Что такое двигатель tsi

Описание технологии

Двигатели ТСИ имеют усовершенствованную, так называемую, послойную технологию впрыска топлива и мощную турбину, которая гарантирует великолепную отдачу в широком диапазоне оборотов. Использование полностью автоматического управления силовым агрегатом позволяет получить от небольшого мотора более 110−120 лошадиных сил мощности с одного литра рабочего объема. По этому показателю такие двигатели являются едва ли не самыми лучшими из существующих на сегодняшний день турбированных моторов.

Особенностью двигателей этого типа является следующее:

• высокая мощность;
• облегченный вес блока двигателя;
• модифицированный впрыск топлива;
• усовершенствованная система охлаждения;
• наличие двух компрессоров.

Двигатели, построенные по технологии ТSI, с рабочим объемом до 1,4 литра оснащаются только турбонаддувом, что позволяет удешевить стоимость их разработки. Соответственно, производитель предлагает свои модели городских авто по доступным ценам. Более мощные агрегаты с четырьмя и шестью цилиндрами оснащаются уже двойными нагнетателями, что обеспечивает отличные мощностные характеристики с хорошей топливной экономичностью.

Также будет интересно: Как убить двигатель?

Основной особенностью таких силовых агрегатов является дублирование наддува нагнетателем и механическим компрессором. Это позволяет избежать турбоямы, а мотор обеспечивает необходимую тягу уже на минимальных оборотах. Поэтому автовладелец, даже постоянно используя машину на низких оборотах в условиях города, получит максимум мощности, что гарантирует необходимую динамику и удобство использования транспорта. Встроенная автоматика позволяет варьировать режимы впрыска топлива, максимально обогащая смесь на холодном двигателе, поддерживая стабильную работу автомобиля в широком диапазоне оборотов коленвала.

Разработка двигателей ТSI была бы невозможной без использования улучшенной топливной системы. Бензин в цилиндры впрыскивается напрямую, обходя бензиновую рейку, послойно смешиваясь с воздухом. Последнее позволяет повысить эффективность работы агрегата, одновременно улучшая показатели экологичности двигателей.

TSI

Производитель моторов TSI является немецкий моторостроительный завод VGA. Двигателями ТСИ (как их некоторые называют) оснащают Audi, Skoda (Октавия и др), Volkswagen (Фольксваген), Seat (Сеат)  и другие европейские марки.

В основу моторов TSI был взят атмосферный ДВС FSI с принудительным впрыском, по-английски Fuel Stratified Injection — впрыск топлива слоями.

Для марок автомобилей Ауди двигатель обозначается не TSI, а TSFI. Но сами двигатели одинаковы.Работы по созданию двигателей с подачей воздуха современными турбинами начались в конце 90-х годов. К 2005 году такие силовые агрегаты для легковых машин сильно распространились и были уже на слуху.

Аббревиатура TSI принадлежит компании Фольксвагент, а сам первый двигатель TSI компании Ауди.

Когда появились моторы TSI (расшифровка)

Впервые эти двигатели были анонсированы в 2004 году, как замена ранее применявшейся линейке FSI – Fuel Stratified Injection, что означает послойный прямой впрыск бензина.

TSI означает примерно то же самое, но с наддувом, вначале это был Twinturbo Stratified Injection, подразумевая сложную систему двойного наддува, но потом от неё стали постепенно отходить, и более традиционно расшифровывать аббревиатуру, как просто Turbo Stratified Injection.

Двигатели постоянно модернизируются, ошибок было сделано много, что породило невероятно широкую линейку моторов, объединённых единым торговым обозначением TSI. У других компаний подобные же двигатели называются иначе, но сути дела это не меняет.

Линейка двигателей TSI

VAG постарался перевести на данные моторы практически всю свою автомобильную продукцию, используя их в своих марках Volkswagen, Audi, Skoda и SEAT.

Конкретных исполнений великое множество, отличаются они по ряду конструктивных особенностей и показателей:

• рабочий объём 1,0, 1,2, 1,4, 1,5, 1,8, 2,0 и 3,0 литра;
• мощность от 90 л.с. до 350 и выше, в вариантах спец исполнения на премиальных машинах;
• наличие одной обычной турбины, двойного наддува с дополнительным механическим компрессором, турбины с изменяемой геометрией;
• количество и расположение цилиндров от трёх в ряд до конфигурации V6;
• цепной или ременный привод механизма газораспределения;
• построение системы впрыска с разной степенью гомогенизации смеси;
• рабочий цикл двигателя с разным принципом фазирования.

Общий принцип, тем не менее, во всех моторах соблюдается, это наличие наддува и возможность работать с послойной организацией впрыска. Двигатели прошли в своём развитии по разным оценкам от трёх до четырёх поколений.

Из всего многообразия моторов линейки можно выделить несколько наиболее популярных:

• CAXA – объёмом 1,4 л, представитель уже устаревшего поколения EA111, ставился на Golf 5 и прочие соплатформенные автомобили, имел одну турбину без компрессора, развивал 122 л.с., запомнился массой проблем с цепью привода ГРМ, стуком поршней и большим потреблением масла;
• CZDA – тот же объём, уже новое поколение EA211, где многие недостатки устранены, применена другая турбина, два фазовращателя, мощность увеличена до 150 л.с., алюминиевый блок, соответствует нормам Евро-6, выпускается до сих пор, но планируется замена на принципиально новую линейку с циклом Миллера;
• CJSA – мощный мотор объёмом 1,8 л. семейства ЕА888 3 поколения, ставился на Skoda, Volkswagen, SEAT, Audi с поперечным расположением ДВС, развивал 180 л.с., отличался дополнительными форсунками во впускном коллекторе;
• CHHB – ещё более мощный двухлитровый двигатель, развивающий 220 л.с., с чугунным блоком и интегрированным в головку впускным коллектором, применялся в Golf GTI 7 поколения, Tiguan и многих Audi;
• BLG – образец высокофорсированного мотора 1,4 л., поколения EA111, обладавший совместно установленными турбиной и механическим компрессором, благодаря чему развивал 170 л.с. при уверенной тяге на всех оборотах.

Следует заметить, что концерн обладает удивительной особенностью изменять буквенное обозначение двигателей при малейших изменениях, ориентированных на увеличение или снижение мощности, экологический стандарт и даже рынок сбыта. Поэтому вариаций двигателей образовалось великое множество, хотя некоторые практически не отличаются.

Немного техники

Показанный в 2005 году 1.4 TSI / 170 л.с. (ЕА111) стал для своего времени революционным. Непосредственный впрыск топлива, четыре клапана на цилиндр, двойной наддув с помощью турбонагнетателя и компрессора типа Roots (позволило получить высокий крутящий момент в самом «низу» и избежать, так называемого турбо лага). К этому стоит добавить цепной привод ГРМ, систему регулирования фаз газораспределения и промежуточный охладитель воздуха (интеркулер).

В 2006-2007 году предложение было дополнено версиями мощностью 122, 125 л.с. (только турбина) и 140-150 л.с. (турбина + компрессор). Компрессор Twincharger управлялся электромагнитной муфтой, объединенной с водяным насосом.

Двигатель 1.2 TSI (EA111) появился в 2009 году и, в отличие от 1.4 TSI, имел один распредвал (OHC, 8V), а наддув осуществлялся только турбонагнетателем.

Семейство ЕА211 с ременным приводом ГРМ вышло в свет в 2012 году. Новые двигатели 1.4 TSI опционально оснащались системой отключения цилиндров (COD или ACT) и сажевым фильтром (с 2017 года).

В ассортименте присутствовали и версии, работающие на природном газе (ЕА 111 и 211), а также, использующиеся в гибридных установках – ЕА211 в A3 e-tron и Volkswagen Passat GTE.

В зависимости от производителя двигатели 1.2 / 1.4 TSI EA111 и EA211 имеют различные маркировки – TSI в VW, Skoda и Seat, а TFSI в Audi.

Примечательно, что двигатели семейства ЕА111 производились параллельно с ЕА211 до 2015 года.

Особенности устройства и работы TSI

Рассмотрим работу самого популярного двигателя TSI объемом 1.4 литра. Он развивает мощность в 125 кВт, крутящий момент 249 Нм в диапазоне 1750-5000 об/мин. Расход топлива составляет всего 7,2 литра.

Основные элементы двигателя TSI

По сути, моторы TSI стали продолжением линейки FSI, в которых также используется технология непосредственного впрыска топлива. Топливо подается прямо в камеру сгорания через форсунки под давлением 150 бар. Для этого предусмотрен топливный насос высокого давления.

В зависимости от условий обеспечивается разное приготовление топливовоздушной смеси. На малых и средних оборотах происходит послойное смесеобразование. Воздух поступает в камеру сгорания на большой скорости. Впрыск топлива происходит в самом конце такта сжатия, тем самым обеспечивая высокую степень сжатия 10:1 несмотря на двойной наддув. Избыток воздуха, который возникает после сгорания, выступает в роли теплоизолятора.

При однородном (стехиометрическом) смесеобразовании впрыск топлива происходит на такте впуска, тем самым обеспечивая однородную смесь, которая сгорает максимально эффективно.

Система двойного турбонаддува TSI

При максимально открытой дроссельной заслонке образуется бедная гомогенная смесь. Воздух в цилиндрах движется очень интенсивно. Также в состав добавляются отработавшие газы на уровне 25%. Топливо подается на такте впуска.

Двойной наддув дает превосходную тягу. Механический компрессор обеспечивает полный крутящий момент уже на низких оборотах до 2000-2500 об/мин. Это исключает возникновение так называемой турбоямы. При достаточном давлении отработанных газов на 2500 об/мин заслонка открывается и в работу включается турбина, тем самым создается давление воздуха 2.5 бар. Механический компрессор работает от ременного привода.

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:

1. перескакивание цепи ГРМ и её растягивание;
2. разрыв цепи привода маслонасоса;
3. быстрый износ компрессора и/или турбины;
4. требовательность к применяемым ГСМ;
5. большой расход масла;
6. 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.

1.4 TSI с двойным нагнетателем

Варианты двигателя развивают мощность от 138 до 168 л.с., при этом абсолютно идентичны по механической части, различие лишь в мощности и крутящем моменте, которые определяется настройками прошивки блока управления. Рекомендуемое топливо  — 95 для менее мощных и 98 для более мощных, хотя допускается и АИ-95, но расход топлива будет чуть больше, а тяга на низах меньше.

График зависимости крутящего момента и мощности от оборотов на двигателях 103 кВт и 125 кВт

Клиноременной привод

В конструкции предусмотрено два ремня: один предназначен для насоса охлаждающей жидкости, генератора и работы климатической установки, второй отвечает за компрессор.

Цепной привод

Приводят в действие распредвал и масляный насос. Привод распредвала натягивается специальным гидравлическим натяжителем. Привод масляного насоса приводится в действие подпружиненным натяжителем.

Блок цилиндров

При изготовлении используется серый чугун во избежание разрушения деталей конструкции, т.к. высокое давление в цилиндрах создает серьезные нагрузки. По аналогии с FSI-двигателями блок цилиндра выполнен в стиле open-deck (стенка блока и цилиндры без перемычек). Такая конструкция устраняет проблемы с охлаждением и оптимизации расхода масла.

КШМ

Кривошипно-шатунный механизм также претерпел изменения по сравнению со старыми двигателями FSI. Так, коленчатый вал более жесткий, что снижает шум от двигателя, диаметр поршневых колец стал больше на 2 мм, чтобы выдерживать возросшее давление. Шатун выполнен по схеме крекинга.

ГБЦ и клапаны

Головка блока цилиндров не претерпела значительных изменений, а вот возросшая температура охлаждающей жидкости и большие нагрузки заставили внести изменения в выпускные клапаны в сторону увеличения жесткости и оптимизации охлаждения. Данная конструкция понижает температуру отработавших газов на 100 градусов.

Схема работы двойного наддува

В основном работу по наддуву выполняет турбонагнетатель, если требуется повысить вращающий момент, активируется механический компрессор посредством магнитной муфты. Такой подход хорош, т.к. способствует быстрому увеличению мощности, развитие высокого момента вращения на низах.

Устройство механического компрессора

Кроме того, компрессор не зависит от внешних систем охлаждения и смазки. К недостаткам можно отнести снижение мощности двигателя во время включения компрессора.

Диапазон работы компрессора от 0 до 2400 оборотов (синий диапазон 1), затем он включается в диапазоне 2400-3500 (диапазон 2), если требуется стремительное ускорение. В итоге это исключает турбояму.

Турбонагнетатель работает на основе энергии отработавших газов, выдавая высокий КПД, но требует серьезного подхода к охлаждению, т.к. создает высокую температуру (зеленый диапазон 3).

Система подачи топлива

Система охлаждения

Интеркулер

Система смазки

Схема работы системы смазки. Желтый цвет — всасывание масла, коричневый — прямой маслопровод, Оранжевый — обратный маслопровод.

Система впуска

Тюнинг

Чип-тюнинг двигателя возможен, зачастую обычной сменой прошивки ЭБУ, т.к. даже сам концерн Volkswagen на разных автомобилях устанавливает одну и ту же модификацию двигателя, но настраивая свою максимальную мощность.

Главная сложность — очень мало специалистов, которые могут сделать чиповку грамотно, без ущерба ресурсу мотора.

Потенциал — мощность более 215 л.с. и крутящий момент более 330 Нм при использовании бензина марки АИ-95. Расход топлива при этом способен к снижению.

После чип-тюнинга рекомендуется не скупиться на использование более дорогого и качественного масла, сократить интервалы его замены, а также исключить непроверенные заправки из списка разрешенных. В дальних поездках не лишней будет топливная канистра и достаточный запас масла (в зависимости от протяженности путешествия). В качестве альтернативы можно попробовать использование бензина АИ-98.

Популярность двигателей TSI объемом 1.2, 1.4, 1.8

TSI двигатели получили свою популярность за ряд неоспоримых преимуществ. Во-первых с малым объемом уменьшился расход, при этом в мощностьи эти автомобили не потеряли, поскольку эти моторы оснащены механическим компрессором и турбонаддувом (турбиной). На двигателе TSI была применены технология непосредственного впрыска, что обеспечивало наилучшее сгорание, и повышение компрессии, даже в момент, когда смесь становилась Стоит сразу сказать, что данная компоновка удачна тем, что автомобиль выдает максимальную мощность и крутящий момент на большем диапазоне оборотом, поскольку на “низах” (обороты до ~3 тысяч) работает компрессор, а на верхах компрессор уже не так эффективен и поэтому крутящий момент продолжает поддерживать уже турбина. Данная технология компоновки позволяет избежать так называемого эффекта турбоямы.

Во-вторых, мотор стал меньше размером, следовательно уменьшился его вес, а вслед за ним и вес автомобиля. Также эти двигатели имеют меньший процент выброса отработанных газов CO2  в атмосферу. Двигатели с меньшим объемом имеют меньше потерь на трение, отсюда вытекает повышение КПД.

Подводя итоги, можно сказать, что двигатель TSI это уменьшенный расход с достижением максимальной мощности.

Общее строение описали, теперь перейдем к конкретным модификациям.

Двигатель 1.2 TSI

Двигатель TSI объемом 1.2 литра

Несмотря на объем двигатель достаточно тяговит, для сравнения, если рассмотрим Golf серию, то 1.2 с турбонаддувом объезжает 1.6 атмо. Зимой прогревается конечно дольше, но при начале движения прогрев идет очень бытстро до рабочей температуры. Что касается надежности и ресурса, то бывают разные ситуации. У одних мотор бегает 61 000 км. и все без нареканий, а у кого-то на 30 000 км. уже клапана прогорают, но скорее исключение, чем правило, поскольку турбины устанавливаются малого давления и на ресурс двигателя влияния большого не оказывают.

Двигатель 1.4 TSI (1.8)

Двигатель TSI объемом 1.4 литра

В целом эти двигатели мало чем отличаются в преимуществах и недостатках от двигателя 1.2. Единственное можно добавить, что все эти двигатели используют цепь ГРМ, что несколько может повысить цену эксплуатации и ремонта. Один из недостатков моторов с цепью ГРМ – его не желательно оставлять на передаче, находясь на склоне, поскольку это может спровоцировать соскок цепи.

Двигатель 2.0 TSI

На двух литровых двигателях встречается такая проблема, как растяжение цепи (характерна для всех TSI, но для данной модификации чаще). Цепь как правило меняют на 60-100 тысячах пробега, но за ней нужно следить, критическое растяжение может случиться и раньше.

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.

Рекомендации по эксплуатации

Любая вещь, созданная человеком, рано или поздно придёт в негодность и даже такие качественные двигатели не вечны

Однако если вы будете использовать качественные расходники и уделите пристальное внимание на состояние цепи ГРМ, то детище немецких инженеров не будет расстраивать вас форс-мажорными поломками в течение многих десятков тысяч километров

Нюанс с долгим прогревом можно просто решить. Достаточно установить автономный предпусковой подогреватель мотора. Ведь такие приспособления уже не первое десятилетие используются в грузовиках и в нашем случае они помогут вам не мёрзнуть во время коротких зимних поездок.

Технические характеристики и модификации

Вне зависимости от модификации следующие параметры остаются неизменными:

• 4 цилиндра расположены рядно, 16 клапанов, 4 клапана на цилиндр;
• Поршни: диаметр – 76,5; Ход – 75,6 Коэффициент хода: 1,01:1;
• Пиковое давление – 120 бар;
• Степень сжатия — 10:1;
• Экологический стандарт — Евро 4.

Сравнительная таблица модификаций

Проблемы и недостатки двигателей 1.4 TSI

1 . Растяжение цепи ГРМ, проблемы с натяжителем. Самый распространенный недостаток 1.4 TSI, появляющийся при пробегах от 40-100 тыс. км. Треск в двигателе его типичный симптом, при появлении подобного звукового сопровождения, стоит ехать на замену цепи ГРМ. Во избежание повторения, не стоит оставлять автомобиль на уклоне на передаче.2 . Не едет. В данном случае проблема, скорей всего, кроется в перепускном клапане турбокомпрессора или клапане управления турбиной, проверяйте и все наладится.3 . Троит, вибрация на холодную. Особенность работы двигателей 1.4 TSI, после прогрева данные симптомы уходят. Кроме того моторы VW-Audi TSI долго прогреваются и любят понемногу есть качественное масло, но проблема не столь критична. При своевременном обслуживании, использовании качественного бензина, спокойной эксплуатации и нормальном отношении к турбине (после движения дать поработать 1-2 минуты), мотор отъездит довольно долго, ресурс двигателя Volkswagen 1.4 TSI составляет более 200000 км.

Прогресс на месте не стоит, и в 10-х годах XXI века турбомотором с непосредственным впрыском никого не удивишь, технологии постепенно отрабатываются, ошибки исправляются… И вот уже на смену ЕА111 пришли моторы следующей линейки ЕА211 – именно ими оснащается большинство современных машин концерна Volkswagen. Судя по первым отчётам «сто- и «двухсоттысячников» из числа владельцев, а также по отзывам мастеров, серия получилась более удачной. И о ней далее.

Итог

Двигатели семейства TSI концерна VAG – неплохие моторы, идущие в ногу со временем, все технологические решения, примененные в этих силовых агрегатах диктуются современными реалиями. Сейчас, когда экономичность и экологичность играют очень важную роль среди автомобильной промышленности создать хороший мотор, отвечающий этим факторам не так уж легко, особенно если речь идет о мощных силовых агрегатах. Инженеры компании VAG хорошо справились с этой задачей, выведя на рынок мощные и технологичные решения, отвечающие всем современным нормам и имеющие отличную скоростную характеристику.

Автомобили с моторами TSI, хоть и не лишены недостатков, но среди конкурентных марок они занимают лидирующие позиции, т. к. являются идеальными вариантами по соотношению мощности и экономичности. Да, сложность конструкции накладывает определенные ограничения на эксплуатацию машин с TSI двигателями. Однако если знать о всех технических нюансах этих моторов, проводить своевременную диагностику и обслуживание, то эти моторы прослужат длительный срок и не разочаруют владельцев, а высокая мощность будет отличным дополнением в экономичной повседневной машине.