TSI (Twincharged Stratified Injection) – aktualizácia

TSI je skratka označujúca preplňované benzínové motory s technológiou priameho vstreku paliva. Táto motorová rad je používaná prakticky u všetkých značiek koncernu Volkswagen. Motory TSI sú konštruované podľa zásad downsizingu, inými slovami sa vyznačujú vysokým výkonom získaným z malého objemu.

Motory TSI existujú v rôznych objemových variantoch, počnúc objemom 1 liter pre mestská vozítka až po 5 litrov pre AUDI RS6. Rôzne motory však disponujú odlišnou technikou a aj naprieč koncernovými značkami nie je označenie rovnakých motorov jednotnej. Napr. automobilka Audi označuje tieto motory skratkou TFSI. Aby bola identifikácia motora ešte zložitejšie, sú motory TSI vyrábané už v druhej generácii (EA111 a EA211) a navyše aj počas jednej generácie došlo k mnohým podstatným konštrukčným zmenám. Skrátka podľa označenia na zadnej časti karosérie motorista ťažko spozná s čím má tu česť.

TSI (Twincharged Stratified Injection)

Prvý motor s označenie TSI bol už v roku 2005 motor 1.4 TSI. Tento zážihový agregát s priamym vstrekovaním paliva označovaným ako FSI bol zaujímavý predovšetkým dvojitým preplňovaním. Motor bol totiž vybavený do série zapojeným turbodúchadlom a Rootsovým kompresorom. Vďaka tomuto dvojitému preplňovania dosahoval motor výkonov porovnateľných s motormi 2,3 litra. Pričom spotreba bola nižšia zhruba o 20%.

 

Video:

 

 

Motor 1.4 TSI s dvojitým prepĺňaním má cez svoj relatívne malý objem vysoký výkon a preto sa s ním stretnete predovšetkým u športových vozidiel ako: Škoda Fabia RS, Seat Ibiza Cupra, Golf GT, VW EOS. V roku 2006 tento motor zvíťazil v ankete medzinárodnej motor roka, a aj v ďalších rokoch získal prakticky každý rok niektorý z motorov TSI cenu vo svojej kategórii.

TSI (Turbocharged Stratified Injection)

---

Prvá generácia motorov TSI (EA111)
Kým Volkswagen pôvodne pod označením TSI predával len vyššie popísaný dvakrát preplňovaný motor, od roku 2008 sa v ponuke objavili motory s rovnakým alfabetickým označením (TSI), ale iné konštrukcie.

Táto generácia motorov už nemala dvojité preplňovanie, ale iba jedno turbodúchadlo. Toto malé turbodúchadlo s elektricky riadeným obtokom rýchlo reagovalo na pokyny vodiča, a motor ťahal už od nižších otáčok. Vďaka priamemu vstrekovaniu paliva FSI, ktoré ochladzovalo spaľovací priestor, mohol mať motor vyššiu kompresiu (účinnosť). Motor získaval dostatočné merné množstvo vzduchu vďaka chladiču stlačeného vzduchu. Aj olejové hospodárstvo bolo modernizované a dostalo čerpadlo s premenlivým výkonom. Konštruktéri sa vo vývoji rozvodových mechanizmov vrátili späť na použitie rozvodových reťazí, tieto reťaze však boli neskôr predmetom kritiky, viď nižšie. Napriek tomu všetky menovaná technické vylepšenia pomohla znížiť spotrebu motora a emisie výfukových plynov.

Motory TSI EA111 mali problémy s rozvodovými reťazami
Automobilka Volkswagen u prvej generácie motorov TSI využívala rozvodových reťazí, ktoré mali byť zárukou bezúdržbovosti a dlhej životnosti nových motorov. Aspoň tak tomu bývalo predtým ešte pred érou rozvodových remeňov, ktoré je nutné v určitých cykloch meniť. Reťazový prevod v motoroch TSI nebol bohužiaľ úplne dobre navrhnutý a v priebehu výroby sa množili problémy z životnosťou. Problémy by spôsobené vyťahanou rozvodovým reťazou a často končili aj preskočením reťaze a následnú kolízií piestu s ventilom. Zaručene odhalených príčin týchto ťažkostí bola celá rada, od lajdáckého dodávateľa reťazí až po príliš vysokú teplotu oleja. Nech je pravda kdekoľvek, jednoradové rozvodové reťaze boli jednoducho poddimenzovaný.

Postupom času sa objavilo komplexné servisné riešenie obsahujúce okrem iného reťaze aj odlišné reťazové koleso a upravený napinák. Škoda Auto tak s nástupom novej Rapidu (2012) tento problém definitívne vyriešila.

---

Druhá generace motorů TSI (EA211)
S nástupom novej koncernovej podvozkovej platformy označovanej ako MQB prišla aj nová generácia motorov TSI. Prvým vozidlom s novou technikou bolo Audi A3 v roku 2012.

Motory TSI boli novo sklonené o 12 ° dozadu a všetky dostaly výfuk zo zadnej strany. Aj napriek rovnaké obchodné označenie sa jednalo o úplne novú generáciu motorov označovanú podľa uloženia v karosérii ako EA211. Ich konštrukcia bola od základu prepracovaná a s predchádzajúcou generáciou EA111 mali nové motory zhodnú prakticky iba rozteč valcov. Nové agregáty EA211 boli navrhnuté modulárne, takže umožňovali veľkú variabilitu jednotlivých verzií.

Základ tvorila opäť technika priameho vstreku paliva FSI. Všetky motory dostali hliníkový blok, monolitické veko hlavy valcov s integrovanými vačkovými hriadeľmi a rozvodom 2xOHC. Turbodúchadlo novo tvorilo jeden montážny modul s katalyzátorom. Hlava valcov mala integrovanej zberné potrubie. Z druhej strany sacie potrubie zase tvorilo jeden celok s integrovaným chladičom stlačeného vzduchu. Palivo bolo dodávané systémom common-rail so vstrekovacími tlakmi až 200 barov (pozn. Tlak v pneumatike je cca 200 kPa = 2 bary) prostredníctvom pětiotvorových trysiek a až tromi vstreky behom jedného spaľovacieho cyklu.

Pri motoroch 1.2 a 1.4 TSI boli použité bezúdržbové rozvodové remene so sklenými vláknami, ktoré by nemaly trpieť nedostatky predchádzajúcej generácie. Životnosť nových rozvodových remeňov by mala byť zhodná s plánovanou životnosťou vozidla. Výkonnejší motor 1.8 TSI dostal pre istotu rozvodový reťaz. Kľukové hriadele aj piestne skupina boli odľahčené a priebeh spaľovania bol optimalizovaný. Všetky motory dostali 4 ventilmi na valec a premenné časovanie. Turbodúchadlo dostalo elektricky ovládaný obtokový ventil, ktorý prispieva k rýchlejšej reakcii motora na povely vodiča a kratšie prechodové stavy. Chladenie motora bolo riešené pomocou dvoch okruhov, zvlášť pre blok a zvlášť pre hlavu motora. Takéto riešenie spoločne s integrovaným výfukovým potrubím v hlave valcov prispievalo rýchlejšiemu ohrevu motora a minimalizovalo negatíva studených štartov. Výsledkom je nižšia spotreba a emisie výfukových plynov. Nové motory mali tiež redukovanú celkovú hmotnosť.

Technickým vrcholom ponuky sa stal motor 1.8 TSI / 132 kW / EA888, ktorý kombinoval priame (FSI) a nepriame (MPI) vstrekovanie, preto mal motor dva vstrekovače na valec. Ďalej motor disponoval variabilným časovaním sacích aj výfukových ventilov. Výfukové ventily mali naviac aj variabilný zdvih. Motor dostal inovovaný tepelný management riadený podľa zaťaženia a otáčok motora. Ku kultivovanosti chodu motora prispievali aj dva vyvažovacie hriadele.

Motor 1.0 TSI
V roku 2015 predstavil nemecký koncern VW na motorářském sympóziu vo Viedni nový trojvalcový benzínový motor TSI, ktorý nahradí doterajší štvorvalcový motor 1.2 TSI. Nový motor radu EA211 bude pre začiatok ponúkaný v dvoch výkonových variantoch 63kW (86 koní)/160Nm a 85kW (115 koní)/200Nm. Tento motor bude mať z novej rady motorov TSI najmenší zdvihový objem. Motor prináša rad inovácií, ako napr .:

• priame vstrekovanie paliva so systémom common-rail s tlakom 250 barov
• sacie potrubie s integrovaným medzichladičom
• výfukové zvody sú integrované v hlave valcov a sú teda zároveň chladené chladiacou kvapalinou motora, čo umožnuje efektívne ochladzovanie výfukových zvodov, turbodúchadla a katalyzátora a to bez zbytočného obohacovania zmesi, tento predtým používaný spôsob totiž zvyšoval spotrebu paliva
• nové turbodúchadlo vydrží teploty až 1050 ° C (pri starších vyhotovení to bolo 970 ° C)
• motor využíva premenné časovanie sacích aj výfukových ventilov, ale nevyužíva tzv. Millerov cyklus (skrátenie kompresia neskoršom uzavretím sacích ventilov
• výfukové ventily sú plnené sodíkom, sodík sa pri vyšších teplotách stáva tekutým a „šejkovým“ efektom odvádza teplo z rozžeravené spodnej časti ventilu
• hliníkový blok váži 78 kg a má zaliate oceľové vložky valcov, vložky lepšie drží a vďaka hrubému povrchu lepšie odvádzajú teplo
• plne riaditeľné olejové čerpadlo. Oproti motorom 1.8 TSI, ktoré mali dvojstupňovou regulácie, je regulácia pri motore 1.0 TSI plynulá.
• motor nemá vyvažovací hriadeľ, aby nezvyšoval hmotnosť a trenie v motore. Vyvažovanie zaisťuje zámerný nevyváženosť najviac na dvojhmotový zotrvačníku a remenice s tlmičom torzných kmitov. Nevyvážené hmoty oboch dielov sú voči sebe presadené a tým vznikajú kmity pôsobiace proti principiálny nevyváženosti trojvalce.
• motor sa v emisnej variante Euro 6c zaobíde bez filtra pevných častíc, pozri rámček dole

 

Motor 1.5 TSI
V roku 2016 predstavil nemecký koncern VW na motorářském sympóziu vo Viedni nový štvorvalcový benzínový motor TSI, ktorý nahradí doterajší motor 1.4 TSI. Nový motor radu EA211 bude pre začiatok ponúkaný v dvoch výkonových variantoch: 96kW (130 koní)/200Nm a 110kW (150 koní)/250 Nm. Motor prináša rad inovácií, ako napr .:

• kompresný pomer 12,5: 1
• Millerov cyklus, do ktorého motor prechádza pri jazde s ľahkým plynom
• premenné časovanie ventilov, uspôsobené pre Millerov cyklus
• turbodúchadlo s premenlivou geometriou lopatiek VTG. Táto technika nebýva u benzínových motorov obvyklá, pretože spaliny sú o 100 ° C teplejšie ako u nafty, jemný mechanizmus lopatiek teda potrebuje odolnejšie a drahšie materiály. Technológia VTG rozširuje pásmo vysokého krútiaceho momentu, motor 1.5 TSI dosahuje už pri 1300 ot momentu 200Nm
• priame vstrekovanie paliva so systémom common-rail s tlakom 350 barov (zvýšenie tlaku o 40%) spôsobuje jemnejšie rozprášenie paliva, čo prináša účinnejšie spaľovanie a nižšie emisie
• vypínanie valcov polovice valcov ACT
• zníženie vnútorného trenia v motore pomocou polymérnych povlakov na ložiskách, chemicky nanášaných povrchoch valcov, ktoré nahrádzajú oceľové vložky. Toto riešenie znižuje hmotnosť a lepšie odvádza teplo.
• použitie „riedkeho“ oleja 0W-20

Motory TSI s filtrom pevných částíc Od roku 2017 budú zážihové motory TSI a TFSI postupne vybavované filtrami pevných častíc. Týmto opatrením klesnú emisie pevných častíc o 90%. Prvé vozidlá s touto technológiou budú Tiguan 1.4 TSI a Audi A5 TFSI.

Viete, že:

Slabina technológia agregátov s priamym vstrekom paliva (nie len TSI):
V sacích kanáloch a na samotných lopatkách turbodúchadla sa usadzuje karbón z recirkulovaných výfukových plynov, ktoré prepúšťa EGR ventil späť do sania, aby zlepšil emisie výfukových plynov. Tým sa ale dostáva karbón do sania, usadzuje sa tu a pomaly ho upcháva. Časom tak klesá množstvo nasatého vzduchu a tým aj výkon. Keďže u priameho vstrekovania motor nasáva iba čistý vzduch, a nie zmes vzduchu s benzínom, tento usadený karbón nie je čím umývať. Čiastočne sa dá týchto usadenín zbaviť pri vysokej záťaži motora, kedy sa teplom stávajú tekutými a sú pozvoľna vťahované do valcov. Druhý spôsob je použitie benzínov s čistiacimi aditívami, ktorá sa s výfukovými plynmi dostanú skrz EGR späť do sania a znížia tam zmáčavosť povrchu, takže usadeniny horšie lipnú.

Foto/zdroj: www.volkswagen.cz, en.wikipedia.com, www.cargroup.org, www.audi-mediaservices.com
Kľúčové slová: Škoda, TSI, priamy vstrek benzínu, dvojité preplňovanie, FSI, TFSI, motor, motory, označenie motora