Motor TSI: co to je, vlastnosti provozu a hlavní poruchy, stejně jako dekódování a zdroje, výhody a nevýhody motoru od společnosti Volkswagen

V roce 2004 oznámila automobilka VAG (Volkswagen AG) nový motor TSI, který byl označen za skutečný průlom ve výrobě motorů. Produktivní, výkonný, ekonomický – to jsou jen některé z uvedených výhod. Za krásnou reklamou se ale skrývala úskalí. Vlastnosti této řady motorů budou popsány dále v článku.

Co je motor TSI

Poptávka po ekologických normách v Evropě vedla k vývoji motoru TSI, který i přes svůj malý objem vykazuje vysoký výkon a nízkou spotřebu paliva. Provoz je založen na použití dvojitého přeplňování turbodmychadlem a přímého vstřikování paliva. Mechanický kompresor pracuje v tandemu s turbínou. Takové motory jsou instalovány na Škoda, Audi, Volkswagen, Seat a některé další značky.

Vývoj motoru TSI začal na počátku roku 2000, ale motor šel do sériové výroby v roce 2005. Jednalo se o první linku TSI, která byla významně aktualizována v roce 2013, ale o tom níže.

Mnozí se přou o správný výklad zkratky TSI. Za zmínku stojí, že původní název byl Twincharged Stratified Injection. Poté se začaly objevovat modely s jednou turbínou a zkratka se začala překládat jako Turbo Stratified Injection. Ve vozech Audi je tato pohonná jednotka označena TFSI.

Řada motorů

Řada TSI je zastoupena širokou škálou motorů. První generaci (2005 – 2013) zastupovaly motory EA111 a EA888 Gen.2. Jedná se o motory o objemu 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 2.0 a V3.0.

V Rusku jsou nejoblíbenější 1.2 a 1.4 TSI. Motor 1.2 s výkonem 90/105 hp. má pouze jednu turbínu bez kompresoru. Objem 1.4 má varianty s jednou turbínou nebo kompresor + turbína. Výkon motoru od 122 hp. až 170 koní ve skladové konfiguraci. Vrcholnou motorizací řady TSI je motor 3.0 V6 o výkonu 333 koní, který je například nyní instalován ve Volkswagenu Touareg.

První řada TSI měla značné nedostatky, o kterých si povíme trochu později. Většina těchto nedostatků byla opravena v další generaci motorů EA211 a EA888 Gen.3.

Jak vidíte, tyto motory mají mnoho úprav.

Životnost motoru je podle vývojářů vyčíslena na 300 000 km.

Vlastnosti zařízení a provoz TSI

Podívejme se na provoz nejoblíbenějšího 1.4litrového motoru TSI. Vyvine výkon 125 kW, točivý moment 249 Nm v rozmezí 1750-5000 ot./min. Spotřeba paliva je pouze 7,2 litru.

Motory TSI v podstatě navazují na řadu FSI, které rovněž využívají technologii přímého vstřikování paliva. Palivo je přiváděno přímo do spalovací komory přes vstřikovače pod tlakem 150 barů. K tomuto účelu slouží vysokotlaké palivové čerpadlo.

V závislosti na podmínkách jsou zajištěny různé přípravy směsi paliva a vzduchu. Při nízkých a středních rychlostech dochází k tvorbě směsi vrstva po vrstvě. Vzduch vstupuje do spalovací komory vysokou rychlostí. Vstřik paliva probíhá na samém konci kompresního zdvihu, čímž je zajištěn vysoký kompresní poměr 10:1 i přes dvojité přeplňování turbodmychadlem. Přebytečný vzduch, který vzniká po spalování, působí jako tepelný izolant.

Při homogenní (stechiometrické) tvorbě směsi dochází ke vstřikování paliva během sacího zdvihu, čímž je zajištěna homogenní směs, která hoří co nejefektivněji.

Při maximálním otevření škrticí klapky se vytvoří chudá, homogenní směs. Vzduch ve válcích se pohybuje velmi intenzivně. Do kompozice se také přidávají výfukové plyny v úrovni 25 %. Palivo je dodáváno během sacího zdvihu.

Dvojité turbodmychadlo poskytuje vynikající trakci. Mechanický kompresor poskytuje plný točivý moment již při nízkých otáčkách až 2000-2500 ot./min. Tím se eliminuje vznik tzv. turbo lagu. Když je tlak výfukových plynů dostatečný při 2500 ot/min, ventil se otevře a turbína začne pracovat, čímž se vytvoří tlak vzduchu 2.5 bar. Mechanický kompresor je poháněn řemenem.

Výhody a nevýhody

Motor TSI má díky své konstrukci mnoho výhod. Mezi nimi:

• vysoký výkon motoru s malým objemem;
• dobrá trakce již v nízkých otáčkách;
• hospodárnost (spotřeba 7,2 l);
• kompaktnost a nízká hmotnost (hmotnost snížena o 14 kg);
• schopnosti ladění a posilování;
• šetrnost k životnímu prostředí (nižší emise oxidu uhličitého).

Ale se všemi výhodami existují také některé nevýhody. To platí zejména pro motory EA 111 a EA888 Gen 2:

• vysoká spotřeba oleje (výměna oleje po 7,5–10 tisíc kilometrech);
• natažení a přetržení rozvodového řetězu;
• vysoké nároky na kvalitu oleje a paliva;
• pomalé zahřívání motoru.

Závažné poruchy

Rozvodový řetěz se stal skutečnou Achillovou patou těchto motorů. Protože je motor TSI vysoce zatížený, rychle se natahuje. Problematický se ukázal i napínák řetězu. Kontrola řetězu se doporučuje po 50-70 tisících kilometrech. Následky prasklého rozvodového řetězu jsou každému dobře známé: ohnuté ventily, rýhování válců a ve výsledku velmi drahé opravy nebo obecně výměna pohonné jednotky. Výměna řetězu a dalších komponentů (vodítko řetězu, napínák) je poměrně nákladná.

Sací potrubí obsahuje horký vzduch, dostává se do něj i olejová mlha, což vede ke koksování sacího potrubí, škrticí klapky, sacích ventilů a stíracích kroužků oleje. Také porucha odlučovače oleje může vést ke koksování. Řidič musí pečlivě sledovat hladinu oleje. Plňte pouze vysoce kvalitním olejem doporučeným výrobcem. Vysoká spotřeba s největší pravděpodobností není problém, ale důsledek všech nucených pohonných jednotek. Takzvané „spalování oleje“ je způsobeno turbínou, vysokým točivým momentem a konstrukcí samotných pístů.

Olej také hraje důležitou roli při chlazení turbíny. Nekvalitní nebo použitý olej povede k ucpání a poruše turbíny.

Neméně důležité je kvalitní palivo. Doporučuje se používat benzín s oktanovým číslem 95 nebo vyšším.

Pomalé zahřívání je důsledkem použití složitého chladicího systému pro motory TSI. Bez duálního chladicího systému je zaručeno přehřátí.

Ve třetí generaci motorů TSI EA211 a EA888 Gen.3 se vývojářům podařilo vyřešit některé problémy. Týká se to především rozvodového řetězu a pomalého zahřívání. Řetěz byl nahrazen řemenem. Životnost řemene zůstává přibližně stejná (50-70 tisíc km), jeho výměna je však mnohem jednodušší a levnější. Na motory 1.8 a 2.0 tsi třetí generace byl namontován kvalitnější rozvodový řetěz s životností 150 tisíc km a více.

Moderní motory 1.2 a 1.4 používají lehkou karoserii, ale litinové vložky. Zbývající modely také zachovávají litinový blok. To umožnilo odlehčit motoru o 22 kilogramů.

Závěr

Motory TSI se neustále zdokonalují. První generace pohonných jednotek tohoto typu měla vážné problémy. V dalších generacích byly odstraněny, ale vysoká spotřeba oleje a nároky na údržbu zůstaly.

Vozy s motory TSI jsou vhodné pro ty, kteří si chtějí jízdu užít. Vysoký výkon, dynamika a nízká spotřeba paliva jsou hlavními přednostmi technologie TSI, která se neustále zdokonaluje a zdokonaluje. Pokud pravidelně sledujete pohonnou jednotku, podstupujete údržbu včas, měníte olej, používáte vysoce kvalitní benzín, pak tento motor vydrží dlouho a bez vážných problémů.

Zážehový motor TSI s přeplňováním turbodmychadlem a přímým vstřikováním paliva má na svědomí VW. Motory jsou v automobilech a crossoverech široce používány od roku 2005. Na trh bylo uvedeno několik generací pohonných jednotek. Motor má nízkou spotřebu paliva, ale je náročný na kulturu údržby a oprav.

Co znamená zkratka TSI na motorech: dekódování

Písmena TSI na víku zavazadlového prostoru označují typ motoru. Stupeň boostu udává barva písmen na jmenovce, která může být stříbrná nebo červená. Například při použití 1,4litrové pohonné jednotky označuje červené I výkon 122 koní a přítomnost pouze turbíny a červené S a I výkon 150 koní a instalaci přídavného kompresoru.

Může chybět typový štítek TSI – nálepka nebyla na přání zákazníka instalována ve výrobě nebo byl nápis utržen při opravě karoserie.

Index TSI je ochranná známka patentovaná koncernem Volkswagen, odvozená od prvních písmen označení Twincharged nebo Turbocharged Stratified Injection. Podobné motory vyráběné Audi jsou označeny jako TFSI (zkratka pro Turbo Fuel Stratified Injection). Benzinový motor TSI má technickou obdobu – diesel TDI, ale motory se liší způsobem zapalování směsi.

Historie motoru

Koncem 5. století začal Volkswagen v osobních automobilech hojně využívat přeplňované motory s 2001-ventilovým rozvodovým systémem. V roce XNUMX vznikl motor se systémem přímého vstřikování benzínu FSI. Německý koncern se na přelomu století rozhodl spojit přímé vstřikování paliva a přeplňování turbodmychadlem, důvodně očekával snížení spotřeby paliva a zlepšení výkonu motoru.

Původně se počítalo s vybavením motorů turbínou a mechanickým kompresorem, ale poté byly do linky zavedeny úpravy pouze s turbínou. Následně bylo od přídavného kompresoru upuštěno pro velké množství reklamací.

Sílu úprav v rámci stejného pracovního objemu začal regulovat výkon turbodmychadla a systém změny výšky zdvihu ventilů rozvodu plynu. Ale první v řadě motorů TSI je verze 1,4 litru s dvojitým přeplňováním, která se začala vyrábět v roce 2005.

Nabídka motorů TSI

Koncern Volkswagen hojně využívá motory TSI a TFSI pro výbavu vozů různých cenových kategorií. Nabídka zahrnuje přeplňované zážehové nebo vznětové agregáty. Některé modely nejsou vybaveny atmosféricky plněnými motory. Pro řadu trhů však existují výjimky.

Například třetí generace Škody Octavia pro Evropu přišla s motory TSI o objemu 1,0 až 2,0 litru. Pro ruský trh a řadu rozvojových zemí byla vyvinuta modifikace s atmosférickým 1,6litrovým agregátem generace EA211.

Každá generace motorů TSI má konstrukční rozdíly. Například některé modely řady EA211 Evo implementují Millerův cyklus a jsou vybaveny turbínou s proměnnou geometrií. Motory jsou vybaveny systémem deaktivace 2 válců, který umožňuje úsporu paliva v některých provozních režimech.

Výfukové potrubí je integrováno do hlavy a blok je vyroben z hliníkové slitiny technologií vysokotlakého lití. V závislosti na výkonu se instalují litinové manžety nebo manžety s plazmovým nástřikem, které snižují tření.

Klasifikace modifikací

Benzínové jednotky rodiny TSI jsou rozděleny do skupin podle:

• uspořádání bloku a počet válců, pracovní objem;
• výkonnostní charakteristiky;
• konstrukce systému přeplňování (s jednou turbínou nebo s přídavným mechanickým přeplňováním);
• generace (například EA111 nebo EA888).

Klasifikace podle způsobu vstřikování vzduchu do spalovacích prostorů motorů TSI

První verze motoru TSI byla vybavena mechanicky poháněným kompresorem a turbínou. Od roku 2008 byla zahájena výroba modifikace s nižším boostem, vybavené pouze turbínou. Motor vyvinul 122-125 koňských sil a točivý moment byl asi 200 Nm s pracovním objemem 1,4 litru. Byl vybaven mezichladičem integrovaným do sacího potrubí.

Od roku 2010 se objevila modifikace 1,2 litru TSI s turbodmychadlem, která vyvinula výkon až 105 koní. V roce 2012 debutovala nová generace malokapacitních elektráren s pohonem rozvodovým řemenem, hliníkovým blokem válců a řadou dalších vylepšení.

Klasifikace spalovacích motorů řady TSI podle výkonu a objemu

Nabídka přeplňovaných zážehových motorů TSI zahrnuje:

• 3válcové motory EA211 s objemem 999 cm³ a ​​výkonem od 82 do 115 k;
• 4válcové jednotky EA111 s objemem 1197 cm³ a ​​výkonem od 86 do 110 koní;
• 4válcové motory EA111 s objemem 1390 cm³ a ​​výkonem 122 nebo 125 k;
• 4válcové motory EA211 s objemem 1395 cm³ a ​​výkonem 110 až 150 k, určené pro provoz na benzín nebo plynné palivo;
• 4válcové motory EA211 evo o objemu 1498 cm³ a ​​výkonu 150 k;
• 4válcové motory EA888 s objemem 1798 cm³ a ​​výkonem od 120 do 192 k;
• 4válcové motory EA113 a EA888 s objemem 1984 cm³ a ​​výkonem od 150 do 360 k;
• 5válcové jednotky EA855 s objemem 2480 cm³ a ​​výkonem od 310 do 407 koní;
• 6válcové motory ve tvaru V EA839 o objemu 2,9 litru a výkonu 340 až 450 koní;
• 8válcové agregáty ve tvaru V o objemu 4,0 litru a výkonu 420 až 630 koní;
• 10válcový motor ve tvaru V o objemu 4991 cm³ a ​​výkonu 580 koní.

Nejznámějším zástupcem řady TSI s dvojitým přeplňováním je 4válcový motor o objemu 1390 cm³ a ​​výkonu 110 až 185 koní. Točivý moment se pohybuje mezi 220 a 250 Nm.

Motor byl široce používán ve VW Golf V generace, Tiguan řady I, Sharan, Jetta V a VI generacích, stejně jako v řadě modelů Seat a Audi. TSI s dvojitým přeplňováním turbodmychadlem (turbína a kompresor) o objemu 3 litry a výkonu 272-333 koní bylo vyrobeno pro výbavu modelů jako Audi A6 C7, A6 C6, A8 D4, S4 B8, Q5, Q7 a VW Touareg II generace.

Analogy přeplňovaných a atmosféricky plněných motorů

V některých rodinách existovaly jak atmosféricky plněné motory, tak modely TSI. Například řada EA111 byla představena již v roce 1985 a některé rané verze byly vybaveny karburátorem.

Později byl motor vybaven 4-ventilovým systémem časování ventilů a vstřikováním benzínu. Pohon rozvodového řemene byl nahrazen řetězem. Jednou ze známých variant EA111 je atmosférický motor o výkonu 105 koní pro VW Polo Sedan, který byl instalován od léta 2010 do podzimu 2015.

Řada EA211 zahrnuje také verze s přirozeným sáním. Například již zmíněný VW Polo Sedan je od podzimu 2015 vybaven atmosférickým motorem o výkonu 90 nebo 110 koní.

Evropští majitelé vozů VAG však více znají přeplňované motory o objemu 999 až 1395 cm³. U generace EA888 je situace jiná – generací je více, ale všechny pohonné jednotky jsou vybaveny turbodmychadly od různých dodavatelů.

Návrhové prvky

Níže uvedený stručný popis se více týká motorů TSI generace EA111. Motory jiných řad mohou mít drobné konstrukční rozdíly. Například u EA111 jsou k pohonu rozvodového mechanismu a olejového čerpadla použity řetězy, u EA211 byl zaveden ozubený řemen a eliptické kolo klikové hřídele, které snížilo zatížení řemene.

Technologie výroby bloků závisí také na generaci motoru. Například EA839 používá hypoeutektický blok z hliníkové slitiny s vloženými vložkami z šedé litiny s lamelárním grafitem.

Mezi válci motoru EA839 jsou kanály pro průchod nemrznoucí směsi, ale na EA211 nebo EA111 nejsou.

Systém přeplňování turbodmychadlem

Turbína TSI je navržena jako jeden modul s výfukovým potrubím. V přívodním potrubí výfukových plynů je instalován pneumaticky ovládaný obtokový ventil. Zmenšením průměru turbínových kol bylo dosaženo zkrácení reakční doby. Tlak vzduchu se objevuje již při volnoběžných otáčkách.

Mechanický kompresor je vybaven řemenicí s elektromagnetickou spojkou. Pro pohon je použit samostatný řemen s napínací kladkou. Turbodmychadlo a kompresor jsou napojeny na mazací systém. Olej je dodáván pod tlakem čerpadlem s proměnným průtokem.

Chladicí systém

Motor TSI obdržel dvouokruhový kapalinový chladicí systém – jedna linka je zodpovědná za chlazení jednotky a druhá – za regulaci teploty turbíny a stlačeného vzduchu. Okruhy jsou nezávislé, ale mají jedinou expanzní nádrž a spojovací škrticí klapku. Oddělení systému umožňuje součástem motoru udržovat různé teploty. V závislosti na provozním režimu může delta dosáhnout až 100 °C.

Okruh chladicího systému je rozdělen na 2 vedení obsluhující blok a hlavu. K regulaci teploty motoru slouží blok dvou termostatů.

Chladicí systém umožňuje rychlejší zahřátí hlavy a intenzivní odvod přebytečného tepla ze spalovací komory, což snižuje riziko detonace a zlepšuje tvorbu směsi.

Mezichladičem proudí studená kapalina, která je nezbytná pro snížení teploty vzduchu.

Vstřikovací systém

Systém přívodu paliva motoru TSI využívá elektrické čerpadlo v nádrži a vysokotlaké čerpadlo poháněné speciální čtyřhrannou (počet čel odpovídá počtu válců) vačkou na vačkovém hřídeli sání. Když jsou dveře řidiče odemčeny, elektrické čerpadlo vytvoří předběžný tlak paliva v potrubí.

Použití mechanického vysokotlakého palivového čerpadla vyvinutého společností Hitachi umožňuje zvýšení tlaku v railu na 35-100 barů. Pro vstřikování se používají trysky s 6-ti bodovými rozprašovači, zabraňující usazování kapek paliva na dně paliva a udržující dvojitý přívod ve fázi ohřevu neutralizátoru výfukových plynů.

Blok válců

Blok je vyroben z šedé litiny s lamelárním grafitem, který snese vysoké zatížení. Čepy jsou zašroubovány do těla bloku, což zvyšuje spolehlivost upevnění. V takovém bloku nejsou rukávy. Zrcadla jsou obrobena přímo do těla odlitku.

Litina byla vybrána pro své vlastnosti, ale později se objevily technologie výroby bloků z hliníkových slitin, které ji vytlačily. Litinový blok byl ale na EA111 používán až do konce výroby.

Fungování motorů TSI a jejich hlavní rozdíly

Všechny modely TSI pracují ve 4taktním cyklu. Vybaveno systémy snižování toxicity výfukových plynů s katalyzátorem. Vzduch je do válců přiváděn pod tlakem a benzín je vstřikován přímo do spalovací komory.

V důsledku toho je možné zlepšit procesy tvorby a spalování směsi, což vede ke zvýšení výkonu v litrech a vytvoření ploché momentové police od 1500-1750 ot./min.

Princip činnosti přeplňovaného motoru

Princip činnosti motorů TSI je podobný algoritmu přeplňovaného vznětového motoru, s výjimkou způsobu zapalování směsi. Elektronické řízení dodávky paliva se zpětnou vazbou prostřednictvím kyslíkových senzorů umožňuje snížit toxicitu výfukových plynů na normu Euro-4 u starších motorů nebo Euro-6 u nejnovějších. Jednotky TSI přitom nemají systém recirkulace výfukových plynů.

TSI s kompresorem a turbínou

Kompresor typu Roots je zodpovědný za dodávku dalšího vzduchu od volnoběžných otáček do 2000 ot./min. S dalším zvýšením rychlosti otáčení začne regulátor pracovat. Vzduch je dodáván jak kompresorem, tak turbínou.

K finálnímu přechodu na turbínu dochází po dosažení 3500 ot./min. Elektromagnetická spojka nainstalovaná v pohonu kompresoru se rozepne, čímž se šetří palivo.

TSI přeplňovaný turbodmychadlem

Standardní motor TSI je vybaven jedinou turbínou, jejíž rotor roztáčí proud výfukových plynů. Obtokový ventil turbíny uvolní tlak, když náhle sundáte nohu z plynového pedálu a zabrání zvýšenému hluku při běžícím motoru.

Stlačený vzduch prochází výměníkem tepla a poté je přiváděn do válců. Řídící jednotka určuje provozní režim vstřikovačů a dávkuje dodávku benzinu v závislosti na provozním režimu elektrárny.

TSI se dvěma turbodmychadly

Motory TSI nebo TFSI jsou zřídka vybaveny systémem twin-turbo. Technologie Bi-Turbo s vysokotlakými a nízkotlakými turbínami používá VW u dieselových modelů ke zvýšení výkonu a točivého momentu.

Při nízkých otáčkách jsou obtokové ventily turbíny uzavřeny a plyny otáčejí oba rotory, čímž je zajištěn maximální tlak. S rostoucími otáčkami se posilovací systém přepne do řízeného režimu provozu – změnou polohy obtokového ventilu ve vysokotlaké turbíně.

Při dosažení maximální rychlosti se vysokotlaká turbína vypne obtokovým ventilem a proud plynu roztáčí nízkotlakou turbínu. Proud stlačeného vzduchu je přiváděn přímo do mezichladiče a obchází vysokotlakou turbínu.

Turbíny s proměnnou geometrií nejsou z důvodu vysokých teplot výfukových plynů vhodné pro benzínové motory. Turbíny TwinScroll se dvěma kanály připojenými k různým skupinám válců (například levá a pravá řada motoru ve tvaru V) pomáhají zkrátit dobu odezvy na sešlápnutí plynového pedálu. V souladu s tím každá turbína obsluhuje svou vlastní skupinu válců.

Podobná technologie je použita na vynucených modelech ve tvaru V EA839 a V8 TFSI o objemu 4,0 litru. Dvojité turbíny jsou navrženy jako kompaktní modul umístěný v bloku válců.

Výhody a nevýhody

Výhody pohonných jednotek TSI: