Эволюция технологий автомобильного производства привела к повсеместному применению двигателей с непосредственным впрыском топлива. Обозначение TSI это сокращенное Turbo Stratified Injection запатентованное Volkswagen.AG название линейки турбированных моторов c непосредственным впрыском. Появление TSI стало логичным этапом совершенствования двигателей FSI, которые не имели турбокомпрессора.
Однако, новые технологии принесли как обычно не только ряд плюсов, но и россыпь недостатков, которые лишили спокойного сна не малое количество собственников автомобилей с такими агрегатами.
Начнем, пожалуй, с хорошего. TSI двигатель имеет следующие плюсы:
- Смесеобразование. Благодаря различным показаниям, приходящим из множества датчиков, электронный блок управления двигателем может производить четыре разных вида горючей смеси (послойная обедненная смесь с отработанными газами, гомогенная обедненная смесь с отработанными газами, гомогенная стехиометрическая смесь с отработанными газами и гомогенная стехиометрическая смесь без отработанных газов). При таких широких возможностях получается максимальная отдача от получаемого двигателем топлива;
- Наличие турбонаддува. Турбонаддув позволяет повысить показатель наполнения цилиндра воздухом. На двигатель TSI может устанавливаться одноступенчатая или комбинированная система нагнетания воздуха. Одноступенчатая система предполагает установку стандартной знакомой всем турбины. Комбинированная система предусматривает использование кроме турбины еще и механического компрессора;
- Высокий потенциал. В большинстве своем TSI двигатели неплохо реагируют на чип-тюнинг, добавляя автолюбителям несколько дополнительных лошадиных сил, однако в случае неправильно подобранной программе ресурс двигателя и коробки передач снижается в разы.
Видео:
Принцип работы системы впрыска
В двигателе TSI топливоподача напоминает системы, используемые в дизельном моторостроении. Состоит она из перечисленных ниже элементов:
- Электронный блок управления;
- топливные форсунки;
- топливная магистраль;
- топливный бак и фильтр очистки;
- перепускной клапан;
- регулятор давления топлива;
- топливная рейка;
- датчик давления топливной рейки;
- топливный насос высокого давления (ТНВД);
- насос низкого давления;
- предохранительный клапан;
- адсорбер и электрический клапан для его продувки.
Основное отличие двигателей линейки TSI это возможность управления и выбора способа распыления и времени подачи топливо-воздушной смеси, обеспечиваемое высокоточными программным обеспечением электронного блока управления двигателем. В остальном это обыкновенный инверторный двигатель.
Реализация двойного турбонаддува
Основной отличительной чертой двигателей TSI стало совместное использование традиционной турбины и механического нагнетателя, что позволило данным агрегатам не единожды занимать пьедестал «Двигатель года». Каким образом получилось реализовать такое решение?
Основной смысл двойного турбонаддува заключён в распределении потоков воздуха. Имея возможность изменять скорость и количество нагнетаемого воздуха, появляется инструмент регулирования качества топливо-воздушной смеси в цилиндрах. Отталкиваясь от числа оборотов коленчатого вала и режима работы дроссельной заслонки, различаются и режимы, которыми управляется турбонаддув.
Главный принцип работы – распределение воздушных потоков. Изменяя скорость потока, а также количество поступившего воздуха, можно регулировать качество смесеобразования в цилиндрах. В зависимости от оборотов коленчатого вала и положения дроссельной заслонки, можно выделить следующие алгоритмы управления турбонаддувом:
- пока двигатель не преодолел порог в тысячу оборотов коленчатого вала в минуту, он работа происходит без всякого наддува;
- при увеличении оборотов от тысячи до двух, ЭБУ включая электромагнитную муфту задействует механический нагнетатель. Основными рабочими частями нагнетателя являются роторы всасывания и нагнетания воздуха во впускном коллекторе;
- далее в работу включается турбина, однако если водитель, раскручивая двигатель от 2,5 до 3,5 тыс. об/мин вдавит в пол педаль акселератора, то в работу дополнительно будет включен механический нагнетатель;
- при повышенных оборотах коленчатого вала более 3 тысяч в минуту, работает только турбина.
Чем управляется?
Главным исполнительным элементом данной системы является дроссельная заслонка, именно она перераспределяет воздушные потоки или к турбине, или к нагнетателю. 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.
Чтобы правильно управлять данной системой электронный блок управления двигателя запрашивает информацию от множества датчиков:
- МАР-сенсор. Используется для измерения давления и температуры в системе впуска;
- Информацию о положении дроссельной заслонки;
- Показатели давления наддува.
Данная схема конечно же является общей и подразумевает наличие большого количества нюансов.
Моторы системы TSI могут оборудоваться только турбиной. В таком случае управлять этой системой будет электрический или пневматический перепускной клапан. В ситуации, когда давление выпускного коллектора будет зашкаливать, клапан направит поток отработанных газов не к турбине. К примеру, при избытке давления в выпускном коллекторе поток выхлопных газов будет проходить мимо «горячей» части турбины. Эта система использует способ охлаждения воздуха с помощью интеркуллера с охлаждающей жидкостью. Если на автомобиле используется двойной наддув, то система часто дополняется интеркуллером с охлаждением воздухом.