Двигатель tfsi

Концерн VAG постоянно выпускает на рынок что-то новое. На автомобилях марки теперь можно видеть не только привычные аббревиатуры TSI и FSI, но и новую – TFSI. Многим любителям очень интересно, что это за двигатель, в чем различия между другими моделями. Попробуем утолить любопытство поклонников VAG, узнаем расшифровку TFSI, узнаем о технологиях, которые работают в этом моторе. Данная информация будет полезна для каждого, кто владеет немецкими авто.

Расшифровка

Несложно догадаться, что в данной аббревиатуре «Т» — это турбина. И поэтому одно из основных отличий от моторов FSI – это наличие турбины. В двигателе установлен турбокомпрессор, который приводится в действие выхлопными газами. Газы же повторно дожигаются. Двигатель TFSI еще более экономичен, экологичен и дружелюбен – в процессе работы в воздух попадет очень минимальное количество вредных газов и CO2.

А теперь, что касается аббревиатуры TFSI. Расшифровка – турбированный силовой агрегат с послойным впрыском. Это система, которую сейчас заслуженно считают революционной для этого времени. Это система впрыска непосредственно в цилиндры с турбиной.

За счет наличия турбины, разработчики смогли достигнуть очень высоких показателей. Так, еще больше увеличилась мощность двигателя. Теперь из малообъемного мотора удается получить все, на что он способен и даже больше. Естественно, вместе с мощностью увеличился и крутящий момент. Расход топлива остался сравнительно небольшим, хоть и двигатель, оснащенный турбокомпрессорами, не особо экономичен.

Характеристики

Часто буквы TFSI, расшифровку которых мы уже провели выше, можно видеть на автомобилях «Ауди». На моделях Volkswagen концерн VAG устанавливает традиционные для марки FSI и TSI.

Впервые турбированный двигатель с послойным непосредственным впрыском стали устанавливать на «Audi A4». Двигатель имел объем в 2 литра и смог выдавать с таким объемом целых 200 лошадиных сил. Крутящий момент также довольно велик – целых 280 Нм. Чтобы получить такие результаты на более ранних моделях моторов, объем его должен был быть около 3-3,5 литров, также мотор должен был иметь шесть цилиндров.

Но на этом дело не закончилось и в 2011 году модернизировали двигатель TFSI. Расшифровка букв осталась такой же, а вот мощность выросла. При том же объеме в два литра инженерам удалось получить 211 лошадиных сил на 6000 об/мин. Крутящий момент составляет 350 Нм на 1500-3500 об/мин. Моторы имеют отличную тягу на низких и на высоких оборотах.

Для сравнения достаточно взглянуть на шестицилиндровый 3,2-литровый FSI мощностью в 255 лошадиных сил на 6500 об/мин и крутящим моментом в 330 Нм при 3000-5000 об/мин. Также давайте посмотрим на технические характеристики двигателя TFSI 1.8 2007 модельного года. Он способен выдавать мощность в 160 лошадиных сил при оборотах 4500. Максимальный крутящий момент, который можно получить (250 Нм), доступен уже на 1500 об/мин. До скорости в сто километров в час данный двигатель разгоняет автомобиль за 8,4 секунды. Расход топлива в городе при условии механической коробки передач составляет всего десять литров.

Даже невооруженным взглядом видно, что моторы FSI проигрывают, а TFSI – это шаг инженеров VAG вперед. Хотя компания ничего особенного не сделала – установили только турбокомпрессор. Но основные нюансы двигателя TFSI есть и мы их рассмотрим.

Конструктивные особенности

Турбокомпрессор смонтирован в корпусе выпускного коллектора. Это единый модуль. Выхлопные газы для дожигания подаются повторно в коллектор. Инженерам пришлось и немного изменить систему питания. Так, во втором контуре подкачки установлен насос, рассчитанный на более высокое давление.

Насос подкачки топлива полностью регулируется электронным блоком. Поэтому объем приготавливаемой топливной смеси, которая затем будет впрыснута в цилиндры двигателя, будет зависеть от нагрузки на мотор. Если это нужно, то давление повысится – блок даст эту команду, если машина едет на низкой передаче в гору. Таким образом снимается серьезная мощность с двигателя и снижается расход топлива

Доработки

Если искать отличие технологий TFSI против TSI, то разница кроется в днище поршней. Цилиндры в TFSI меньше, но площадь, занимаемая ими, большая. За счет такой формы двигатель эффективно работает при низкой компрессии.

Доработали инженеры и ГБЦ – она оснащается двумя распределительными валами из более прочного сплава. Из этого же сплава изготовили и клапаны. Существенно доработали впуск-выпуск, подправили каналы топливоподачи. Доработали и саму подачу топлива.

В целом же, моторы с технологией TFSI работают на базе тех же принципов, что и другие агрегаты концерна. Здесь имеется два контура в топливной – с высоким и с низким давлением. Контур низкого давления – это бак, насос низкого давления. Есть также фильтры, датчики. В контуре высокого давления – система впрыска и ТНВД.

Режимы работы всех устройств и систем в контуре полностью контролируются электроникой, действующей по достаточно сложным алгоритмам. В ходе работы анализируются различные параметр, а затем на исполнительные устройства подаются соответствующие команды.

TFSI и TSI

Если искать значительные отличия двигателей TFSI и TSI, то они различаются количеством турбин. Так, на небольших агрегатах 1,4, 1,6 может быть две турбины – один механический компрессор, другой – непосредственно турбокомпрессор. На больших моторах чаще всего компрессор только один. И вроде бы конструктивно моторы не отличаются. Но в TSI смесь подается не в цилиндры, а в коллектор. А за счет двух компрессоров TSI является даже более экономичным по сравнению с TFSI.

Буквы и технологии

Все отличия заключаются в путанице в модельном ряде. Так, в 2004 году был представлен FSI с турбонаддувом, который теперь называется TFSI. Затем появился 1,4 двигатель с двумя компрессорами – это уже TSI . Примерно тогда же, в 2006 году в свет вышел 1,8-литровый турбированный с одним компрессором FSI. Он должен был также стать TFSI. Так и получилось, но только для моделей Audi. Для всех остальных автомобилей бренда двигатель получил название TSI. Зная эту расшифровку TFSI, можно узнать, насколько современен выбранный автомобиль.

Итак, мы выяснили, что собой представляет мотор TFSI. Как видите, это довольно производительный двигатель. Но ввиду сложного устройства многие сталкиваются с невозможностью самостоятельного обслуживания и ремонта ДВС. Также TFSI не отличается большим ресурсом, как его атмосферный аналог.

Моторы семейства TDI являются линейкой дизельных силовых агрегатов, которые производит немецкий автогигант Volkswagen. Дизельные двигатели, обозначенные аббревиатурой TDI (от англ. Turbocharged Direct Injection) представляют собой установки с турбокомпрессором и оборудованы системой непосредственного впрыска топлива. Указанные ДВС можно встретить на различных дизельных моделях автомобилей, производители которых входят в состав концерна WAG (Audi, Volkswagen, Skoda и т.д.)

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое система EGR. Из этой статьи вы узнаете о назначении и принципах работы системы рециркуляции отработавших газов бензинового и дизельного двигателя.

История создания мотора TDI

Дизельный двигатель всегда привлекал различные компании своим нераскрытым до конца потенциалом. Основной задачей, которая ставилась перед инженерами, являлось превращение шумного, тихоходного и малооборотистого агрегата в такой мотор, который можно было бы с легкостью устанавливать в легковые авто. Результатом стало создание мощного, экономичного и экологичного дизеля, который по своим эксплуатационным характеристикам был максимально приближен к бензиновому силовому агрегату.

Первопроходцем в этом направлении стала компания Audi, которая в далеком 1980-м установила 1.6-литровый дизельный 54-сильный атмосферник под капот своей популярной модели Audi 80. Дальнейшее совершенствование и развитие технологий привело к тому, что уже в 1989 Audi первыми в мире наладили и запустили в массовое производство компактный, тяговитый и мощный турбодизельный двигатель, который получил широко известное сегодня обозначение TDI.

Первый TDI представлял собой дизельный двигатель с 5 цилиндрами, имел рабочий объем 2.5 литра, оснащался турбонаддувом с интеркулером (система промежуточного охлаждения нагнетаемого воздуха). Максимальная мощность этого мотора составляла 120 л.с. Показатель крутящего момента находился на отметке 256 Нм и достигался при выходе на 2250 об/ мин.

С момента появления на рынке данный силовой агрегат стал достаточно востребованным, так как представлял собой достойную альтернативу не только дизелям других производителей, но и вполне был способен составить конкуренцию моторам на бензине. TDI от Ауди обеспечивал прекрасную динамику, при этом расход топлива был существенно ниже по сравнению с другими аналогами.

Особенности и преимущества двигателя TDI

После вхождения Audi в состав WAG, концерн Volkswagen занял первые позиции в списке производителей дизельных двигателей. Инновационные инженерные решения и наработанные технологии производства обеспечили моторам TDI:

  • низкий уровень шума при работе;
  • высокий показатель крутящего момента;
  • небольшой расход топлива;
  • снижение токсичности отработавших газов;

Сегодня дизельный двигатель TDI сравнительно с аналогами имеет ряд преимуществ, среди которых отдельно выделяют топливную экономичность и КПД. Одним из основных плюсов заслуженно считается более высокое давление впрыска сравнительно с производительностью других систем. Давление впрыска в моторах TDI находится на отметке 2050 бар, тогда как аналоги выдают всего 1350 бар.

В TDI инжектор объединен с насосом, что позволяет реализовать максимальный контроль над всеми процессами топливного впрыска. Такое решение обеспечивает двигателю TDI высокий крутящий момент, а также эластичную работу данного дизеля на разных режимах. Благодаря данной системе топливоподачи сам процесс сгорания дизтоплива в моторах ТДИ более равномерный и происходит «деликатно», то есть с минимальными ударными нагрузками. По этой причине существенно снизился уровень шума во время работы дизеля, а также упало содержание оксида азота в отработавших газах. Другими словами, дизельный TDI двигатель является мощным, тихим, наименее вредным для окружающей среды и самым экономичным мотором среди доступных на рынке дизельных силовых агрегатов.

Надежность дизельных TDI

Установка турбонаддува позволила дизельному двигателю развивать большую мощность, а также увеличился КПД дизеля. Что касается моторов TDI, то данные двигатели являются достаточно надежными при условии правильной эксплуатации. Наиболее сильно на исправность этих ДВС влияет качество топлива и своевременное обслуживание. При должном уходе сам мотор может оказаться даже «миллионником».

Слабым местом TDI считаются форсунки и турбокомпрессор. Ресурс форсунок напрямую зависит от качества дизтоплива и общего состояния системы питания дизельного TDI. Срок службы турбины может варьироваться, средний показатель ресурса составляет 120-160 тыс. км.

Топливный впрыск в моторах TDI

На ранних этапах развития дизельных ДВС давление в системе, которая предполагает наличие ТНВД в связке с простыми механическими форсунками, составляло всего 20-40 Бар. Современный дизель имеет давление на минимальной отметке в 1600 Бар и выше. Тенденция к увеличению давления впрыска топлива связана с тем, что дизельные двигатели отличаются очень коротким временем, которое отводится на процесс смесеобразования.

Если коленвал вращается на 2000 об/мин, тогда на смешивание порции дизтоплива с воздухом выделяется всего 3-4 миллисекунды. Увеличение частоты вращения коленчатого вала еще более сокращает этот временной отрезок. Также приготовление однородной топливно-воздушной смеси становится возможным только благодаря увеличению давления впрыска. В случае с низким давлением топливная смесь будет некачественной, процесс сгорания отличается низкой эффективностью. Результатом становится повышение токсичности выхлопа дизеля и низкий КПД.

Ранее за топливный впрыск на дизеле отвечал ТНВД, который работает в паре с механическими форсунками, сегодня на дизельные моторы ставятся системы Common Rail. Так как процесс горения в дизеле является взрывом от контакта порции солярки с разогретым на такте сжатия воздухом, то время впрыска очень ограничено.

ТНВД в современном дизеле попросту создает давление в общей магистрали, а пьезоинжекторы (пьезоэлектрические форсунки) TDI способны впрыскивать четко определенное количество дизтоплива в цилиндры дизельного двигателя за очень короткий промежуток времени (менее чем за 0,2 миллисекунды) по команде ЭБУ.

Также в отдельных конструкциях систем питания дизельных ДВС можно встретить так называемые насос-форсунки. Это означает, что каждая инжекторная форсунка оборудована собственным насосом высокого давления. Получается, развитие дизельных технологий сегодня сводится к увеличению давления впрыска и максимальной эффективности работы системы турбонаддува. Так удается решить главные задачи: увеличить мощность и снизить уровень токсичности отработавших газов.

Турбонаддув TDI: турбина с изменяемой геометрией

От эффективности работы турбоанддува TDI в значительной мере зависит не только динамика, но и экономичность наряду с экологичностью. Правильное наддува воздуха должно быть реализовано в максимально широком диапазоне. По этой причине на моторы TDI ставится турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины.

Ведущие производители турбин в мире используют следующие названия:

  • Турбина VGT (от англ. Variable Geometry Turbocharger, что означает турбокомпрессор с изменяемой геометрией). Производится BorgWarner.
  • Турбокомпрессор для дизеля VNT (от англ. Variable Nozzle Turbine, что означает турбина с переменным соплом). Это название использует фирма Garrett.

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией отличается от обычной турбины тем, что имеет возможность регулировки как направления, так и величины потока отработавших газов. Данная особенность позволяет добиться наиболее подходящей частоты вращения турбины применительно к конкретному режиму работы ДВС. Производительность компрессора в этом случае сильно повышается.

Например, турбина VNT имеет в основе конструкции специальные направляющие лопатки. Дополнительно имеется механизм управления, а также отмечено наличие вакуумного привода. Указанные лопатки турбины производят поворот на необходимый угол вокруг свой оси, тем самым способны менять скорость и направление потока выхлопа. Это происходит благодаря изменению величины сечения канала.

Механизм управления отвечает за поворот лопаток. Конструктивно механизм имеет кольцо и рычаг. На рычаг оказывает воздействие вакуумный привод, который управляет работой механизма посредством специальной тяги. Вакуумный привод управляется отдельным клапаном, который ограничивает давление наддува. Клапан является составным элементом электронной системы управления ДВС и срабатывает зависимо от показателей величины давления наддува. Эта величина измеряется отдельными датчиками:

  • температурный датчик, который измеряет температуру воздуха на впуске;
  • датчик давления наддува;

Другими словами, турбонаддув на TDI работает так, чтобы давление наддувочного воздуха всегда было оптимальным на разных оборотах двигателя. Фактически, турбина дозирует энергию потока отработавших газов.

  1. Как известно, на низких оборотах двигателя скорость потока (энергия) выхлопа является достаточно низкой. В таком режиме направляющие лопатки обычно закрыты, чем достигается минимальное сечение в канале. В результате прохождения через такой канал даже небольшое количество газов более эффективно крутит турбину, заставляя компрессорное колесо вращаться заметно быстрее. Получается, турбокомпрессор обеспечивает большую производительность на низких оборотах.
  2. Если водитель резко нажимает на газ, тогда у обычной турбины возникает эффект так называемой «турбоямы». Под турбоямой следует понимать задержку отклика на нажатие педали газа, то есть не моментальный прирост мощности, а подхват после небольшой паузы. Такая особенность обусловлена инерционностью системы турбонаддува, в результате чего потока газов оказывается недостаточно в момент резкого увеличения оборотов коленвала. В турбинах с изменяемой геометрией направляющие лопатки осуществляют свой поворот с определенной задержкой, что позволяет поддерживать нужное давление наддува и практически избавиться от турбоямы.
  3. При езде на высоких и приближенных к максимальным оборотах двигателя отработавшие газы имеют максимум энергии. Чтобы предотвратить создание избыточного давления наддува лопатки в турбинах с изменяемой геометрией поворачиваются так, чтобы мощный поток газов двигался по широкому каналу с наибольшим поперечным сечением.

Рекомендуем также прочитать статью о сроке службы турбин на дизеле. Из этой статьи вы узнаете о ресурсе данного агрегата сравнительно с бензиновыми аналогами, а также получите возможность ознакомиться с основными советами и рекомендациями для увеличения ресурса турбины дизельного двигателя.

Относительно малый ресурс турбокомпрессора связан с тем, что на TDI ставятся исключительно турбины с изменяемой геометрией. Турбокомпрессор во время работы двигателя раскручивается до 200 тыс. об/мин и постоянно взаимодействует с потоком разогретых до 1000 градусов по Цельсию выхлопных газов. Такие температурные и механические нагрузки, а также индивидуальные особенности конструкции указанных турбин сравнительно быстро приводят к необходимости ремонта или замены турбокомпрессора.

Подведем итоги

Благодаря наработкам и инженерным решениям компании Audi дизельному двигателю удалось подняться на новую ступень своей эволюции. Экономичность моторов TDI является своеобразным рекордом. Модель Audi 100 TDI прошла 4 814,4 километра на запасе топлива, равному всего одному полному топливному баку. Средняя скорость движения составляла около 60 км/ч, при этом средний расход горючего оказался на отметке чуть более 1.7 л на 100 км. Также моторы TDI вплотную теснят бензиновые агрегаты не только на улицах, но и на гоночных треках. Отличным примером можно считать дизельную Audi R10 TDI, которая регулярно завоевывает победы на сложнейших трассах.

Напоследок добавим, что основным залогом долгой жизни как мотора TDI, так и любого другого, является правильный подбор и своевременная замена моторного масла, грамотная эксплуатация и езда на качественном топливе, а также профессиональный сервис. Соблюдение данных условий позволит двигателю и другим смежным системам сохранять работоспособность не одну сотню тысяч километров.

«Крути мотор» посвящен одному из величайших благ цивилизации — поршневому двигателю внутреннего сгорания. Все про эксплуатацию, сервисное и профилактическое обслуживание бензиновых и дизельных ДВС. Полезная информация по ремонту двигателя и навесного оборудования, методы и способы проведения диагностических процедур. Тюнинг, настройка мотора и грамотный подбор технических жидкостей.

Добавить комментарий

Закрыть меню