьованих газів створює надлишковий тиск наддуву. Клапан забезпечує роботу вакуумного приводу, який в свою чергу відкриває пропускний клапан. Частина відпрацьованих газів йде повз турбіни.
Клапан рециркуляції турбокомпресоразабезпечує роботу системи на примусовому холостому ході(При закритій дросельної заслінки). Він запобігає створення надлишкового тиску в проміжку між турбокомпресором і закритою дросельною заслінкою.
Принцип роботи подвійного наддуву двигуна TSI
Залежно від частоти обертання колінчастого вала двигуна (навантаження) розрізняють наступні режими роботи системи подвійного наддуву:
- безнаддувний режим (до 1000 об / хв);
- робота механічного нагнітача (1000-2400 об / хв);
- спільна робота нагнітача і турбокомпресора (2400-3500 об / хв);
- робота турбокомпресора (понад 3500 об / хв).
На холостих обертах двигун працює в безнаддувних режимі. Механічний нагнітач вимкнений, регулююча заслінка відкрита. Енергія відпрацьованих газів невелика, турбокомпресор не створює тиску наддуву.
З ростом числа обертів, включається механічний нагнітач і закривається регулююча заслінка. Тиск наддуву, в основному, створює механічний нагнітач (0,17 МПа). Турбокомпресор забезпечує невелике додаткове стиснення повітря.
При частоті обертання колінчастого вала двигуна в межі 2400-3500 об / хв тиск наддуву створює турбокомпресор. Механічний нагнітач підключається при необхідності, наприклад, при різкому прискоренні (різкому відкритті дросельної заслінки). Тиск наддуву може досягати 0,25 МПа.
Далі робота системи здійснюється тільки за рахунок турбокомпресора. Механічний нагнітач вимкнений. Регулююча заслінка відкрита. Для запобігання детонації з ростом числа обертів тиск наддуву дещо падає. При частоті обертання 5500 об / хв воно складає близько 0,18 МПа.
Наддувши двигуна TSI
В даних двигунах наддув здійснюється виключно турбокомпресором. Конструкція турбокомпресора забезпечує досягнення номінального крутного моменту вже при низьких оборотахдвигуна і підтримання його в широкому межі (від 1500 до 4000 об / хв). Видатні характеристики турбокомпресора отримані за рахунок максимального зниження інерції обертових частин: зменшений зовнішній діаметр робочого колеса турбіни і компресора.
Регулювання наддуву в системі традиційно здійснюється за допомогою перепускного клапана. Клапан може мати пневматичний або електричний привід. Роботу пневматичного приводу забезпечує електромагнітний клапан обмеження тиску наддуву. Електричний привід представлений електричним напрямних пристроєм, що складається з електродвигуна, зубчастої передачі, важільного механізму і датчика положення пристрою.
У двигуні з турбонаддувом, на відміну від подвійного наддуву, використовується рідинна система охолодження наддувочного повітря. Вона має незалежний від системи охолодження двигуна контур і утворює з нею двоконтурну систему охолодження. Система охолодження наддувочного повітря включає: охолоджувач наддувочного повітря, насос, радіатор і систему трубопроводів. Охолоджувач наддувочного повітря розміщений в впускному колекторі. Охолоджувач складається з алюмінієвих пластин, через які проходять труби системи охолодження.
Охолодження наддувочного повітря проводиться за сигналом блоку управління двигуном включенням насоса. Потік нагрітого повітря проходить через пластини, віддає їм тепло, а ті, в свою чергу, віддають його рідини. Охолоджуюча рідина рухається по контуру за допомогою насоса, охолоджується в радіаторі і далі по колу.
Далеко не всім відомо, що таке TSI і як розшифровується ця абревіатура. Про це ми сьогодні і розповімо.
Що це - TSI
Двигун TSI - це установка, що працює на бензині, що відрізняється наявністю системи «подвійного турбонаддува». Переклад скорочення TSI звучить наступним чином - двигун, який має турбонаддув і упорскування палива пошарово.
Відмінною особливістю конструкції TSI є розміщення турбонагнетателя з одного боку і системи, що відповідає за механічну компресію, з іншого. Використання енергії від вихлопних газів дозволяє збільшити потужність звичайного турбодвигуна. Це можливо за рахунок того, що вихлопні гази запускають турбінне колесо і посилено нагнітають і стискають повітря завдяки системі приводів. Така система демонструє високу ефективність, ніж традиційні.
Що покращено в двигунах TSI
Визнання експертів і споживачів, що підтверджується численними нагородами. Ця система протягом трьох років (в період з 2006 року по 2008) ставала володарем нагороди «Двигун року» на конкурсі «Engine of the year».
Використання концепції мінімізації, суть якої в тому, що мотор меншого обсягу при невеликому споживанні бензину видає найбільшу потужність. Зниження робочого об'єму дозволило підвищити ККД, зменшивши при цьому втрати від тертя. Невеликий обсяг полегшує двигун і автомобіль в цілому. Такі технологічні рішення стали невід'ємною частиною TSI.
Відео, яке демонструє принцип роботи двигуна TSI:
Об'єднання драйву і економічності. Початковою метою розробників було створення економічних двигунів високої потужності і зі зниженим рівнем викиду CO 2.
Великий інтервал оборотів. Системи TSI налаштовані так, що коли колінчастий валобертається з частотою в межах від півтора тисячі до 1750 оборотів за 1 хвилину, тоді крутний момент залишається найвищим, що добре впливає на те, скільки бензину економиться при роботі авто, і на потужність автомобіля. В результаті водій отримує максимальну потужність при великому інтервалі обертів. TSI двигуни відмінно поєднуються з трансмісіями, що мають передавальні числа, Які набагато більше, що позитивно позначається на.
Оптимізація сумішоутворення, якій вдалося досягти за рахунок спеціально розробленої конструкції форсунки високого тиску з 6 отворами. Система вприскування налаштована так, що забезпечує більшу ефективність в процесі згоряння бензину.
Проміжне охолодження забезпечує більшу динаміку. Ще однією відмінною рисою агрегату є наявність інтеркулера рідин, що має систему, в якій циркулює незалежно. Таке охолодження дозволяє знизити об'єм повітря, що нагнітається, за рахунок чого показники тиску наддуву зростають швидше. В результаті за рахунок невеликих затримок турбоеффекта і рівня оптимального наповнення камери згоряння досягається збільшення динаміки. TSI із заявленою потужністю 90 кВт без оснащення допоміжним компресором не має турбоями. Вже при досягненні позначки в 1500 об / хв можна отримати найвищі дані крутного моменту в 200 Н · м.
Наддув в TSI
Наддувши і паливний впорскування. В системі TSI використовується спеціальна технологія, яка дозволила отримати найбільший рівень крутного моменту і найбільшу потужність для автомобіля, при тому, що у двигуна досить невеликий обсяг: уприскування палива разом з турбонаддувом або комбінованим наддувом за допомогою турбонагнетателя і компресора. У такій конструкції згоряння палива йде з більшою ефективністю, за рахунок чого потужність TSI перевершує показники традиційних двигунів атмосферного типу.
Турбонагнетатель в поєднанні з компресором дає хороший ефект. Застосування ще одного компресора дозволило згладити ефект турбоями, що виникає унаслідок створення турбонагнітачем досить високого тиску наддуву, коли оборотний діапазон вище.
Показники тиску наддуву. Механічний компресор Roots запускається за допомогою від колінчастого вала пасової передачі. В такому випадку рівень сили, з якою відбувається наддув, починається на самому маленькому діапазоні, з яким відбуваються обертів. Такий підхід забезпечує високі тягові характеристики і показники крутного моменту в великому оборотному інтервалі.
Подвійний наддув, який використовується в моторах такого типу, ефективна система уприскування разом з найбільшими показниками тиску, з яким відбувається вприскування палива, і застосуванням шестіструйних форсунок дозволяють досягти для двигунів TSI економії бензину, що витрачається. Сьогодні автомобілі, створені компанією Volkswagen, З серії Golf plus, модельного ряду Golf і Jetta, моделі Touran і нові вже мають двигун з турбонаддувом.
Революційна інноваційна технологія
Сьогодні Volkswagen є єдиним виробником, який здійснює серійну установку двигунів такого типу, оснащених подвоєним наддувом в комплексі з поетапним уприскуванням, в автомобілі власного виробництва. Розміщення компресора і турбонагнетателя робить силу тиску, з якої відбувається наддув, більше. Тобто двигун з робочим об'ємом в 1,4 л в змозі розвинути до 125 кВт (або 170 л. С.), Що є рекордом в автомобілебудуванні серед двигунів на чотирьох циліндрах.
Економія бензину завдяки зниженою масою. Нові моделі двигунів TSI завдяки ряду удосконалень мають вагу на 14 кг менше в порівнянні з двигунами цього ж типу, оснащеними системою подвійного наддуву. До інновацій відноситься: конструкторська оптимізація головки блоку і полегшений вага її кришки, зниження ваги на 304 грами всіх розподільних валів.
Відео про роботі ДВСз турбонаддувом:
Цілком логічно, що складність конструкції і вдосконалення двигунів вплинули і на. Однак незначне подорожчання в повній мірі компенсують підвищені показники потужності і зниження кількості споживаного палива.
Напевно кожен, хто замислювався про покупку німецьких автомобілів Skodaабо Volkswagen, задумливо розглядав абревіатуру типу двигуна TSI, розмірковуючи про те, в чому ж полягає особливість цього силового агрегату. На просторах Росії до цих пір існує багато помилок з цього приводу. Деякі вважають, що даний тип двигуна працює на дизельному паливі, Оскільки при меншому питомому об'ємі, видає, куди більше значення потужності в порівнянні, наприклад, з простим турбованим двигуном. Але в дійсності все інакше. Двигун TSI, це далеко не дизель.
Як працює двигун TSI і FSI?
FSI.
Для того щоб краще зрозуміти, як же працює TSI двигун, давайте на прикладі розглянемо роботу його «побратима» мотора FSI. Абревіатурою FSI (Fuel Stratified Injection) позначають розроблені німецькими фахівцями двигуни з так званим «пошаровим» уприскуванням палива. в цьому двигуні сконструйована аналогічно дизельним агрегатам:
паливний насос нагнітає бензин під високим тиском в загальну для всіх циліндрів паливну рампу. керований системою електромагнітних клапанівуприскування палива, здійснюється за допомогою форсунок, до речі, якщо захочете промити форсунки то вам сюди. Відкриття кожної з форсунок відбувається після подачі команди центральним блоком управління. Фаза роботи при цьому залежить як від оборотів, так і від навантаження двигуна.
Відео про двигун FSI
Переваги двигуна FSI.
Перевагою такого двигуна є те, що за рахунок строгого дозування вприскування палива в камеру згоряння досягається економія до 15%, в порівнянні з бензиновими двигунами, обладнаними класичною системоюуприскування. Крім того забезпечується більш рівномірна тяга на низьких і середніх швидкостях за рахунок зміни фаз распредвала.
TSI.
На відміну від двигуна FSI, TSI мотор є бензиновим силовим агрегатом з подвійною системою турбонаддува. Абревіатуру TSI (Turbo Stratified Injection) тут можна перевести як двигун з пошаровим уприскуванням палива і турбонаддувом.
Такий двигун успадкував від двигуна FSI систему уприскування палива і отримав додаткову систему механічної компресії. Природно, що конструкція такого двигуна набагато складніше. Однак цей недолік цілком компенсується його більшою надійністю, потужністю і економічністю.
Відео про двигун TSI
Компонування двигуна TSI відрізняється тим, що турбонагнетатель і система механічної компресії рознесені по різні боки двигуна. Традиційний турбований двигун отримує додаткову потужність, використовуючи енергію вихлопних газів, які розкручуючи колесо турбіни, через систему приводів, створюють стиснення і нагнітання повітря. У порівнянні з класичним бензиновим двигуном, Така система є більш ефективною, але ефективність двигуна системи TSI c пошаровим уприскуванням і системою турбонаддува набагато ефективніше.
Переваги двигуна TSI.
Великим недоліком простого турбированного двигуна можна вважати те, що він слабо ефективний при малих і холостих обертах. На відміну від нього мотор TSI має механічний компресор, що працює на низьких оборотах і турбокомпресор, який забезпечує приріст потужності на високих оборотах. Таким чином, додаткове стиснення і нагнітання повітря в систему двигуна відбувається практично по всьому діапазону робочих оборотів. Саме цей фактор сприяє багаторазовому приросту потужності при зниженому споживанні палива, яке забезпечується системою дозованого, пошарового уприскування і подвійною системою нагнітання.
Всі перераховані вище фактори призводять до того, що двигун системи TSI, розроблений німецькими «асами» Volkswagen, досягає значних значень потужності. Так, в порівнянні з класичним турбованим двигуном того ж виробника, при номінальному обсязі двигуна в 1,2 літра двигун системи TSI показує результат в середньому на12 к.с. краще (90 к.с. для двигуна турбированного двигуна протів102 к.с. для двигуна TSI). Крім цього подвійна система компресії призводить до відсутності провалу потужності і відмінною тязі, як на низьких, так і на високих оборотах двигуна.
Природно, що складність конструкції двигуна не могла не відбитися на його ціні. Але трохи подорожчання цілком окупається зниженим рівнем споживання і посиленою потужністю.