Бензиновый двигатель TSI с системой наддува и прямым впрыском топлива – детище компании VW. Моторы массово используются на автомобилях и кроссоверах с 2005 г. На рынок было выведено несколько поколений силовых агрегатов. Двигатель отличается низким расходом бензина, но требователен к культуре обслуживания и ремонта.
Что значит аббревиатура TSI на двигателях: расшифровка
Наклеенные на крышке багажника литеры TSI указывают на тип двигателя. Степень форсировки указывается цветом букв на шильдике, которые могут быть серебристыми или красными. Например, при использовании 1,4-литрового силового агрегата красная I указывает на мощность 122 силы и наличие только турбины, а красные S и I – на мощность 150 сил и установку дополнительного компрессора.
Шильдик TSI может отсутствовать – наклейку не ставили на заводе по просьбе клиента либо надпись сорвали при проведении кузовного ремонта.
Индекс TSI – это запатентованный концерном Volkswagen товарный знак, полученный по первым буквам обозначения Twincharged или Turbocharged Stratified Injection. Аналогичные по конструкции моторы производства Audi обозначаются как TFSI (сокращение от Turbo Fuel Stratified Injection). У бензинового двигателя TSI есть технический аналог – дизель TDI, но моторы отличаются способом воспламенения смеси.
История создания двигателя
В конце XX века компания Volkswagen стала широко использовать на легковых автомобилях моторы с наддувом и 5-клапанной схемой газораспределения. В 2001 г. был создан двигатель с системой прямого впрыска бензина FSI. На стыке веков немецкий концерн решил объединить прямой впрыск топлива и турбонаддув, резонно рассчитывая снизить расход топлива и улучшить характеристики двигателя.
Изначально планировалось оснащать моторы турбиной и механическим компрессором, но затем в линейку ввели модификации только с турбиной. Впоследствии от дополнительного компрессора отказались из-за большого числа нареканий.
Мощность модификаций в пределах одного рабочего объема стали регулировать производительностью турбокомпрессора и системой изменения высоты подъема клапанов системы газораспределения. Но первенцем в линейке двигателей TSI является 1,4-литровая модификация с двойным наддувом, вошедшая в серию с 2005 г.
Линейка двигателей TSI
Концерн Volkswagen широко использует двигатели TSI и TFSI для оснащения машин разных ценовых категорий. В линейку входят бензиновые или дизельные агрегаты с наддувом. Некоторые модели не комплектуются моторами атмосферного типа. Но для них есть и исключения для ряда рынков.
Например, Skoda Octavia III поколения для Европы шла с моторами TSI объемом от 1,0 до 2,0 л. Для рынка России и ряда развивающихся стран была разработана модификация с атмосферным 1,6-литровым агрегатом поколения EA211.
Каждое из поколений моторов TSI имеет конструктивные отличия. Например, на некоторых моделях серии EA211 Evo реализован рабочий цикл Миллера и установлена турбина с переменной геометрией. Моторы оснащены системой отключения 2 цилиндров, позволяющей сэкономить топливо в некоторых режимах работы.
Выпускной коллектор интегрирован в головку, а блок выполнен из алюминиевого сплава по технологии литья под высоким давлением. В зависимости от мощности ставятся гильзы из чугуна либо с плазменным напылением, снижающим трение.
Классификации модификаций
Бензиновые агрегаты семейства TSI разделяются на группы по:
- компоновке блока и количеству цилиндров, рабочему объему;
- рабочим характеристикам;
- конструкции системы наддува (с одной турбиной или с дополнительным механическим нагнетателем);
- поколению (например, EA111 или EA888).
Классификация по способу нагнетания воздуха в камеры сгорания двигателей TSI
Первый вариант двигателя TSI оснащался компрессором с механическим приводом и турбиной. С 2008 г. началось производство модификации с меньшей форсировкой, оснащенной только турбиной. Мотор развивал 122-125 сил, а крутящий момент составлял около 200 Н*м при рабочем объеме 1,4 л. Его оснастили промежуточным охладителем, интегрированным во впускной коллектор.
С 2010 г. появилась модификация TSI объемом 1,2 л с турбокомпрессором, развивавшая мощность до 105 сил. В 2012 г. дебютировало новое поколение силовых установок малого объема с ременным приводом ГРМ, алюминиевым блоком цилиндров и рядом других доработок.
Классификация ДВС серии TSI по мощности и объему
В линейку бензиновых двигателей TSI с турбонаддувом входят:
- 3-цилиндровые моторы EA211 с объемом 999 см³ и мощностью от 82 до 115 сил;
- 4-цилиндровые агрегаты EA111 с объемом 1197 см³ и мощностью от 86 до 110 сил;
- 4-цилиндровые моторы EA111 с объемом 1390 см³ и мощностью 122 или 125 сил;
- 4-цилиндровые двигатели EA211 с объемом 1395 см³ и мощностью от 110 до 150 сил, рассчитанные на работу на бензине или газообразном топливе;
- 4-цилиндровые моторы EA211 evo с объемом 1498 см³ и мощностью от 150 сил;
- 4-цилиндровые двигатели EA888 с объемом 1798 см³ и мощностью от 120 до 192 сил;
- 4-цилиндровые моторы EA113 и EA888 с объемом 1984 см³ и мощностью от 150 до 360 сил;
- 5-цилиндровые агрегаты EA855 с объемом 2480 см³ и мощностью от 310 до 407 сил;
- 6-цилиндровые V-образные моторы EA839 с объемом 2,9 л и мощностью от 340 до 450 сил;
- 8-цилиндровые V-образные агрегаты с объемом 4,0 л и мощностью от 420 до 630 сил;
- 10-цилиндровый V-образный мотор с объемом 4991 см³ и мощностью 580 сил.
Наиболее известный представитель линейки TSI с двойным наддувом – 4-цилиндровый мотор с объемом 1390 см³ и мощностью от 110 до 185 сил. Крутящий момент варьируется в пределах от 220 до 250 Н*м.
Мотор широко использовался на автомобилях VW Golf V поколения, Tiguan I серии, Sharan, Jetta V и VI поколений, а также на ряде моделей Seat и Audi. Выпускался TSI с двойным наддувом (турбина и компрессор) объемом 3 л и мощностью 272-333 силы для оснащения таких моделей, как Audi A6 C7, A6 C6, A8 D4, S4 B8, Q5, Q7 и VW Touareg II поколения.
Аналоги турбированных и атмосферных двигателей
В рамках некоторых семейств существовали как атмосферные двигатели, так и модели TSI. Например, ряд EA111 был представлен еще в 1985 г., а некоторые ранние модификации оснащались карбюратором.
Позднее двигатель оснастили 4-клапанной системой газораспределения, впрыском бензина. Ременной привод распределительных валов заменили цепью. Один из известных вариантов EA111 – 105-сильный атмосферный мотор для VW Polo Sedan, который ставился с лета 2010 г. до осени 2015 г.
Линейка EA211 также включает в себя атмосферные модификации. Например, на уже упомянутом VW Polo Sedan с осени 2015 г. стал устанавливаться двигатель без наддува, мощностью 90 или 110 сил.
Но европейским владельцам машин VAG больше известны моторы с турбиной объемом от 999 до 1395 см³. С поколением EA888 ситуация иная – существует несколько генераций, но все силовые установки оснащены турбокомпрессорами от различных поставщиков.
Особенности конструкции
Приведенное ниже краткое описание больше касается моторов TSI поколения EA111. Двигатели других серий могут иметь небольшие конструктивные отличия. Например, на EA111 для привода механизма ГРМ и масляного насоса использованы цепи, а на EA211 внедрили зубчатый ремень и эллиптическую шестерню коленчатого вала, позволившую снизить нагрузку на ремень.
Технология изготовления блоков также зависит от поколения мотора. Например, на EA839 использован блок из доэвтектического алюминиевого сплава со вставными гильзами из серого чугуна с пластинчатым графитом.
Между цилиндрами двигателя EA839 есть каналы для прохода антифриза, а на EA211 или EA111 – нет.
Система турбонаддува
Турбина TSI выполнена в виде единого модуля с выпускным коллектором. В линии подачи отработавших газов установлен перепускной клапан с пневматическим приводом. За счет уменьшения диаметра рабочих колес турбины достигнуто сокращение времени реакции. Давление воздуха появляется уже на оборотах холостого хода.
Механический компрессор оснащен шкивом с электромагнитной муфтой. Для привода использован отдельный ремень с роликом для натяжения. Турбокомпрессор и механический нагнетатель подключены к системе смазки. Масло подается под давлением насосом с изменяемой производительностью.
Система охлаждения
Двигатель TSI получил двухконтурную систему жидкостного охлаждения – одна линия отвечает за охлаждение агрегата, а вторая – за регулировку температуры турбины и сжатого воздуха. Контуры независимы, но имеют единый расширительный бачок и соединительный дроссель. Разделение системы позволяет поддерживать различную температуру компонентов двигателя. В зависимости от режима работы дельта может доходить до 100°С.
Контур системы охлаждения разделен на 2 линии, обслуживающие блок и головку. Для регулировки температуры мотора использован блок из двух термостатов.
Система охлаждения позволяет быстрее прогревать головку и интенсивно отводить избыточное тепло от камеры сгорания, что обеспечивает снижение риска детонации и улучшает смесеобразование.
Через интеркулер походит холодная жидкость, необходимая для снижения температуры воздуха.
Система впрыска
В системе подачи топлива двигателя TSI использованы электрическая помпа в баке и насос высокого давления с приводом от специального четырехгранного (число граней соответствует количеству цилиндров) кулачка распределительного вала впускных клапанов. При отпирании водительской двери электрический насос создает предварительный подпор топлива в магистрали.
Применение механического ТНВД разработки компании Hitachi позволяет повысить давление в рампе до 35-100 бар. Для впрыска использованы форсунки с 6-точечными распылителями, предотвращающими оседание капель топлива на днище топлива и поддерживающими двойную подачу на этапе прогрева нейтрализатора отработавших газов.
Блок цилиндров
Для изготовления блока использован серый чугун с пластинчатым графитом, выдерживающий высокие нагрузки. Шпильки ввернуты в тело блока, что повысило надежность креплений. Гильзы в таком блоке не предусмотрены. Зеркала обработаны непосредственно в теле отливки.
Чугун был выбран из-за своих характеристик, но впоследствии появились технологии производства блоков из алюминиевых сплавов, которые вытеснили его. Но чугунный блок шел на EA111 вплоть до конца производства.
Функционирование двигателей TSI и их основные отличия
Все модели TSI работают по 4-тактному циклу. Оснащаются системами снижения токсичности выхлопа с каталитическим нейтрализатором. Воздух подается в цилиндры под давлением, а бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.
В результате удается улучшить процессы образования и сгорания смеси, что приводит к увеличению литровой мощности и созданию ровной полки крутящего момента, начинающейся с 1500-1750 об/мин.
Принцип работы турбированного мотора
Принцип действия двигателей TSI схож с алгоритмом работы дизеля с наддувом, за исключением способа воспламенения смеси. Электронное управление подачей топлива с обратной связью по датчикам кислорода позволяет снизить токсичность выхлопных газов до стандарта Евро-4 на ранних моторах или Евро-6 на последних. При этом агрегаты TSI лишены системы рециркуляции отработавших газов.
TSI с компрессором и турбиной
Компрессор типа Roots отвечает за подачу дополнительного воздуха от оборотов холостого хода до 2000 об/мин. При дальнейшем увеличении частоты вращения начинает работать регулятор. Подача воздуха осуществляется как компрессором, так и турбиной.
Окончательный переход на турбину происходит после достижения 3500 об/мин. Установленная в приводе компрессора муфта электромагнитного типа размыкается, обеспечивая экономию топлива.
TSI с турбонаддувом
Стандартный двигатель TSI оснащен единой турбиной, ротор которой раскручивается потоком отработавших газов. Перепускной клапан турбины сбрасывает давление при резком снятии ноги с педали газа и не допускает повышенного шума при работе мотора.
Сжатый воздух проходит через теплообменник, а затем подается в цилиндры. Блок управления определяет режим работы форсунок и дозирует подачу бензина в зависимости от режима работы силовой установки.
TSI с двойным нагнетателем
Двигатели TSI или TFSI редко оснащаются системой двойного турбонаддува. Технология Bi-Turbo с турбинами высокого и низкого давления применяется VW для дизельных моделей для увеличения мощности и момента.
При небольших оборотах клапана перепуска турбин закрыты и газы вращают оба ротора, обеспечивая максимум давления. По мере увеличения оборотов система наддува переключается в режим работы с регулировкой – с изменением положения перепускного клапана в турбине высокого давления.
При выходе на максимальные обороты турбина высокого давления отключается перепускным клапаном, поток газов вращает турбину низкого давления. Поток сжатого воздуха подается непосредственно в интеркулер, минуя турбину высокого давления.
Из-за высокой температуры отработавших газов турбины с переменной геометрией не подходят для бензиновых двигателей. Сократить время отклика на нажатие педали газа позволяют турбины TwinScroll с двумя каналами, подключенными к разным группам цилиндров (например, левому и правому рядам V-образного мотора). Соответственно – каждая турбина обслуживает свою группу цилиндров.
Подобная технология используется на форсированных V-образных моделях EA839 и V8 TFSI объемом 4,0 л. Спаренные турбины выполнены в виде компактного модуля, стоящего в развале блока цилиндров.
Плюсы и минусы
Преимущества силовых агрегатов TSI:
Недостатки моторов TSI, отмечаемые владельцами:
Техническое обслуживание
Регламент технического обслуживания двигателей TSI прописан в сервисной книжке. Интервал между заменами масла и фильтра лучше выдерживать в пределах 8-10 тыс. км, а не 15 тыс. км по рекомендации завода.
Ресурс цепи зависит от поколения мотора. Ремень на EA211 рассчитан на весь срок службы двигателя, но рекомендуется менять привод через 140-160 тыс. км. Также нужно периодически менять воздушный и топливный фильтры. Свечи с иридиевым покрытием имеют ресурс 80-100 тыс. км.
Проблемы двигателей TSI
Основные проблемы TSI поколения EA111:
Каждый двигатель TSI имеет свои слабые места. Например, ранние серии EA888 склонны к расходу масла. Отмечаются случаи разрушения пластиковых сетчатых фильтров блока балансирных валов, обломки забивают фильтры и блокируют подачу масла.
Регулярное обслуживание автомобиля с TSI в специализированном сервисе позволяет своевременно найти поломки и избежать дорогостоящего ремонта.
Неплохой обзор мотора TSI поколения EA111 показан в ролике.
Рекомендации по эксплуатации
При эксплуатации двигателя TSI поколения EA111 необходимо:
- использовать бензин сорта не ниже А-95 для моторов с турбиной и А-98 для версий с дополнительным компрессором;
- не оставлять автомобиль стоящим на передаче из-за риска перескока цепи;
- использовать моторное масло с допусками, указанными производителем;
- раз в 1-2 недели проверять уровень масла щупом, не дожидаясь включения лампы низкого уровня;
- охлаждать турбину перед остановкой мотора работой на холостом ходу в течение 1 минуты (несмотря на установленный электрический насос для циркуляции антифриза);
- после запуска давать двигателю и турбине прогреться на протяжении 1-5 минут – время зависит от температуры воздуха.
Двигатели TSI весьма экономичны, но надежность их оказалась невысока из-за ряда конструктивных недоработок.
Многие владельцы малообъемных моделей с дополнительным компрессором столкнулись с проблемой разрушения перемычек между поршневыми кольцами из-за детонации уже при пробегах 30-40 тыс. км. Но после отказа от механического компрессора надежность TSI возросла. При соблюдении обслуживания двигатели могут пройти до капитального ремонта свыше 300 тыс. км.
Сохраните статью в закладках, чтобы полезную информацию не потерять.
Для всех ли турбированных двигателей TSI предусмотрены атмосферные аналоги? Или есть какие-то исключения?
Не для всех моторов TSI разработаны аналоги без турбин. Для некоторых моделей созданы исключительно турбированные версии, без атмосферных исполнений.
Какова специфика работы системы охлаждения двигателей TSI?
Работа системы охлаждения двигателей TSI разработана таким образом, чтобы побыстрее разогревать головку, отводя излишки тепловой энергии от камер сгорания. Такой подход предупреждает самопроизвольную детонацию, улучшает качество топливо-воздушной смеси.
В чем конструктивные особенности двигателя TSI?
В моторе TSI турбирование сочетается с использованием компрессора. Это решение принято, чтобы предупредить типичные проблемы турбированных силовых агрегатов – провалы в тяге при небольших оборотах. Двойной турбонаддув позволяет развивать мощность до 2,5 бар.
С какими еще поломками может столкнуться автовладелец?
При общей конструктивной надежности, силовой агрегат может закоксоваться, когда механические частицы забивают маслоприемник, снижая пропускную способность. Проблему можно решить регулярным обслуживанием, с очисткой узла. Срочные меры необходимо принимать при первых же сигналах контрольной лампы, указывающей на недостаточное давление масла. В фазорегуляторах поломки могут быть обусловлены растяжением цепи. При езде на небольшие расстояния, потребуется частая замена свечей.
Может ли стать источником проблем непосредственный впрыск топлива?
Оборудование непосредственного впрыска топлива обычно работает без особенных проблем. Наиболее распространенная поломка в этом устройстве – выход из строя форсунок, которые приходится менять.
Спасибо за структурированную информацию! Как раз присматриваюсь к Октавии с мотором 1.8 TSI EA888. Статья помогла осознать все риски, особенно про расход масла и проблемы с цепью ГРМ на ранних версиях. Теперь буду искать автомобиль после 2012 года и обязательно требовать проверку компрессии и диагностику натяжителей цепи. Пункт про обязательный прогрев и охлаждение турбины взял на вооружение.
Отличная обзорная статья, все по делу. Как владелец Гольфа с 1.4 TSI, полностью подтверждаю информацию про важность качества бензина и масла. У меня модификация без компрессора, 122 силы, уже откатал 90 тысяч км. Проблем не было, но масло действительно нужно проверять регулярно, немного подъедает. Спасибо, что подробно расписали различия между EA111 и EA211, теперь понятно, на что смотреть при выборе б/у автомобиля.
Хорошая, обстоятельная статья. Для меня, как человека, далекого от VAG, стало открытием, насколько огромна линейка этих моторов — от 1.0 до 4.0 литров! Хорошо, что авторы не скрывают типичные проблемы, такие как закоксовывание поршневых колец на ранних EA111 и растяжение цепей. Это именно то, что нужно знать при покупке подержанного автомобиля. Технические особенности, вроде двухконтурной системы охлаждения, объяснены понятным языком.
Всегда интересовалась, что скрывается за этими тремя буквами на задней дверце. Теперь, после прочтения, понимаю, что это целая философия. Очень познавательно, особенно про цветные обозначения мощности на шильдике. Для меня, как для человека, который смотрит в сторону подержанной А3, эта информация бесценна. Теперь буду знать, что TFSI — это практически то же самое, и на что обращать внимание в первую очередь.
Как владелец японца, всегда скептически относился к немецким турбомоторам. Но надо отдать должное — технологии у них передовые. Статья очень подробно описывает эволюцию и устройство этих двигателей. Особенно впечатлила схема работы с двумя нагнетателями, жаль, что от нее отказались из-за ненадежности. Для общего развития очень полезно было почитать.