Особенности работы TSI моторов

Применение непосредственного впрыска в бензиновых двигателях является доминирующей технологией современного автомобилестроения. TSI – это аббревиатура запатентованного концерном Volkswagen обозначения двигателей с
турбонаддувом и прямым впрыском. Turbo Stratified Injection применяется на большинстве современных авто, выпускаемых VAG-group (Audi, Skoda, Volkswagen и Seat). Технология TSI – это следующая ступень развития моторов FSI, которые имеют прямой впрыск, но не оснащаются турбонаддувом.

Рассмотрим не только принцип работы, но и ряд конструктивных недостатков, которые являются серьезной головной болью владельцев ТСИ моторов.

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 стандартную турбину, преимущества и алгоритм 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.

Принцип работы системы впрыска

Система подачи топлива в двигателе TSI очень схожа с той, что применяется на дизельных «сердцах». Она состоит из следующих компонентов:

• ЭБУ;
• топливных форсунок;
• топливной магистрали высокого давления;
• топливного бака и фильтра очистки;
• перепускного клапана;
• регулятора давления топлива;
• топливной рейки;
• датчика давления в топливной рейке;
• топливного насоса высокого давления (ТНВД);
• насоса низкого давления;
• предохранительного клапана;
• адсорбера и электрического клапана для его продувки.

Главная особенность системы прямого впрыска в двигателе ТСЙ – это управление способом распыления и временем подачи. Такое преимущество достигается грамотным программированием ЭБУ. В остальном система питания, по сути, ничем не отличается от той, что применяется на двигателях многих других производителей.

Система двойного турбонаддува

Во многом именно комбинирование турбины и механического нагнетателя позволили моторам TSI завоевать не один титул «Двигатель года». Рассмотрим, как реализовано такое решения.

Главный принцип работы – распределение воздушных потоков. Изменяя скорость потока, а также количество поступаемого воздуха, можно регулировать качество смесеобразования в цилиндрах. В зависимости от оборотов коленвала и положения дроссельной заслонки, можно выделить следующие алгоритмы управления турбонаддувом:

• до 1000 об/мин. Двигатель работает в безнаддувном режиме. Весь воздух всасывается с помощью цилиндров;
• в диапазоне от 1000 до 2400 об/мин в работу включается механический нагнетатель. С помощью электромагнитной муфты происходит включение двух роторов. Один из них всасывает воздух, а второй осуществляет нагнетание давления во впускном тракте;
• если водитель в диапазоне 2400-3500 об/мин. резко нажимает на педаль газа, происходит совместная работа нагнетателя типа Roots и обычной турбины;
• На оборотах свыше 3500 тыс. нагнетание воздуха осуществляется только с помощью турбины.
  

Управление

Один из главных элементов этой систем – заслонка, перераспределяющая поток воздуха между турбиной и нагнетателем. Регулировка осуществляется с помощью сервопривода. К примеру, при 1000-2400 об/мин воздух подается только через нагнетатель, а после 3500 только к турбокомпрессору.

Для грамотного управления всей этой системой ЭБУ постоянно опрашивает ряд датчиков:

• МАР-сенсор, измеряющий давление во впускном тракте. Также происходит измерение температуры воздуха;
• положения дроссельной заслонки;
• давления во впускном коллекторе и сенсор, измеряющий температуру воздуха;
• давления наддува, температуры воздуха.

Разумеется, существует множество тонкостей, объяснение которых потребует серьезного углубления в теорию.

Виды наддува

Двигатель TSI может иметь только турбину. Управление производится с помощью перепускного клапана (электрического либо пневматического). К примеру, при избытке давления в выпускном коллекторе поток выхлопных газов будет проходить мимо «горячей» части турбины. Особенность такой системы в способе охлаждения воздуха. Перед впускным коллектором устанавливается интеркулер жидкостного типа охлаждения. Воздух проходит через соты, внутри которых циркулирует ОЖ. Активация охлаждения производится командой ЭБУ, которая включает насос, запуская тем самым циркуляцию ОЖ в контуре охлаждения воздуха.

На автомобиле с двойным турбонаддувом двигатель имеет интеркулер воздушного типа охлаждения.

Проблемы

Многие владельцы огорчены тем фактом, что на их автомобиле установлен двигатель TSI. Среди всей линейки моторов (1.2, 1.4, 1.8, 2.0, 3.0) некоторые ДВС способны доставить немало хлопот своим владельцам. Среди главных проблем:

• жор масла, который может начаться уже после 10 тыс. км.;
• растягивание цепи.

Проблемы ТСЙ моторов настолько существенны, что требуют рассмотрения в отдельной статье.

Источник