Требование экологических стандартов в Европе способствовало разработке двигателя TSI, который при небольшом объеме показывает высокую производительность и низкий расход топлива.
- Что такое двигатель TSI
- Линейка моторов
- Утечки антифриза
- Нагар на клапанах
- Что делать с машиной из «проблемной» группы?
- Особенности устройства
- 2-Турбины
- Жидкостное охлаждение воздуха
- TSI с компрессором и турбиной
- Как устроен мотор системы FSI
- Износ цепи ГРМ
- Плюсы и минусы
- Нестабильная работа и вибрация
- Самый популярный двигатель из TSI
- Классификации (модификации)
- Классификация по способу нагнетания воздуха в камеры сгорания двигателей TSI:
- Классификация ДВС серии TSI по мощности и объему:
- Аналоги турбированных и атмосферных двигателей
- Сравнительные технические характеристики
- И основные достоинства
- Особенности конструкции и работы двигателя TSI
- Конструкция и работа мотора с двойным наддувом
- Как работает система
- Силовые агрегаты TSI без механического нагнетателя
- Система впрыска
- Зависание клапана турбокомпрессора
- Очень высокая температура двигателя
- Особенности впрыска топлива FSI
- Повреждение поршней
- Слабый натяжитель цепи
- Система охлаждения и вес
- Принцип работы двигателей TSI и их основные отличия
- Тюнинг
- Преимущества и недостатки
Что такое двигатель TSI
Работа основана на использовании двойного наддува и непосредственного впрыска топлива. Механический компрессор работает вместе с турбиной. Такие двигатели устанавливаются на марки Skoda, Audi, Volkswagen, Seat и некоторые другие.
Двигатель TSI
Разработка двигателя TSI велась в начале 2000-х годов, но в серийное производство двигатель пошел в 2005 году. Это была первая линейка TSI, которая была значительно обновлена в 2013 году, но об этом ниже.
Многие спорят о правильной расшифровке аббревиатуры ТСИ. Стоит сказать, что изначально название было Twincharged Stratified Injection (Расслоенный впрыск с двойным наддувом). После того, как стали выходить однотурбинные модели, аббревиатуру стали переводить как Turbo Stratified Injection (Турбо стратифицированный впрыск). В автомобилях Audi этот силовой агрегат имеет маркировку TFSI.
Линейка моторов
Серия TSI представлена широким выбором двигателей. Первое поколение (2005 — 2013 гг.) было представлено двигателями EA111 и EA888 Gen.2. Это двигатели объемом 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 2.0 и V3.0.
В России наиболее популярны 1,2 и 1,4 TSI. Двигатель 1.2 мощностью 90/105 л.с имеет только одну турбину без компрессора. Объем 1.4 имеет вариации с одной турбиной или компрессор+турбина. Мощность двигателя от 122 л.с до 170 л.с в стоковой комплектации. Вершиной линейки TSI является двигатель 3.0 V6 мощностью 333 лошадиных силы, который, например, в настоящее время устанавливается на Volkswagen Touareg.
У первой линейки TSI были существенные недостатки, о которых мы поговорим чуть позже. По большей части эти недостатки были исправлены в двигателях следующего поколения EA211 и EA888 Gen.3.
Как видите, эти двигатели имеют множество модификаций, по заявлению разработчиков ресурс двигателя рассчитан на 300 000 км.
Утечки антифриза
В отличие от простых двигателей, где обычно протечь могут только соединения шлангов и труб, двигатели 1.4 TSI CAXA имеют два места, где утечку трудно обнаружить. В негерметичном интеркулере охлаждающая жидкость постепенно просачивается во впускной канал двигателя. Снаружи это незаметно. А вот при большом количестве антифриза, попавшего в цилиндры, возможен даже гидроудар.
На фоне таких последствий протечки из патрубков к патрубкам охлаждения турбокомпрессора покажутся безобидными. Но антифриз на горячих поверхностях быстро испаряется, и неисправность обнаружить сложно.
Нагар на клапанах
Масло, попадая во впускной канал, осаждается на нагретых штоках впускных клапанов. А поскольку топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, клапана не омываются бензином, как в системах с впрыском во впускной коллектор.
Из-за отложений на штоках клапаны теряют подвижность — иногда даже перестают закрываться полностью, а значит, могут прогореть. Иногда приходится снимать головку блока цилиндров, чтобы восстановить подвижность клапанов, а то и вовсе заменить клапана и их втулки.
Из-за конструктивных особенностей клапана турбодвигателей зарастают нагаром.
В особо запущенных случаях двигатель необходимо разобрать и механически удалить нагар с деталей.
Что делать с машиной из «проблемной» группы?
Оригинальные поршни для VAG производились компанией Mahle. Но она не единственный производитель поршневой группы для этих двигателей. Kolbenschmidt — хорошая замена поршням AE — серии KS40251600, тоже с канавками для слива масла.
В последних модификациях этого поршня маслосъемный скребок является типовым, обратите на это внимание. Существует также версия под поршневой палец 23 мм KS 40 761 600, хотя она встречается реже. Если поршни старые, нужны еще кольца Mahle 02814N0 или Mahle 03319N0.
Так что, если ваш двигатель имеет поршневой палец 21 мм, лучший способ решить проблему — установить поршни KS40251600 или AE, если вы можете найти их по разумной цене. Обычно она начинается от 11 тысяч рублей, но возможны варианты.
Если на двигателе поршневые пальцы диаметром 23 мм, то приходится либо ограничиваться поршнями BS, либо искать очень редкие KS 40 761 600.
Если поршень прогорел из-за наличия компрессионных колец, то нужно точить блок, так как он чугунный, а поршневая группа имеет ремонтные размеры. Правда, поршни 40761610 и 40761620 — первого и второго ремонтных размеров соответственно — значительно дороже базовых.
Так что гильза из чугунного блока — очень распространенный выход из ситуации. Можно даже б/у штампами с доработкой обойтись, так как сами штампы крепкие. Да и «бесхозных» марок в природе немало: они сильно меняются.
Двигатели из семейства TSI концерна VAG – хорошие двигатели, идущие в ногу со временем, все технологические решения, применяемые в этих силовых агрегатах, продиктованы современными реалиями. Сейчас, когда в автомобилестроении очень важную роль играют экономичность и экологичность, сделать хороший двигатель, отвечающий этим факторам, не так-то просто, особенно если речь идет о мощных силовых агрегатах.
Инженеры VAG хорошо справились с этой задачей, выведя на рынок мощные и технологичные решения, отвечающие всем современным стандартам и обладающие отличными скоростными характеристиками.
Автомобили с двигателями TSI хоть и не лишены недостатков, но занимают лидирующие позиции среди конкурирующих марок, поскольку являются идеальными вариантами по мощности и экономичности. Да, сложность конструкции накладывает определенные ограничения на эксплуатацию машин с двигателями TSI.
Но если знать обо всех технических нюансах этих двигателей, проводить своевременную диагностику и обслуживание, эти двигатели прослужат долго и не разочаруют владельцев, а высокая мощность станет отличным дополнением к экономичному повседневному автомобилю.
Особенности устройства
2-Турбины
В целом турбонаддув позволяет «выжать» больше воздуха в камеры сгорания и тем самым улучшить наполнение топливной смесью. Обычная турбина приводится в движение выхлопными газами — ее ведущие лопатки расположены в выпускном коллекторе. Ведущие лопатки соединены валом с ведомыми, которые установлены во впускном коллекторе и осуществляют нагнетание воздуха.
По сравнению с обычным (атмосферным) двигателем двигатель с турбонаддувом имеет улучшенные мощностные характеристики и является более экономичным. Но у такого двигателя есть такой недостаток, как провал при резком разгоне – так называемый эффект турбоямы. Это объясняется инерционностью турбинных колес.
Установка второй турбины, приводимой в движение шкивом коленчатого вала, позволяет убрать эффект турбоямы. При этом второй нагнетатель работает постоянно только на малых и средних оборотах — на высоких он запускается только при увеличении нагрузки — при обгоне, движении в гору и так далее, то есть работает «на лету».
Вывод: вторая турбина улучшает динамику разгона, особенно это заметно на оборотах с низов. Кроме того, в сочетании с другими инновациями двигатели TSI обеспечивают высокую мощность при небольшом рабочем объеме — и все это без ущерба для экономии топлива.
Жидкостное охлаждение воздуха
Схема воздушного охлаждения двигателя TSI
На дизелях воздух, поступающий в камеры сгорания, охлаждается интеркулером – теплообменником, установленным во впускном тракте. Это делается еще и для того, чтобы «выжать» как можно больше воздуха в камеры сгорания — любой охлажденный газ имеет большую плотность.
Обычно интеркулер представляет собой радиатор, но вместо жидкости через него проходит воздух. На двигателях TSI интеркулер также имеет жидкостное охлаждение — к нему подключаются патрубки от основной системы охлаждения. Это улучшает теплообмен и воздух, предназначенный для образования топливной смеси, лучше охлаждается. Впрочем, нововведением это можно назвать только по отношению к бензиновым двигателям — на дизельных агрегатах жидкостный интеркулер не новинка.
В целом двигатели TSI в настоящее время сочетают в себе все ранее проверенные усовершенствования в системах питания бензиновых двигателей, включая непосредственный впрыск топлива в камеры сгорания. Использование двух турбин позволяет добиться не только увеличения впрыскиваемого воздуха, но и сформировать вихревые токи таким образом, чтобы распыление топлива было более «тонким» и «взрывным».
TSI с компрессором и турбиной
Как было сказано выше, двигатели этой линейки могут иметь как турбину, так и комбинацию турбины и компрессора. Двигатели рабочим объемом 1,4 л имеют турбокомпрессор и механический нагнетатель. На примере такого TSI мощностью 150 л.с можно поверхностно оценить принцип совместной работы двух нагнетателей. Если двигатель работает в режиме малой нагрузки, то есть частота вращения коленчатого вала низкая или средняя, турбина и компрессор работают параллельно.
Повышение частоты вращения до 2500 об/мин и выше позволяет интенсивному потоку выхлопных газов наиболее эффективно взаимодействовать с турбиной. Механический вентилятор выключен. Система управления включает компрессор только при резком ускорении. Таким образом компенсируется инерция турбины и минимизируется эффект турбозапаздывания.
Другими словами, компрессор работает, когда турбине не хватает энергии выхлопных газов для безопасного поглощения. Эта схема позволяет избавиться от ошибок, характерных для турбодвигателей с одной турбиной, во всем диапазоне оборотов. Параллельно стоит отметить высокую экономичность и экономичность двигателей TSI.
Как устроен мотор системы FSI
Силовые установки с технологией FSI сейчас устанавливаются практически на все автомобили крупных автопроизводителей. Эта высокоэффективная система значительно улучшает характеристики обычного двигателя. В своем классе эти двигатели обладают лучшей динамикой разгона. Одним из основных преимуществ является экономия топлива до 25%. Объем таких двигателей варьируется от 1,4 до 5,2 литра.
Топливная система FSI в этом агрегате устроена так же, как и у дизелей: топливный насос мощно нагнетает топливо в рампу. Впрыск топлива, управляемый системой электромагнитных клапанов, осуществляется с помощью форсунок. Открытие каждой из форсунок осуществляется после подачи сигнала с центрального блока управления. Рабочая фаза в этом случае зависит от двух условий: от частоты вращения двигателя и от нагрузки.
Кроме того, двигатель с FSI отличается от обычного агрегата следующими особенностями:
- Кислород поступает в блок через заслонку, регулирующую подачу топлива. Смесь превращается в однотипную, при этом топливо сгорает практически сразу.
- FSI намного выше в плане разгона, экономичности, экологичности.
- Форсунки имеют шесть отверстий, через которые топливная смесь распыляется равномерно.
Кроме того, распределительный вал в двигателях с FSI поворачивается на 41°, что обеспечивает лучшую тягу при движении на 1 и 2 скорости. Выхлопные газы проходят через систему, что значительно снижает выброс вредных веществ.
По мнению специалистов и пользователей, электростанции, работающие по технологии FSI, более совершенны и рекомендованы к эксплуатации.
Они отличаются от других двигателей следующим:
- Увеличение мощности.
- Улучшение динамики.
- Уменьшенный расход топлива.
- Снизить выбросы выхлопных газов в атмосферу.
Положительной стороной двигателя FSI также является наличие 2-контурного впрыска топлива. Процесс выглядит следующим образом: из первого контура топливо поступает под высоким давлением, из второго – под низким давлением.
Износ цепи ГРМ
При небольших пробегах (иногда значительно меньше 100 тыс км) растягивалась цепь ГРМ. Это связано с низким качеством отверстий в звеньях цепи. Шероховатая поверхность быстро изнашивалась, а зазоры в стыках увеличивались.
Это привело к полному расширению цепочки. До того момента, пока натяжитель перестал справляться со своими обязанностями, и остановил свой выбор на полном ходу. Следствием этого является встреча клапанов с поршнями. И дорогой ремонт.
Плюсы и минусы
Благодаря своей конструкции двигатель TSI имеет множество преимуществ. Среди них:
- высокая производительность двигателя при небольшом объеме;
- хорошая тяга уже на низких оборотах;
- экономичность (расход 7,2 л);
- компактность и небольшой вес (вес уменьшился на 14 кг);
- возможность тюнинга и форсировки;
- экологичность (меньше выбросов углекислого газа).
Но при всех достоинствах есть и недостатки. Особенно это касается двигателей EA 111 и EA888 Gen 2:
- большой расход масла (замена масла через 7,5-10 тыс км пробега);
- растяжение и разрыв цепи ГРМ;
- высокие требования к качеству масла и качеству топлива;
- медленный прогрев двигателя.
Нестабильная работа и вибрация
Нагар на форсунках, установленных в камере сгорания, приводит к ухудшению смесеобразования. Для предотвращения дефекта используйте бензин с моющими присадками или добавляйте их отдельно. В запущенных случаях форсунки придется демонтировать и промыть при установке.
Самый популярный двигатель из TSI
Самый распространенный и любимый автовладельцами двигатель TSI объемом 1,4 литра. Агрегат 1.4 TSi 7 лет подряд становился победителем конкурса на лучший двигатель по всем характеристикам.
Оптимальный коэффициент экономии топлива при большой мощности является основным отличием от двигателя с турбинами других марок. Они обеспечивают тягу и динамику на высоком уровне при разных частотах вращения коленчатого вала. А модификации с двумя параллельно расположенными турбокомпрессорами обеспечивали еще большую плавность хода.
Двигатели TSI считаются самыми экологически чистыми в мире по выбросам СО2 от сгоревшей топливно-воздушной смеси. Помимо такой высокой производительности при наименьших выбросах вредных выхлопных газов, конструкция двигателя обеспечивает оптимальную смесь воздуха и топлива для эффективной работы. И один из важнейших показателей надежности – двигатель TSI имеет длительный срок службы.
Ресурс двигателей TSI при своевременной замене моторного масла, расходных материалов и использовании качественного топлива от 300 000 км пробега.
Классификации (модификации)
Классификация по способу нагнетания воздуха в камеры сгорания двигателей TSI:
- одинарный турбонаддув – воздух нагнетается только одной турбиной.
- с двойным турбокомпрессором – воздух нагнетается компрессором механического типа и турбокомпрессором.
Однотурбинные двигатели TSI имеют максимальную мощность 140 л.с., то есть все двигатели VAG TSI мощностью до 140 л.с оснащены нагнетателем. А двигатели мощностью 150 л.с и более имеют в агрегате механический компрессор и турбонагнетатель.
Классификация ДВС серии TSI по мощности и объему:
- 105 л.с., объем двигателя 1,2 л.
- 122 л.с., объем двигателя 1,4 л.
- 140 л.с., объем двигателя 1,8 л.
- 180 л.с., объем двигателя 2,0 л.
- 200 л.с., объем двигателя 3,0 л.
Отдельные модификации форсируются и деформируются, поэтому сила может варьироваться.
Двигатель TSI (tsay/tsi) — агрегат, в котором конструкторам удалось создать оптимальное взаимодействие между непосредственным впрыском и турбокомпрессором. Такие двигатели стали конкурентами надежным японским двигателям, хотя их можно использовать для любого из них.
TSI соответствует современным экологическим нормам и обеспечивает хорошую производительность.
TSI с небольшим объемом двигателя обеспечивают высокую мощность, как и бензиновые двигатели без наддува, но с большим рабочим объемом.
Аналоги турбированных и атмосферных двигателей
1,2-литровый двигатель TSI мощностью 105 «лошадей» соответствует по характеристикам 1,6-литровому мотору без турбины.
Максимальный крутящий момент двигателя внутреннего сгорания TSI достигается уже на низких оборотах. Это очень важно для тех, кому нужен быстрый старт и сильное ускорение. Крутящий момент имеет широкий диапазон.
Сравнительные технические характеристики
И основные достоинства
Нет смысла описывать технические характеристики очень широкой линейки всех двигателей TSI от Volkswagen. Эту информацию легко найти на сайте производителя. Отметим лишь, что модели автомобилей, поставляемые на российский рынок, чаще всего оснащаются двигателями TSI рабочим объемом от 1,4 до 2,0 литров, мощностью от 125 до 220 л.с и крутящим моментом от 200 до 350 Нм.
В сравнении! Современный безнаддувный двигатель MPI (распределенный впрыск) от Volkswagen рабочим объемом 1,6 л имеет мощность 110 л.с и крутящий момент 155 Нм (в диапазоне 3800÷4000 об/мин). Довольно приличные показатели для большинства малолитражных автомобилей, выпускаемых компанией.
А вот из меньшего TSI (1,4 литра) немцам удалось выжать колоссальные 150 «лошадок» при крутящем моменте в 250 Нм (в диапазоне 1500÷3500 об/мин)! При этом в городском цикле Джетта с «атмосферником» расходует 8,2 литра бензина на 100 км, а с TSI всего 7,2 литра.
То есть MPI, имеющий на 14 % больший объем, проигрывает турбированному двигателю с непосредственным впрыском: по мощности (на 36 %), крутящему моменту (на 62 %) и расходу топлива (на 14 %).
Особенности конструкции и работы двигателя TSI
Главной особенностью большинства силовых агрегатов линейки является система двойного впрыска воздуха. В нем установлен стандартный турбокомпрессор, приводимый в действие потоком выхлопных газов, и механический нагнетатель, приводимый ременным приводом от коленчатого вала.
Конструкция и работа мотора с двойным наддувом
Комбинация воздуходувок рассчитана на создание номинального крутящего момента практически во всем диапазоне скоростей вращения.
Механический нагнетатель представляет собой систему с двумя роторами, расположенными в одном корпусе. Направления вращения роторов противоположны (система типа Рутса). Первый обеспечивает принудительный подсос воздуха из трубопровода, второй — его сжатие и нагнетание во впускной коллектор. Параллельно с нагнетателем установлена заслонка для регулирования давления в контуре.
В систему, помимо самих компрессоров (турбинных и механических), входят
- комплект датчиков, измеряющих давление во впускном воздушном трубопроводе, впускном коллекторе, давление наддува;
- приводы управления.
К последним относятся:
- Магнитная муфта для включения и выключения механического вентилятора. Сигнал управления поступает от блока управления. Когда на катушку подается напряжение, подвижный сердечник приводит в движение фрикционный шкив, который передает вращательное усилие от шкива на ротор компрессора. Вентилятор продолжает работать до тех пор, пока не будет снят управляющий сигнал.
- Серводвигатель, используемый для управления регулирующей заслонкой. Если заслонка закрыта, весь воздушный поток проходит через вентилятор. При повороте заслонки часть сжатого воздуха с выхода компрессора поступает на вход, что приводит к снижению давления наддува. Если компрессор выключен, заслонка переходит в полностью открытое положение.
- Клапан ограничения давления предназначен для управления перепускным клапаном, который регулирует давление наддува от турбины. Он работает, когда поток выхлопных газов раскручивает турбокомпрессор, и в контуре создается избыточное давление. При этом сигнал от дроссельного клапана поступает на вакуумный привод перепускного клапана, последний открывается, направляя часть потока отработавших газов мимо турбины.
- Клапан рециркуляции работает при закрытой дроссельной заслонке (принудительный холостой ход). Его работа заключается в том, чтобы предотвратить попадание воздуха в пространство между выпускным отверстием турбокомпрессора и заслонкой.
Как работает система
Система двойного впрыска воздуха работает в нескольких режимах (в зависимости от оборотов двигателя):
- Без наддува — холостой ход, скорость до 1000 об/мин. В этом режиме на магнитную муфту не подается управляющий сигнал, механический нагнетатель не включается, а установленная параллельно ему дроссельная заслонка полностью открыта. Поток выхлопных газов не может раскрутить турбину до оборотов, обеспечивающих тягу.
- Механический наддув. Режим характерен для частоты вращения вала в диапазоне от 1000 до 2400 об/мин. В этом режиме сигнал поступает на магнитную муфту, включающую механический нагнетатель. Серводвигатель закрывает регулирующую заслонку. Скорость турбины увеличивается, что дает небольшое дополнительное сжатие воздуха. Давление на выходе составляет ок. 0,17 МПа.
- Двойной наддув от механического и турбонаддува (частота вращения вала 2400-3500 об/мин). Основное выходное давление создается турбиной, которая получает достаточно энергии от потока выхлопных газов. Механический нагнетатель вступает в работу при резком увеличении нагрузки, например при значительных ускорениях и обеспечивает дополнительную компрессию. Давление на выходе до 0,25 МПа.
- Турбонаддув (3500 об/мин и выше). Энергии выхлопных газов достаточно, чтобы турбина создала необходимое наддувное давление. Механический вентилятор не работает (заслонка полностью открыта). Давление около 0,18 МПа.
Благодаря такому сочетанию устраняется так называемая характеристика двигателей с турбонаддувом. «эффект турбо лага», когда на малых оборотах в выхлопных газах не хватает энергии для того, чтобы турбокомпрессор обеспечил необходимое выходное давление.
Силовые агрегаты TSI без механического нагнетателя
Для двигателя Volkswagen TSI без механического нагнетателя используется почти традиционная компоновка с однотрубным компрессором. При этом конструкция турбины оптимизирована для достижения высокого крутящего момента в широком диапазоне частот вращения вала (практически говоря от 1,5 тыс до 4 тыс об/мин).
Это достигается за счет значительно низкого момента инерции вращающихся частей — за счет использования материалов, позволяющих уменьшить вес рабочего колеса и уменьшить его наружный диаметр без потери КПД.
Принцип работы двигателя сохранил классический вариант регулирования давления на выходе с помощью перепускного клапана. Главной особенностью системы было использование отдельного контура жидкостного охлаждения для нагнетаемого воздуха (системы с воздушным охлаждением используются в системах двойного давления).
При этом охладитель (радиатор из алюминиевых листов с трубками для подачи охлаждающей жидкости) размещается непосредственно во впускном коллекторе.
Система впрыска
Для двигателей TSI Shkoda, Volkswagen, Seat и TFSI Audi реализована система непосредственного впрыска топлива (послойный впрыск в обозначении производителя Stratified Injection). По сути, это аналог системы GDI (Gasoline Direct Injection), впервые примененной на автомобиле японского производителя Mitsubishi.
Основным преимуществом самой прогрессивной системы для бензиновых двигателей является значительное снижение расхода топлива (до 15%) при снижении концентрации вредных веществ в выхлопе.
Системный блок
Система включает 2 контура:
- Низкое давление (давление 0,05-0,5 МПа) — топливный бак с установленным топливным насосом, фильтром и датчиком низкого давления.
- Высокое давление.
Контур высокого давления включает:
- Топливный насос высокого давления (ТНВД). Агрегат обеспечивает подачу топлива под давлением от 3 до 11 МПа в топливную рамку и далее к форсункам. Поршневой насос приводится в действие распределительным валом, который приводит в действие впускные клапаны.
- Регулятор давления предназначен для дозирования корма.
- Датчик высокого давления передает информацию на блок управления, который формирует сигнал для управления ТНВД и регулятором.
Работа системы
Хотя в названии системы используется только термин «послойный впрыск», в зависимости от режима работы силового агрегата она обеспечивает несколько видов топливно-воздушной смеси:
- Слоистая, характерная для работы двигателя в большей части диапазона — на средних и низких оборотах. При этом дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные клапаны закрыты. Воздух, нагнетаемый в камеры сгорания, благодаря высокой скорости образует вихрь. Впрыск топлива происходит в конце такта сжатия. При этом в области искрового промежутка свечи зажигания образуется ограниченный объем обогащенной смеси (коэффициент избытка воздуха 1,5-3). Объем несмешанного с топливом воздуха остается вокруг источника возгорания, обеспечивая теплоизоляцию.
- Стехиометрически однородный (горючий однородный) при значительных нагрузках и скоростях вала. Открыты заслонки, как дроссельные (по нажатию педали акселератора), так и впускные. Топливо подается на такте впуска. В результате образуется гомогенная топливно-воздушная смесь с коэффициентом запаса воздуха 1. Горение происходит во всем объеме камеры
- Бедная гомогенная смесь для промежуточных рабочих циклов. Образование смеси происходит при полном открытии дроссельной заслонки при закрытых впускных заслонках на такте впуска. Коэффициент на избыток воздуха равен 1,5, в смесь можно добавлять часть (до 25%) выхлопных газов.
В результате работы в нескольких режимах смесеобразования достигается требуемое для каждого режима работы двигателя качество смеси и ее сгорания, что повышает КПД двигателя, обеспечивает экономию топлива и снижает содержание вредных веществ в отработавших газах, и обеспечивает некоторое увеличение мощности.
Зависание клапана турбокомпрессора
При изнашивании втулки, в которой вращается вал клапана, в зазор начинают поступать газы и откладывается сажа. Подвижность теряется, и клапан застревает в одном положении, не позволяя системе выдерживать давление наддува.
Загорается сигнальная лампа, и машина начинает работать хуже. Вам необходимо заменить «горячую» часть турбокомпрессора. Или ремонт — некоторые мастерские разбирают узел и запрессовывают втулку.
Очень высокая температура двигателя
Из-за высокой рабочей температуры страдали подшипники распредвала, натяжители ГРМ, а затем и цепь, так как 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 жестким, вследствие чего хуже гасит колебания и быстрее изнашивается.
Чрезмерно высокая рабочая температура двигателя остается неизменной, но тюнинговые продукты способны исправить этот недостаток: они изменяют как рабочую температуру термостата, так и температуру включения вентиляторов.
Высокие рабочие температуры также влияют на работу компонентов системы охлаждения. В этой серии двигателей конструкция термостата и помпы весьма оригинальна: помпа расположена в едином узле с термостатом и приводится ремнем от одного из балансирных валов, причем весь узел, с за исключением кронштейна силового подшипника, изготовлен из пластика. Корпус помпы не очень прочный, со временем «проводит». Кроме того, ранние версии сборки имели неудачный уплотнитель, который вздувался, в результате чего появлялись трещины.
Срок службы модуля насос-термостат оказался меньше пяти лет, а при работе двигателя в крупных городах и пробках и того меньше трех. А так как двигатель сильно термически нагружен, любая утечка охлаждающей жидкости может привести к фатальным последствиям как для поршневой группы, так и для остального оборудования двигателя. Сейчас цена модуля не очень высока, но пять лет назад ситуация была намного острее, и ресурс был ниже.
Ремонт тоже не из легких: добраться до помпы очень сложно, она сверху прикрыта впускным коллектором, снизу доступ тоже ограничен. Но вода легко попадает на ремень снизу, из-за чего он может выйти из строя, поэтому по лужам приходится ездить очень осторожно. Ремень масла особо не боится, но бывали случаи разрушения по неизвестным причинам.
Масляный насос и его работа также могут доставить массу неприятностей. Насос расположен в картере, причем на первых двух ревизиях двигателя он был простой, с перепускным клапаном. Для третьего поколения EA888 (Gen3) разработана двухступенчатая система управления. Но если честно, даже простые варианты насоса не были идеальными. Иногда забивалась сетка маслоприемника, зимой рвалась цепь, периодически проваливался редукционный клапан с понятными последствиями для двигателя.
С введением системы регулирования участились случаи ротации инвестиций, что также связано с системой регулирования. Однако новые двигатели имеют свои особенности. Например, шейки коленчатого вала имеют меньший диаметр, а большая тенденция к утечке масла из-за перегрева или ударов из-за облегченной конструкции картера не всегда связана с плохой работой масляного насоса.
Утечки также происходят из-за выхода из строя трубы охлаждения турбины. При пробегах более 50 тысяч километров вибрации последних часто усиливаются из-за отложения нагара и грязи на крыльчатках, особенно холодных. Даже при полностью исправной турбине вполне возможны течи: конструкция не очень удачная. Здесь мы можем только порекомендовать регулярно проверять трубку или заменять ее гибким настроечным вкладышем.
Особенности впрыска топлива FSI
Опциональная система FSI впрыскивает топливо равномерными слоями. Конструкторы разработали устройство с достаточно небольшим объемом. Дебютная модель двигателя тестировалась на 1,4-литровом моторе мощностью 85 лошадиных сил.
Это нововведение было встречено аплодисментами, а 2-литровый двигатель с этой технологией, выпущенный в 2006 году, получил высокое признание в самых высоких кругах.
Силовые установки с FSI обеспечивают систему двойного впрыска. Его прямое назначение – запуск холодного двигателя. Соответственно, в момент прогрева двигателя в него поступает обогащенное топливо. Система FSI настолько универсальна, что ее популярность с каждым годом только растет. Такой успех обусловлен его практичностью и экономичностью.
Если сравнивать старый двигатель с двигателем FSI, то в первом топливо подавалось через коллекторы, а затем в цилиндры. В двигателях с технологией FSI топливо поступает непосредственно в камеру сгорания. Поставляется дозировано и достаточно экономно расходуется. Этот процесс отличается от устройств старого образца, он более рациональный, а также способствует экологичности.
Повреждение поршней
Форсированный турбированный двигатель по-хорошему нуждается в бензине с октановым числом не ниже 95, а лучше 98. Попытка сэкономить топливо путем заливки АИ-92 часто приводит к печальным последствиям.
Из-за детонации в цилиндрах могут разрушаться перегородки между поршневыми кольцами, иногда даже срывается юбка поршня. Еще чаще это явление происходит, когда владелец заливает нестандартную прошивку в электронный блок управления двигателем.
Не зря для двигателей 1.4 TSI выпускаются усиленные поршни.
Слабый натяжитель цепи
В большинстве современных двигателей с гидравлическим натяжителем цепи используется поршень с храповым механизмом. Такая конструкция не позволяет поршню, достигшему нужного значения, втягиваться. Цепь изношена, поршень немного съехал и зафиксировал натяжитель в этом положении.
А вот в 1.4 TSI поршень свободен. При отсутствии давления масла оно не натягивает цепь и может пропустить несколько зубьев на звездочке — например, при запуске в мороз, когда масло подается насосом с задержкой. Или когда паркуешь машину с МКПП не на ручнике, а на передаче. Если машина стояла на склоне или ее кто-то толкал, происходил перескок цепи.
Система охлаждения и вес
Важными нововведениями в описываемых двигателях стали уменьшение их массы, в ряде случаев до 15 килограммов, а также усовершенствованная система охлаждения.
В частности, для снижения веса кожух двигателя изготовлен из специальных полимеров. А охлаждение делится на блочное охлаждение и охлаждение головки. Такая инженерная хитрость позволяет оптимизировать температурный режим двигателя при любой нагрузке.
На сегодняшний день существуют двигатели TSI производства VW в следующих объемах:
- 1,2 литра;
- 1,4 литра;
- 1,8 литра;
- 2 литра;
- 3 литра;
Такое разнообразие объемов и, как следствие, мощностей может обеспечить надежные и мощные двигатели для автомобилей практически любого класса, кроме, конечно, грузовиков и спецтехники.
Итак, на первый взгляд, перед нами надежный, экономичный, мощный и высокотехнологичный автомобильный двигатель, способный работать долгое время, не доставляя проблем владельцу. Но и критических отзывов на эти двигатели в нашей великой стране тоже хватает. Так в чем же дело?
Принцип работы двигателей TSI и их основные отличия
Двигатели TSI существенно отличаются от своих предшественников (атмосферных и турбированных агрегатов) по следующим показателям:
- наличие двух компрессоров;
- продвинутая система охлаждения;
- изменен впрыск топлива;
- облегченный блок двигателя;
- повышенная мощность.
На низких оборотах турбокомпрессор и механический нагнетатель работают вместе. При повышении скорости выше 1700 об/мин механический нагнетатель включается только в моменты резкого ускорения, а дальнейшее развитие происходит с помощью одного лишь турбокомпрессора. Совместное использование двух агрегатов обеспечивает отличные приемистость и номинальный крутящий момент в широком диапазоне скоростей, плавную и стабильную работу агрегата.
В отличие от обычных «турбо» вариантов, в двигателях TSI появилась концепция «жидкостного охлаждения». Через интеркулер проходят патрубки системы охлаждения, благодаря чему основной воздух нагнетается в цилиндры. Показатель давления становится выше, следствием чего является равномерное заполнение камеры сгорания горючей смесью и увеличение динамики.
Топливо подается в цилиндры двигателей TSI «напрямую» (минуя топливную рампу), где послойно смешивается с воздухом. Сгорание происходит с высокой эффективностью. Эта система впрыска позволила увеличить мощность и снизить расход топлива.
Новый двигатель легче почти на 14 кг. Это было достигнуто с помощью новой конструкции блока и размещения головки. Распределительные валы и некоторые другие детали также весят меньше, чем их предшественники.
На порядок выше и производительность двигателей этой серии. Например, мощность 1,2-литрового агрегата составляет 102 л.с., в то время как у обычного турбированного двигателя того же объема этот показатель составляет всего 90 л.с.
Тюнинг
Учитывая, что некоторые модификации двигателя конструктивно не отличаются, а мощность регулируется блоком управления двигателем, чип-тюнинг увеличивает мощность на пару десятков лошадиных сил, что никак не скажется на ресурсе двигателя. Потенциал двигателя 122 л.с позволяет развивать мощность до 150 л.с., а на двигателях с двойным турбонаддувом можно разогнаться до 200 л.с.
Агрессивные методы чиповки повышают мощность до 250 л.с., что является максимальным пределом, и преодолевают начавшийся повышенный износ деталей двигателя, что приводит к снижению ресурса и отказоустойчивости.
Преимущества и недостатки
Основными преимуществами немецких двигателей являются:
- высокая производительность;
- рентабельность;
- отсутствие «турбо» в любом диапазоне оборотов и при разгоне;
- экологичность. Показатель СО2 у двигателей TSI в несколько раз ниже, чем у атмосферных;
- снижение затрат на таможенное оформление;
- хорошие возможности для тюнинга. Усилить двигатели довольно просто.
Недостатком ТСИ является их высокая чувствительность и повышенные требования к обслуживанию. Двигатели нуждаются в трепетном уходе, частой замене расходных материалов (масла, фильтров и так далее), использовании качественного топлива. Ремонт таких силовых агрегатов тоже недешев.