Що це за двигун TSI?

Двигун TSI(Turbo Stratified Injection, дослівно – турбонаддув і пошарове уприскування) об’єднує останні досягнення конструкторської думки – безпосереднє уприскування палива і турбонаддув.

Концерн Volkswagen розробив і пропонує на своїх автомобілях лінійку двигунів TSI, що розрізняються по конструкції, обсягу двигуна, потужносними показниками.

В конструкції двигунів типу TSI виробником реалізовано два підходи:подвійний наддув;турбонаддув.Абревіатура TSI є запатентованим товарним знаком концерну Volkswagen.

Подвійний наддув двигуна TSI

Подвійний наддув здійснюється в залежності від потреби двигуна двома пристроями: механічним нагнітачем і турбокомпресором. Комбіноване застосування даних пристроїв дозволяє реалізувати номінальний крутний момент у широкому діапазоні оборотів двигуна.

Схема подвійного наддуву двигуна TSI

1.датчик тиску у впускному трубопроводі з датчиком температури повітря

2.привід компресора

3.механічний нагнітач

4.регулююча заслінка

5.повітряний фільтр

6.датчик тиску у впускному колекторі з датчиком температури повітря

7.впускний колектор

8.дросельна заслінка

9.магнітна муфта

10.датчик тиску наддуву з датчиком температури повітря

11.інтеркулер

12.клапан обмеження тиску наддуву

13.вакуумний привід

14.випускний колектор

15.каталітичний нейтралізатор

16.турбокомпресор

17.перепускний клапан

18.клапан рециркуляції турбокомпресора

А – повітря

Б – відпрацьовані гази

У конструкції двигуна використовується механічний нагнітач типу Roots. Він являє собою два ротора певної форми, поміщених в корпус. Ротори обертаються в протилежні сторони, чим досягається всмоктування повітря з одного боку, стиснення і нагнітання – з іншого. Механічний нагнітач має ремінний привід від колінчастого вала. Привід активізується за допомогою магнітної муфти. Для регулювання тиску наддуву паралельно компресору встановлена регулювальна заслінка.

На двигуні TSI з подвійним наддувом встановлено стандартний турбокомпресор. Охолодження наддувочного повітря здійснюється інтеркулером повітряного типу.Ефективну роботу подвійного наддуву забезпечує система управління двигуном. Для цього в конструкцію системи включені додаткові елементи, в тому числі:

вхідні датчики:

датчик тиску у впускному трубопроводі;

датчик тиску наддуву;

датчик тиску у впускному колекторі;

потенціометр регулюючої заслінки.

виконавчі механізми:

магнітна муфта;

серводвигун регулюючої заслінки;

клапан обмеження тиску наддуву;

клапан рециркуляції турбокомпресора.

Датчики відстежують тиск наддуву в різних місцях системи: після механічного нагнітача, після турбокомпресора і після інтеркулера. Кожен з датчиків тиску об’єднаний з датчиками температури повітря.

Магнітна муфта включається за сигналами блоку управління двигуном, при яких на магнітну котушку подається напруга. Магнітне поле притягує фрикційний диск і замикає його зі шківом. Механічний компресор починає обертатися. Робота компресора проводиться до тих пір, поки на магнітну котушку подається напруга.

Серводвигун повертає регулюючу заслінку. При закритій заслінці все всмоктуване повітря проходить через компресор. Регулювання тиску наддуву механічного компресора проводиться шляхом відкриття заслінки. При цьому частина стисненого повітря подається знову в компресор, а тиск наддуву знижується. При непрацюючому компресорі заслінка повністю відкрита.

Клапан обмеження тиску наддуву спрацьовує, коли енергія відпрацьованих газів створює надлишковий тиск наддуву. Клапан забезпечує роботу вакуумного приводу, який в свою чергу відкриває пропускний клапан. Частина відпрацьованих газів йде повз турбіни.

Клапан рециркуляції турбокомпресора забезпечує роботу системи на примусовому холостому ходу (при закритій дросельної заслінки). Він запобігає створенню надлишкового тиску в проміжку між турбокомпресором і закритою дросельною заслінкою.

Принцип роботи подвійного наддуву двигуна TSI

В залежності від частоти обертання колінчастого вала двигуна (навантаження) розрізняють такі режими роботи системи подвійного наддуву:

– безнаддувний режим (до 1000 об / хв);

– робота механічного нагнітача (1000-2400 об / хв);

– спільна робота нагнітача і турбокомпресора (2400-3500 об / хв);

– робота турбокомпресора (понад 3500 об / хв).

На холостих обертах двигун працює в безнаддувних режимі. Механічний нагнітач вимкнений, регулююча заслінка відкрита. Енергія відпрацьованих газів невелика, турбокомпресор не створює тиску наддуву.З ростом числа оборотів, включається механічний нагнітач і закривається регулююча заслінка. Тиск наддуву, в основному, створює механічний нагнітач (0,17 МПа).

Турбокомпресор забезпечує невелике додаткове стиснення повітря.При частоті обертання колінчастого вала двигуна в межі 2400-3500 об / хв тиск наддуву створює турбокомпресор. Механічний нагнітач підключається при необхідності, наприклад, при різкому прискоренні (різкому відкритті дросельної заслінки). Тиск наддуву може досягати 0,25 МПа.

Далі робота системи здійснюється тільки за рахунок турбокомпресора. Механічний нагнітач вимкнений. Регулююча заслінка відкрита. Для запобігання детонації зі зростанням числа обертів тиск наддуву дещо падає. При частоті обертання 5500 об / хв воно складає близько 0,18 МПа.

Турбонаддув двигуна TSI

У даних двигунах наддув здійснюється виключно турбокомпресором. Конструкція турбокомпресора забезпечує досягнення номінального крутного моменту вже при низьких обертах двигуна і підтримку його в широкому межі (від 1500 до 4000 об / хв). Видатні характеристики турбокомпресора отримані за рахунок максимального зниження інерції обертових частин: зменшений зовнішній діаметр робочого колеса турбіни і компресора.

Схема турбонаддува двигуна TSI

 

Регулювання наддуву в системі традиційно здійснюється за допомогою перепускного клапана. Клапан може мати пневматичний або електричний привід. Роботу пневматичного приводу забезпечує електромагнітний клапан обмеження тиску наддуву. Електричний привід представлений електричним напрямних пристроєм, що складається з електродвигуна, зубчастої передачі, важільного механізму і датчика положення пристрою.

У двигуні з турбонаддувом, на відміну від подвійного наддуву, використовується рідинна система охолодження наддувочного повітря. Вона має незалежний від системи охолодження двигуна контур і утворює з нею двоконтурну систему охолодження. Система охолодження наддувного повітря включає: охолоджувач наддувного повітря, насос, радіатор і систему трубопроводів. Охолоджувач наддувочного повітря розміщений в впускному колекторі. Охолоджувач складається з алюмінієвих пластин, через які проходять труби системи охолодження.

Охолодження наддувного повітря проводиться по сигналу блоку управління двигуном включенням насоса. Потік нагрітого повітря проходить через пластини, віддає їм тепло, а ті, в свою чергу, віддають його рідини. Охолоджуюча рідина рухається по контуру за допомогою насоса, охолоджується в радіаторі і далі по колу.

Tags: ,

Category: Volkswagen, Двигун, Різне, Цікаве почитати