История двигателей TSI
История берет свое начало ещё в 2004 году, когда новый, по меркам того времени, атмосферный мотор с непосредственным впрыском (FSI) инженеры оснащают турбонагнетателем. На первых порах производства линейка этих двигателей получила индекс TFSI, однако чуть позже компания Volkswagen сократили название до TSI. А вот на автомобилях Audi данная линейка двигателей сохранила свое историческое название и по сей день.
Основным отличием двигателей серии TSI от остальных является наличие и турбины и нагнетателя одновременно. Появление на рынке первых автомобилей, оснащенных моторами TSI и TFSI, породило множество мифов и появилось множество скептиков, утверждающих о ненадежности конструкции и её нецелесообразности. Надо сказать, что есть определенная правда в словах скептиков, ведь есть известное всем изречение, которое гласит, что чем сложнее конструкция и чем больше в ней деталей, тем меньше уровень её надежности. Первые автомобили с двигателями TSI, увидевшие свет не могли похвастаться высокой надежностью и имели ряд проблем, связанных с механизмом ГРМ. Кроме того, TSI двигатели весьма капризны к качеству ГСМ и очень любят «кушать масло», что неудивительно, ведь масложор на турбированных автомобиля — обычное дело.
Горячий немецкий парень
Из-за высокой рабочей температуры страдали опоры распредвалов, натяжители ГРМ, а следом – и цепь, так как ее износ во многом зависит от частоты колебаний, состояния поверхности натяжителя и качества смазки. При повышении температуры масла оно хуже смазывает детали, быстрее стекает, а пластик становится твердым, вследствие чего хуже гасит вибрации и быстрее изнашивается. Слишком высокая рабочая температура двигателя до сих пор остается без изменений, но тюнинговые продукты умеют исправлять этот недостаток: меняют и температуру срабатывания термостата, и температуру включения вентиляторов.
Высокая рабочая температура сказывается и на работе компонентов системы охлаждения. У этой серии двигателей конструкция термостата и помпы выполнена очень оригинально: помпа расположена в едином блоке с термостатом и приводится ремнем от одного из балансирных валов. причем весь узел, за исключением силового кронштейна подшипника, выполнен из пластика. Корпус насоса не слишком прочный, со временем его «ведет». Вдобавок ранние версии узла имели неудачное уплотнение, которое разбухало, что приводило к появлению трещин.
Срок эксплуатации модуля помпа-термостат оказался менее пяти лет, а при работе двигателя в условиях крупных городов и пробок — даже менее трех. А поскольку мотор очень термонагружен, любая утечка охлаждающей жидкости может привести к фатальным последствиям как для поршневой группы, так и для остального «железа» мотора. Сейчас цена модуля не очень велика, но лет пять назад ситуация была куда острее, да и ресурс был ниже.
Ремонт тоже непрост: подобраться к насосу очень сложно, сверху он прикрыт впускным коллектором, снизу доступ тоже ограничен. Зато на ремень снизу легко попадает вода, что может привести к его выходу из строя, поэтому по лужам надо ездить очень аккуратно. Масла ремень не особенно боится, но бывали случаи его разрушения по неизвестным причинам.
Маслонасос и его привод тоже могут доставить немало хлопот. Насос расположен в картере двигателя, и на первых двух ревизиях мотора он был простым, с байпасным клапаном. Для третьего поколения ЕА888 (Gen3) разработали двухступенчатую систему регулирования. Но, если честно, даже простые версии насоса были не идеальны. Сетка маслоприемника иногда забивалась, цепь зимой, бывало, рвалась, редукционный клапан изредка западал с понятными последствиями для мотора.
С введением системы регулирования участились случаи проворота вкладышей, которые связывают в том числе с системой регулирования. Впрочем, у новых моторов есть свои особенности. Например, шейки коленвала тут меньшего диаметра, и большая склонность к утечкам масла из-за перегрева или ударов из-за облегченной конструкции картера не всегда обусловлена плохой работой маслонасоса.
Течи также случаются и по вине трубки охлаждения турбины. При пробегах более 50 тысяч километров часто нарастают вибрации последней из-за осаждения нагара и грязи на крыльчатках, особенно холодной. Даже при полностью исправной турбине течи вполне возможны: конструкция ее не слишком удачная. Тут можно только рекомендовать регулярно проверять трубку или заменить ее на гибкую тюнинговую подводку.
Немного истории
Впервые ДВС, имеющий практическое применение, был построен немецкими инженерами Г. Даймлером и В. Майбахом в 1883 году. Этот одноцилиндровый силовой агрегат объемом 462 куб. см. развивал мощность 1,1 л. с. Однако этой мощности было недостаточно и в дальнейшем ее наращивание осуществлялось путем увеличения рабочего объема цилиндра. Но этот процесс не мог продолжаться бесконечно, поэтому конструкторы начали постепенно увеличивать количество цилиндров.
Так появились рядные двух- четырех- шести- и даже восьмицилиндровые двигатели. Правда, увеличение количества установленных в один ряд цилиндров более 6-ти значительно увеличивало габаритные размеры подкапотного пространства автомобиля. Кроме большой длины рядные моторы имеют и другие недостатки, например:
- большой вес;
- ограничение мощности;
- недостаточную сбалансированность и др.
В настоящее время разработкой рядных силовых агрегатов занимаются все ведущие производители автомобилей. Связано это с тем, что они просты как в изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Отличаются они и высокой ремонтопригодностью.
Понимая, что расположение цилиндров в один ряд – это временное решение, тот же В. Майбах в 1889 году изобрел и запатентовал v образный двигатель. Однако первые такие ДВС начали изготавливать только начиная с 1905 года, причем не в Германии, а в США и Франции.
Особенности двигателей TSI
Такой агрегат отличается от мотора FSI системой впрыска топлива. Он оснащен дополнительной системой механической компрессии. Конструкция этого мотора довольно сложная, однако данный недостаток компенсируется его большей мощностью, надежностью и экономичностью.
Компоновка агрегата TSI особенна тем, что его система механической компрессии и турбонагнетатель разнесены по разные стороны мотора. Традиционный турбированный агрегат получает дополнительную мощность с помощью энергию выхлопных газов, которые через систему приводов, раскручивая колесо турбины, создают нагнетание воздуха. Если сравнить такой двигатель с классическим бензиновым мотором, то эффективность мотора системой турбонаддува с системой TSI гораздо эффективней.
При пуске холодного агрегата TSI происходит двойной впрыск. Данная функция сделана для того, чтобы сразу же после запуска мотора быстро прогреть катализатор. Первый раз это происходит при такте всасывания топлива, второй – если коленчатый вал агрегата при вращении не дошел до 50° до верхней «мертвой точки». Если агрегат функционирует в нормальных эксплуатационных условиях, топливо подается лишь во время такта всасывания, равномерно распределяясь в камере сгорания.
Форсунки, установленные на двигателе TSI, имеют шесть каналов для впрыска топлива. Таким образом, направление отдельных струй топлива не допускает увлажнения элементов камеры внутреннего сгорания, тем самым обеспечивая оптимальное распределение топливно-воздушной смеси. Это позволяет достичь высокого значения давление впрыска топлива и гарантирует высококачественное приготовление топливной смеси, а также ее надежное распыление. Благодаря этому, топлива хватит даже в случае максимальных нагрузок.
На двигателях с TSI топливо поступает не во всасывающий коллектор, а прямо в цилиндры. Образование смеси происходит «послойно», при этом качественное сгорание происходит с максимальной эффективностью. Эти факторы позволяют несколько повысить мощность агрегата и понизить расход топлива.
Как удалось увеличить диапазон оборотов?
Для повышения диапазона оборотов планировалось прикрутить к двухлитровому FSI турбину. Однако инженеры сделали по-другому. Они взяли 1.4 FSI и оборудовали его турбиной с механическим компрессором. Так появился TSI.
Турбина приводится в движение за счет давления выхлопа, а компрессор – через ремень коленвала. По сути, компрессор начинает работу с холостых. В результате, можно рассчитывать на тягу на низких оборотах, мощный подрыв на высоких, слаженную работу в диапазоне 1400-4500.
Отличительные черты двигателей TSI – впечатляющая мощность и приличная экономия топлива. Обеспечивается незаурядная динамика, стабильно высокая тяга в любых диапазонах. Благодаря установке компрессора и турбины параллельно друг другу, удалось сделать мотор эластичным, забыть о множестве проблем, характерных для большинства турбодвигателей. А еще TSI является лидером по экологичности – выбросы CO2 одни из самых низких.
История двигателей TSI
История берет свое начало ещё в 2004 году, когда новый, по меркам того времени, атмосферный мотор с непосредственным впрыском (FSI) инженеры оснащают турбонагнетателем. На первых порах производства линейка этих двигателей получила индекс TFSI, однако чуть позже компания Volkswagen сократили название до TSI. А вот на автомобилях Audi данная линейка двигателей сохранила свое историческое название и по сей день.
Основным отличием двигателей серии TSI от остальных является наличие и турбины и нагнетателя одновременно. Появление на рынке первых автомобилей, оснащенных моторами TSI и TFSI, породило множество мифов и появилось множество скептиков, утверждающих о ненадежности конструкции и её нецелесообразности. Надо сказать, что есть определенная правда в словах скептиков, ведь есть известное всем изречение, которое гласит, что чем сложнее конструкция и чем больше в ней деталей, тем меньше уровень её надежности. Первые автомобили с двигателями TSI, увидевшие свет не могли похвастаться высокой надежностью и имели ряд проблем, связанных с механизмом ГРМ. Кроме того, TSI двигатели весьма капризны к качеству ГСМ и очень любят «кушать масло», что неудивительно, ведь масложор на турбированных автомобиля — обычное дело.
Особенности конструкции
Двигатели семейства TSI за счет своей конструкции, мощности и экономичности заняли особое место на концерне VAG. Моторы TSI устанавливаются на такие марки автомобилей как Volkswagen, Audi, Seat, в автомобиле Skoda также установлен агрегат семейства TSI.
В основе двигателей линейки TSI, как правило, лежит рядный четырехцилиндровый блок цилиндров, реже — 3-цилиндровый блок цилиндров (для версии объемом 1.0 литра) и 6-цилиндровый TSI V6 (объемом 3.0 литра). В зависимости от модификации мотора, «начинка» блоков цилиндров варьировалась. Так, мотор TSI 1.4 имеет чугунный блок цилиндров, а вот его младший брат — TSI 1.2 оснащается алюминиевым блоком цилиндров с чугунными «мокрыми» гильзами.
Головки блоков цилиндров (ГБЦ) также различаются по своему строению, в конструкции TSI 1.2 блок цилиндров накрыт 8-клапанной алюминиевой ГБЦ с одним распределительным валом. TSI 1.4 же, оснащается более технологичной ГБЦ — 16-клапанной, с двумя распредвалами.
Силовые агрегаты TSI с объемами 1.8 и 2.0 имеют конструкцию, аналогичную TSI 1.4 – с чугунным блоком цилиндров и алюминиевой 16-клапанной ГБЦ с двумя распредвалами. Моторы TSI 1.8 и 2.0 пришли на смену FSI 2.0 и кроме отличительных особенностей (компрессор + турбина), в конструкции блока имеют специальные балансирные валы. Кроме того двигатели TSI 1.4, 1.8 и 2.0 оснащены фазовращателями — системами изменения фаз газораспределения, что позволяет увеличить мощность на средних и высоких оборотах.
Конструкция двигателей TSI имеет большой запас прочности, т. к. рассчитана на использование с турбиной и компрессором, поэтому заявления многих автоэкспертов о ненадежности этих агрегатов справедливы лишь частично. В действительности же моторы отлично «выхаживают» пробеги в 150 000 — 200 000, но с определенными нюансами. На данный момент, двигатели TSI с объемами в 1.2, 1.4, 1.8 и 2.0, прошли несколько этапов модернизации, в ходе которых, инженеры VAG побороли большую часть типичных «болячек», свойственных этим моторам.
Основные неисправности
Цепь ГРМ стала настоящей ахиллесовой пятой этих моторов. Так как двигатель TSI высоконагруженный, то она быстро растягивается. Проблемным оказался и натяжитель цепи. Цепь рекомендуется проверять после 50-70 тыс. километров пробега. Последствия от обрыва цепи ГРМ всем хорошо известны: загибание клапанов, задиры цилиндров и, как следствие, очень дорогой ремонт или, вообще, замена силового агрегата. Замена цепи и других составляющих (успокоитель, натяжитель) обходится достаточно дорого.
Во впускном коллекторе находится горячий воздух, также в него попадает масляный туман, что приводит к закоксовыванию впускного коллектора, дроссельной заслонки, впускных клапанов и маслосъемных колец. Также к закоксовыванию может привести поломка маслоотделителя. Водителю нужно внимательно следить за уровнем масла. Заливать только качественное масло, которое рекомендует производитель. Большой расход – это, скорее всего, не проблема, а следствие всех форсированных силовых агрегатов. Так называемый “масложор” образуется из-за турбины, высокого крутящего момента и конструкции самих поршней.
Масло также играет важную роль в охлаждении турбины. Некачественное или отработанное масло приведет к забиванию и поломки турбины.
Не меньшее значение имеет качественное топливо. Рекомендуется использовать бензин с октановым числом 95 и выше.
Медленный прогрев – это следствие применение сложной системы охлаждения двигателей TSI. Без двойной системы охлаждения обеспечен перегрев.
В третьей генерации моторов TSI EA211 и EA888 Gen.3 разработчикам удалось решить некоторые проблемы. Главным образом, это касается цепи ГРМ и медленного прогрева. Цепь заменили ремнем. Ресурс ремня остался примерно таким же (50-70 тыс. км), но его намного легче и дешевле заменить. На двигателях 1.8 и 2.0 tsi третьей генерации установили более качественную цепь ГРМ с ресурсом 150 тыс.км и больше.
В современных моторах 1.2 и 1.4 используется облегченный корпус, но чугунные гильзы. В остальных моделях также остается чугунный блок. Это позволило облегчить двигатель на 22 килограмма.
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.
Турбонаддув применяемый концерном VAG: параллельный турбонаддув, турбины с изменяемой геометрией
Volkswagen AG последовательно переводит все модели на турбонаддув. Например, у дебютирующего в 2007 году VW Tiguan вообще не будет атмосферных моторов: бензиновый двигатель 1.4 TSI Twincharger с комбинированным наддувом и турбодизель 2.0 TDI развивают 150 либо 170 л.с., турбомотор 2.0 TFSI — 200 л.с. Данная ситуация вполне логична — двигатель с системой турбонаддува более экологичен, экономичен и обладает большей мощностью при меньшей массе. Новейшие технологии в будущем позволят достичь новых высот при проектировании наддувных двигателей, а пока, рассмотрим существующие.
Кстати, в нашем сервисе вы можете приобрести оригинальные турбокомпрессоры Audi и Volkswagen для любой модели.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией VTG (Variable Geometry Turbine)
Первым VNT (Variable Nozzle Turbine) турбокомпрессором с изменяемой геометрией в 1995 году стал турбокомпрессор для Фольксвагена Multivane с 1,9 литровым двигателем TDI. Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины.
На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува (на рисунке слева).
При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув (на рисунке справа).
Двигатель с системой VNT, имеет лучший отклик, производит большую мощность и крутящий момент, потребляет меньше топлива и обеспечивает снижение вредных выбросов по сравнению с двигателем, связанным с турбокомпрессором традиционным байпасом. Благодаря короткому времени отклика и плавному ускорению улучшается управляемость машиной и срок ее службы. По сравнению с турбокомпрессором, оборудованным байпасом, турбокомпрессор VNT, более эффективный в более широком диапазоне величин потока, имеет следующие 3 основных преимущества:
Основополагающие принципы работы TSI
Установка турбонаддува двойного образца является главным достоинством и отличительной чертой TSI. В конструкции таких двигателей предусмотрен компрессор и механического типа нагнетатель.
При определенных оборотах мотора в работу вступает отдельный специальный элемент системы. В самом процессе участвуют четыре степени, отсутствуют холостые обороты наддува. Нагнетатель отключен, а заслонка открыта. Она отвечает за ход процесса.
Для полноценной работы компрессора не достаточно отработавших газов. Соответственно имеется нехватка энергии. Когда обороты разгоняются от 1000 до 2400, заслонка начинает прикрываться. После чего включается нагнетатель, который наращивает давление до 0.17 МПа.
Для создания несильного сжатия воздуха предусмотрено турбо. При оборотах 2400 — 3500 функционирует компрессор. Давление неуклонно растет, доходит до метки 0.25 МПа. Нагнетатель перестает работать. При необходимости резкого повышения мощности, например для мгновенного ускорения, он включается.
При оборотах двигателя TSI 3500 оборотов в минуту перестает работать механика, соответственно нагнетатель тоже перестает функционировать. Регулирующая заслонка открывается. Поэтому давление постепенно начинает снижаться, чтобы во время такта сжатия не произошла детонация. Наблюдается увеличение оборотов до 5500 в минуту, а предел давления показывает 0.18 Мпа.
На данном этапе подключается система охлаждения. Два контура задействованы. Первый контур отвечает за перепады температур в блоке цилиндров. Ну а второй поддерживает нормальную температуру.
Чтобы избежать перегрева системы TSI предусмотрен специализированный насос, который работает от электроники автомобиля. Функция его состоит в том, чтобы мотор получал охлаждение в течение десяти минут после его выключения.
За счет этого существенно снижается расход топлива, снижаются выбросы вредных веществ в экологию. Самое главное за счет этого существенно увеличивается ресурс эксплуатации двигателя.
Немецкие специалисты отлично поработали, чтобы степень шума, который излучает двигатель TSI, был минимальным. Двигателю был изготовлен специальный корпус, материалом которого служила своеобразная пена, куда мотор в последствии помещали. Корпус отлично поглощал все шумы, вибрации. За счет него при езде на высокой скорости водитель чувствовал себя комфортно.
Проблемы двигателей TSI
В первых поколениях двигатели (ЕА111) — TSI 1.2, 1.4 и (EA888) – TSI 1.8 и 2.0 имели ряд конструктивных недостатков, отрицательно влияющих на эксплуатацию автомобилей. К таковым недостаткам относятся:
- перескакивание цепи ГРМ и её растягивание;
- разрыв цепи привода маслонасоса;
- быстрый износ компрессора и/или турбины;
- требовательность к применяемым ГСМ;
- большой расход масла;
- длительный прогрев, обусловленный особенностями системы охлаждения.
К выходу двигателей EA211 и EA888 Gen.2 ряд типичных болячек, таких как износ цепей и длительный прогрев удалось исправить. Место цепного ГРМ занял ремень, а проблема с длительным прогревом решилась путем переделки системы охлаждения и добавления в неё другого термостата. Однако прочие «болячки» исправить не удалось, т. к. они обусловлены конструктивными особенностями. Любой современный турбированный мотор требует качественного топлива и масла, а пренебрежение этим фактором влечет за собой негативные последствия.
«Закоксованный мотор»
Некачественные бензин и масло напрямую влияют на срок службы силового агрегата. Использование дешевого масла и/или его редкая замена в первую очередь пагубно сказываются на состоянии турбины и компрессора, после чего «удар» принимает на себя двигатель. Происходит закоксовка мотора и появление отложений на стенках ГБЦ, что негативно влияет на мощностные характеристики.
Система охлаждения и вес
Важными нововведениями в описываемых моторах стало снижение их веса, в ряде случаев, до 15 килограммов, а так же усовершенствованная система охлаждения.
Для снижения веса в частности, применяется изготовление крышки двигателя из специальных полимеров. А охлаждение разделяется на охлаждение блока и охлаждение головки. Такой инженерный ход позволяет оптимизировать температурный режим мотора при любой нагрузке.
На сегодня существуют TSI двигатели производства VW следующих объемов:
- 1,2 литра;
- 1,4 литра;
- 1,8 литра;
- 2 литра;
- 3 литра;
Такое разнообразие объемов и как следствие мощностей способно обеспечить надежными и мощными моторами машины практически любого класса, кроме разумеется, грузовых и специальных автомобилей.
И так, на первый взгляд мы имеем надежный, экономичный, мощный и высокотехнологичный автомобильный двигатель, способный ходить достаточно долго, не создавая владельцу проблем. Но, критических отзывов на эти моторы на просторах нашей страны тоже хватает. Так в чем же дело?
Особенности конструкции
Двигатели семейства TSI за счет своей конструкции, мощности и экономичности заняли особое место на концерне VAG. Моторы TSI устанавливаются на такие марки автомобилей как Volkswagen, Audi, Seat, в автомобиле Skoda также установлен агрегат семейства TSI.
В основе двигателей линейки TSI, как правило, лежит рядный четырехцилиндровый блок цилиндров, реже — 3-цилиндровый блок цилиндров (для версии объемом 1.0 литра) и 6-цилиндровый TSI V6 (объемом 3.0 литра). В зависимости от модификации мотора, «начинка» блоков цилиндров варьировалась. Так, мотор TSI 1.4 имеет чугунный блок цилиндров, а вот его младший брат — TSI 1.2 оснащается алюминиевым блоком цилиндров с чугунными «мокрыми» гильзами.
Головки блоков цилиндров (ГБЦ) также различаются по своему строению, в конструкции TSI 1.2 блок цилиндров накрыт 8-клапанной алюминиевой ГБЦ с одним распределительным валом. TSI 1.4 же, оснащается более технологичной ГБЦ — 16-клапанной, с двумя распредвалами.
Силовые агрегаты TSI с объемами 1.8 и 2.0 имеют конструкцию, аналогичную TSI 1.4 – с чугунным блоком цилиндров и алюминиевой 16-клапанной ГБЦ с двумя распредвалами. Моторы TSI 1.8 и 2.0 пришли на смену FSI 2.0 и кроме отличительных особенностей (компрессор + турбина), в конструкции блока имеют специальные балансирные валы. Кроме того двигатели TSI 1.4, 1.8 и 2.0 оснащены фазовращателями — системами изменения фаз газораспределения, что позволяет увеличить мощность на средних и высоких оборотах.
Конструкция двигателей TSI имеет большой запас прочности, т. к. рассчитана на использование с турбиной и компрессором, поэтому заявления многих автоэкспертов о ненадежности этих агрегатов справедливы лишь частично. В действительности же моторы отлично «выхаживают» пробеги в 150 000 — 200 000, но с определенными нюансами. На данный момент, двигатели TSI с объемами в 1.2, 1.4, 1.8 и 2.0, прошли несколько этапов модернизации, в ходе которых, инженеры VAG побороли большую часть типичных «болячек», свойственных этим моторам.
Что такое FSI?
Fuel Stratified Injection — так расшифровывается аббревиатура, обозначающая послойный непосредственный впрыск топлива. Вся линейка силовых агрегатов FSI — атмосферная с непосредственным впрыском. По сей день эти двигатели, путем модернизации, устанавливаются на новые модели VAG, однако постепенно смещаются более передовой линейкой турбо-моторов TFSI.
Непосредственный впрыск обозначает то, что форсунки топливной системы установлены непосредственно в головку блока цилиндров, а сопло распылителя — в камере сгорания (по примеру дизельного двигателя). Послойный впрыск имеет два контура: магистраль малого давления и высокого давления. Для обеспечения режима холостого хода, движения с постоянной скоростью и режима езды накатом, двигателю не требуется много топлива, поэтому будет задействован первый контур низкого давления, который в себя включает:
- топливный бак с топливным насосом низкого давления;
- магистраль низкого давления;
- топливный фильтр;
- перепускной клапан (обратка);
- РДТ (регулятор давления топлива).
Контур высокого давления вступает в работу, когда требуется моментальное достижение максимальной мощности. Система включает в себя дополнительно:
- ТНВД;
- форсунки с 6 отверстиями (так обеспечивается правильная геометрия распыла);
- распределительные трубопроводы от ТНВД к форсункам;
- датчик высокого давления топлива;
- предохранительный клапан;
- топливная магистраль высокого давления.
При работе мотора воздух, попадая в цилиндры через дроссельную заслонку, смешивается с топливом, непосредственно в камере сгорания, в начале такта сжатия, когда поршень стремиться из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю. Подобное смесеобразование получается однородным, что позволяет добиться максимального горения рабочей смеси, а значит — повысить КПД двигателя.
Во время умеренной езды, или в режиме холостого хода, ТНВД не работает, и топливо подается в форсунки под давлением 0.05 МПа, как только нажимается педаль газа, давление возрастает до 5 МПа, путем включения в работу топливного насоса высокого давления. За гибкость переходных режимов отвечает отдельный ЭБУ и датчик давления топлива.
Итак, непосредственный впрыск, в отличие от классического распределенного впрыска, отличается топливной экономичностью, экологичностью, и увеличенной мощность на 10-15% при одинаковом объеме цилиндров.
О недостатках FSI
В процессе внедрения этих моторов в линейку автомобилей VAG, силовые агрегаты постоянно находится в режиме модернизации. Общий недостаток всех моторов с непосредственным впрыском — чувствительность к качеству бензина, качеству воздушного и топливного фильтров.
Основные недостатки:
- требуется ежегодная профилактика топливной системы, включающая в себя диагностику и чистку, начиная от топливного бака, заканчивая форсунками. Несвоевременная чистка форсунок может привести к тяжелым последствиям для мотора: из-за недостатка топлива будет перегрев цилиндра и раскол поршня, а из-за перелива — гидроудар;
- требуется частая замена свечей зажигания, максимум каждые 20 000 км. Нередко двигатели FSI отказываются стабильно работать с неоригинальными свечами;
- проблемы с холодным запуском зимой из-за недостаточного давления в малом контуре в угоду уменьшения токсичности (позже ошибку исправили внедрением новой прошивки в ЭБУ);
- завышенный расход топлива до момента набора рабочей температуры двигателя.
Отдельного внимания стоят двигатели, объемом 1.8 и 2 литра. Здесь, каждые 100 000 км, приходится снимать головку блока цилиндров и чистить клапана. Из-за того, что топливо не проходит по каналу ГБЦ, а значит не омывает и не охлаждает впускные клапана, то они начинают активно “обрастать” сажей и нагаром, из-за чего возможно подвисание клапанов на высоких оборотах. Такие симптомы, как: повышенный расход масла и топлива, снижение мощности и тяги, а также повышенный шум работы силового агрегата, говорит о необходимости снятия ГБЦ и механической очистке клапанов.
Итог
На момент начала выпуска, двигатели FSI были “сырыми”. По ходу их выпуска производилась неоднократная модернизация, однако главные проблемы не были устранены: нагар на клапанах, повышенный расход масла после 100 000 км. Двигатели этой серии капризны к качеству топлива и обслуживания, поэтому несоблюдение регламентов вскоре приводит к дорогостоящим финансовым вложениям.
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:
- двойной наддув, реализованный посредством одновременной установки турбонагнетателя и механического компрессора;
- 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 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.
