В прошлом году в Украине появились модели Volkswagen с новым 1,4-литровым двигателем, который выдает впечатляющие для такого объема мощность – 140 л. с. и момент – 220 Нм в широком диапазоне оборотов. Откуда такая сила и чем эти моторы лучше выпускаемых ранее, мы выясняли в ходе двухмесячного теста модели Cross Touran 1,4 TSI.
В прошлом году в Украине появились модели Volkswagen с новым 1,4-литровым двигателем, который выдает впечатляющие для такого объема мощность – 140 л. с. и момент – 220 Нм в широком диапазоне оборотов. Откуда такая сила и чем эти моторы лучше выпускаемых ранее, мы выясняли в ходе двухмесячного теста модели Cross Touran 1,4 TSI.
| | В прошлом году в Украине появились модели Volkswagen с новым 1,4-литровым двигателем, который выдает впечатляющие для такого объема мощность – 140 л. с. и момент – 220 Нм в широком диапазоне оборотов. Откуда такая сила и чем эти моторы лучше выпускаемых ранее, мы выясняли в ходе двухмесячного теста модели Cross Touran 1,4 TSI. |
Главный секрет нового 1,4-литрового двигателя TSI (twincharged stratified injection) – использование фольксвагеновской технологии непосредственного впрыска FSI в сочетании с двухкомпрессорным наддувом. Причем последний включает в себя механический компрессор и турбокомпрессор, что в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива используется впервые в мире. По утверждению инженеров Volkswagen, цель их работы – более экономичный, экологически чистый и мощный по сравнению с предшественниками мотор.
В качестве механического компрессора используется конструкция Eaton/Roots.
|
В 2007 году технология TSI несколько раз побеждала на различных конкурсах в номинациях «Технология года» и «Наиболее передовая технология». |
|
|
Есть две разновидности двигателей 1,4 TSI – 140-сильный и 170-сильный. При одинаковой конструкции получить разную мощность и, конечно же, крутящий момент – 220 Нм и 240 Нм – удается благодаря управлению давлением наддува на разных режимах. Правда, в Украине 170-сильные версии пока официально предлагаются не для всех моделей VW.
Борьба за КПД
Зачем же понадобилось создавать мотор малого объема с двумя нагнетателями воздуха? В моторе с меньшим рабочим объемом энергии на преодоление сил инерции движущихся более легких деталей тратится меньше, поверхности трения и насосные потери также меньше. В итоге коэффициент полезного действия подобного агрегата выше. А нехватка мощности «атмосферного» аналога компенсирована использованием двух компрессоров. В паре с непосредственным впрыском это позволило получить мощностные характеристики 1,4-литрового мотора на уровне 2,3-2,5-литровых «атмосферных», но при этом первый заметно превосходит своих конкурентов в экономичности и экологичности.
Отличительная конструктивная особенность фольксвагеновского непосредственного впрыска: в распылителе форсунок – по аналогии с дизелем – имеется шесть отверстий. Вместе с высоким давлением впрыска (150 бар, в обычных моторах – 3-5 бар) это обеспечило высокую точность топливоподачи и улучшило смесеобразование.
|
Два компрессора обеспечили максимальный крутящий момент 220/240 Нм в широком диапазоне оборотов – от 1500/1750 до 4000/4500 об/мин. |
|
|
Наддув
Компрессоры в схеме воздухоподачи установлены последовательно. До 3500 об/мин при наличии нагрузки (при разгонах, полной или частичной загрузке авто, на подъемах) воздух активно нагнетается механическим компрессором, который приводится в действие ремнем от шкива с электромагнитным сцеплением в модуле водяного насоса. Максимальное давление наддува в 2,5 бара достигается уже при работе двигателя в режиме 1500–1750 об/мин. После 2500 об/мин компрессор создает избыточное давление, поэтому к процессу его регулирования во впускном тракте подключается перепускная заслонка (см. схему). В зависимости от нагрузки в диапазоне до 3500 об/мин компрессор отключается, хотя при малой нагрузке, например, при медленном разгоне или на спуске, он может и не включаться, а подавать воздух на низких и средних оборотах под малым давлением помогает турбокомпрессор (с водяным охлаждением). Оптимальный алгоритм управления компрессорами позволил получить максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов (от 1500/1750 до 4000/4500 об/мин). Если сравнивать с «атмосферниками», то момент в 220 Нм, но при 3300 об/мин, обеспечивал 2,3-литровый предшественник. А 250 Нм достигается 1,9-литровым 105-сильным турбодизелем TDI в режиме 1900 об/мин. Такие эластичность и тяговитость позволили спарить 1,4-литровый мотор с шестиступенчатыми КП и получить заметную экономию топлива (см. табл).
| История |
Технология непосредственного впрыска бензина в камеру сгорания двигателей серийных автомобилей появилась в 1997 году. Однако первооткрывателем прямого впрыска топлива можно назвать компанию Mercedes-Benz. В конце 50-х – начале 60-х годов прошлого столетия она вооружила «формульные» модели 300 SL и 300 SLR бензиновыми моторами с непосредственным впрыском топлива – правда, не электронным, а механическим. Топливная аппаратура чем-то была схожа с дизельной, но сложность и дороговизна конструкции в те времена вынудили поставить крест на дальнейшем внедрении этой технологии. Однако бурное развитие электроники и ужесточающиеся нормы экологичности автомобилей в 90-е годы прошлого столетия стимулировали создание серийных двигателей с непосредственным впрыском. Первыми появились модели японских автопроизводителей: в 1997 г. – Mitsubishi GDI (Gasoline Direct Injection), далее Toyota D-4, Nissan DI (Direct Input), а затем и европейских – Peugeot, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen (см. «АЦ» № 45'2000 г.). Тем не менее, по ряду причин (проблемы в процессе эксплуатации, немалая стоимость высокотехнологичной топливной аппаратуры и др.) некоторые автопроизводители особо не продвигают эту передовую технологию. И только Volkswagen последние несколько лет активизировал более массовое ее внедрение (FSI, Turbo FSI, TSI) в серийные автомобили. | | Прямой впрыск бензина еще в 1954 году испытали в формульных болидах. | Механический непосредственный впрыск очень напоминал топливную аппаратуру дизелей с их ТНВД и форсунками. |
Концерн Volkswagen еще в 1993 году приступил к созданию двигателей с непосредственным впрыском топлива. Однако тогда же появился дизельный мотор с турбокомпрессором – TDI, который, с одной стороны, приобрел спортивный норов, а с другой – стал еще экономичнее. Это была удачная новинка, так как именно в те времена Европа начала менять приоритеты, все чаще отдавая предпочтение дизелям. Но, несмотря на активное развитие дизельных технологий, о моторах Отто в концерне VW не забыли. Так, в 2000 году Volkswagen презентовал миру свой бензиновый двигатель с непосредственным впрыском FSI (fuel stratified injection), а спустя четыре года – первый турбированный бензиновый мотор с прямым впрыском – Turbo FSI (T-FSI). Новое семейство двигателей весьма экономичное и динамичное. Но и этого инженерам немецкого концерна оказалось мало – в 2006 году они показали 1,4-литровый мотор FSI, вооруженный двумя воздушными компрессорами – механическим и турбо, получившим название TSI (twincharged stratified injection). |
|
|
| |
ПрактикаПервая поездка за рулем Cross Touran 1,4 TSI напомнила о дизельной предыстории непосредственного впрыска от концерна VW. Дело в том, что на низах мотор TSI тянет и поет «дизельным» голосом. Но характерное легкое рычание на средних оборотах исчезает, а тяговитость продолжает расти. | | Экономии средств способствует функция бортового компьютера, позволяющая водителю получить информацию о среднем и моментальном расходе топлива. С ней можно добиться минимального потребления горючего в городе. |
В столичных тянучках тяговитый двигатель в паре с шестиступенчатой «механикой» с легким, короткоходным механизмом переключения просто доставляют удовольствие. Главное – «точка» переключения не должна быть на высоких оборотах – выше 2500 об/мин, иначе при отпускании педали сцепления возникают толчки. Очень удобен мотор и при быстрых обгонах на трассе – максимальный момент в широком диапазоне оборотов позволяет ускоряться и на 5-й, и на 6-й передачах на скоростях выше 100 км/ч. Наиболее сложно определить реальный расход топлива в разных режимах движения. Эти данные обычно заметно отличаются от заводских, полученных путем применения алгоритма замеров, установленного международными нормативными актами. Cамое удивительное, что результаты наших собственных замеров почти не отличались от заводских на двух из трех «режимных» трасс – в смешанном цикле и в городе. Так, в смешанном цикле (трасса/город, по 11 км) расход топлива составлял 7,2-7,5 л/100км (при заявленных 7,4 л), а в городе – 8,5-9,5 л/100 км (заводские данные – 9,7 л). На высоких скоростях минивены из-за формы кузова обычно не показывают высоких результатов экономичности. Но на практике Cross Touran 1,4 TSI выигрывает у своих соперников-одноклассников 1,5-2 литра на каждой сотне. Дальние поездки в скоростном режиме 100–130 км/ч обходились в 6,5–7,5 литра 95-го на каждые 100 км пробега (по паспорту 6,1 л). Вопрос надежности и ресурса двигателей нового поколения пока открыт – уж очень мало времени прошло после их появления. Но, по утверждению Volkswagen, 250 опытных моторов TSI прошли длительные испытания (равноценные пробегу 300 тыс. км), и все выявленные «детские болезни» уже устранены. |
|
|
Юрий Дацык
Фото VW, MB и Владислава Бойко