Что собой представляет TFSI двигатель?

Если мы посмотрим на технические характеристики автомобилей Volkswagen, Audi, Skoda, то увидим в линейке силовых агрегатов двигатели, которые обозначаются аббревиатурами FSI, TSI, TFSI. Об FSI мы уже рассказывали на нашем автопортале Vodi.su, в данной же статье хотелось бы более подробно остановиться на силовых агрегатах TFSI.

TFSI — расшифровка аббревиатуры

Как несложно догадаться, буква Т обозначает наличие турбины. Таким образом, основное отличие от FSI состоит в турбокомпрессоре, благодаря которому выхлопные газы повторно сжигаются, тем самым TFSI отличаются своей экономичностью и экологической дружелюбностью — в воздух попадает минимальное количество CO2.

Аббревиатура TFSI расшифровывается как Turbo fuel stratified injection, что можно перевести: турбированные двигатель с послойным впрыском топлива. То есть, это революционная, для своего времени, система непосредственного впрыска горючего в камеру сгорания каждого отдельного поршня, оснащенная турбиной.

Благодаря такому подходу достигаются отличные показатели:

• высокая мощность двигателей;
• большой крутящий момент;
• относительно небольшой расход топлива, хотя турбированные моторы традиционно не отличаются экономичностью.

Преимущественно данный тип мотора устанавливают на автомобили Audi. Фольксваген же на своих авто предпочитает применять в целом схожую систему — TSI (турбо двигатель с непосредственным впрыском). FSI, в свою очередь, не оснащаются турбиной.

Впервые TFSI был установлен на модели Ауди А4. Силовой агрегат имел объем 2 литра, при этом выдавал 200 лошадиных сил, а тяговое усилие составляло 280 Нм. Чтобы добиться таких же результатов на двигателе более ранних конструкций, он должен был бы иметь объем порядка 3-3,5 литра и оснащаться 6-ю поршнями.

В 2011 году инженеры Ауди значительно модернизировали TFSI. Сегодня этот силовой агрегат второго поколения объемом в два литра демонстрирует следующие характеристики:

• 211 л.с. при 4300-6000 оборотах в минуту;
• крутящий момент 350 Нм при 1500-3200 об/мин.

То есть даже непрофессионал может заметить, что двигатели данного типа отличаются хорошей мощностью как на низких, так и высоких оборотах. Достаточно сравнить: в 2011 году Ауди сняли с производства 3.2-литровый FSI на 6 поршней, который выдавал 255 л.с. при 6500 оборотах, а крутящий момент в 330 Ньютон-метров достигался при 3-5 тысячах оборотов в минуту.

Вот, к примеру, характеристики Audi A4 TFSI 1.8 литра, выпуска 2007 года:

• мощность 160 л.с. при 4500 об/мин;
• максимальный крутящий момент 250 Нм достигается при 1500 об/мин;
• разгон до сотни занимает 8,4 секунды;
• расход в городском цикле (МКПП) — 9.9 литра А-95;
• расход по трассе — 5.5 литра.

Если же взять полноприводную версию Audi A4 Allroad 2.0 TFSI Quattro, то двухлитровый турбированный TFSI способен развивать мощность в 252 л.с. Разгон до сотни у него занимает 6.1 секунду, а расход составляет 8,6 литра по городу с коробкой автомат и 6,1 литра за городом. Автомобиль заправляют бензином марки А-95.

А теперь почувствуйте разницу. Фольксваген Пассат 2.0 FSI:

• мощность 150 л.с. при 6000 об/мин;
• крутящий момент — 200 Нм при 3000 об/мин;
• разгон до сотни — 9,4 сек.;
• в городском цикле авто с механикой съедает 11,4 литра А-95;
• загородный цикл — 6,4 литра.

То есть, по сравнению с FSI двигатель TFSI стал шагом вперед благодаря установке турбокомпрессора. Тем не менее, изменения коснулись и конструктивной части.

Особенности конструкции двигателей TFSI

Турбокомпрессор установлен в выпускном коллекторе, который образует общий модуль, а дожигаемые газы повторно подаются во впускной коллектор. Изменена система подачи топлива за счет применения во втором контуре насоса подкачки, который способен нагнетать большее давление.

Топливоподкачивающий насос регулируется электронным блоком управления, поэтому объем топливно-воздушной смеси, которая впрыскивается в поршни, зависит от текущей нагрузки на двигатель. При необходимости давление повышается, например, если автомобиль передвигается на низких передачах под горку. Таким образом удалось достигнуть значительной экономии в расходе топлива.

Еще одно значительное отличие от FSI состоит в днище поршней. Камеры сгорания в них более мелкие, но при этом занимают большую площадь. Такая форма позволяет эффективно работать при сниженной степени компрессии.

В целом же, силовые агрегаты TFSI работают по той же схеме, что и все остальные моторы концерна Фольксваген:

• два контура топливной системы — низкого и высокого давления;
• в контур низкого давления входят: бак, топливный насос, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливный датчик;
• система непосредственного впрыска, то есть инжектор, является составной частью контура высокого давления.

Режимы работы всех составляющих контролируются с помощью блока управления. Он работает по сложным алгоритмам, которые анализируют различные параметры работы систем автомобиля, на основе чего подаются команды на исполнительные устройства и в систему поступает строго отмеренное количество топлива.

Тем не менее, двигатели с турбиной требуют к себе особого подхода, у них есть целый ряд недостатков по сравнению с обычными атмосферниками:

• требуется качественное топливо;
• ремонт турбины — удовольствие дорогостоящее;
• повышенные требования к моторному маслу.

Но преимущества на лицо и они с лихвой перекрывают все эти незначительные минусы.

С чего начался TFSI: проблемы и надежность двигателя 2.0 TFSI (BUL)

В 2004 году концерн VAG представил свои первые бензиновые турбомоторы с непосредственным впрыском. Эти двигатели относятся к семейству EA113 и являются эволюцией легендарных 4-цилиндровых турбомоторов с 5-ю клапанами на цилиндр. О них мы уже рассказывали.

А вот рассказывать о первом 2.0 TFSI мы будем на примере 220-сильного двигателя Audi A4 DTM Edition 2006 года. Вообще эти 2-литровые прямовпрысковые турбомоторы развивают от 170 до 271 л.с. Заявленные характеристики они выдают на бензине АИ-98.

Блок первого двигателя 2.0 TFSI чугунный и по сути заимствован у его предшественника – двигателя 1.8 Turbo с 5-клапанами на цилиндр. Здесь же отметим, что 2-литровый атмосферник FSI имеет алюминиевый блок.

Двигатели 2.0 TFSI перешли на механизм газораспределения с 4-мя клапанами на цилиндр, хотя привод ГРМ тут конструктивно прежний: выпускной распредвал приводится от коленвала ремнем ГРМ, отдельная цепь приводит выпускной распредвал от впускного. На выпускном распредвале появился фазовращатель. В картере двигателя 2.0 TFSI предусмотрен модуль с двумя балансирными валами и маслонасосом.

За наддув отвечают турбины BorgWarner или KKK.

На смену прямовпрысковым турбомоторам 2.0 TFSI семейства EA113 пришли двигатели семейства EA888 с цепным приводом ГРМ. Они производились параллельно. Старые турбомоторы 2.0 TFSI с ременным приводом выпускали до 2013 года, хотя уже с 2009 года они использовались редко.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть разборку двигателя 2.0 TFSI (BUL), снятого с Audi A4 (B7) DTM Edition 2006 года.

Надежность двигателя 2.0 TFSI первого поколения

Механически эти двигатели надежные и живучие. Есть несколько слабых мест по «железу», а в остальном при появлении каких-то неполадок или провалов в мощности нужно уметь правильно их диагностировать и читать фактические параметры работы двигателя.

Подкачивающий топливный насос

Нередко снижается производительность топливного насоса, расположенного в баке. Проблема с подкачивающим насосом может заключаться в износе его электромотора или засорении сетки грубой очистки топлива. Он должен подавать топливо под давлением 6 бар. Если давление ниже, то двигателю будет не хватать топлива. Он будет троить на холостых оборотах, разгон будет происходить с рывками и провалами мощности. Также мотор может не развивать более 3000 об/мин, может глохнуть на ходу или при отпускании педали акселератора. При диагностике будет видно низкое давление топлива, а также сопутствующие проблемы. Например, недодув турбины.

В ряде случаев устранить эти симптомы помогает промывка сетки-фильтра погружного насоса.

Давление масла

Бывает, на дисплее панели приборов автомобиля с двигателем 2.0 TFSI загорается красная масленка, указывающая на низкое давление масла. Обычно в большинстве случаев виноват вышедший из строя датчик давления масла. После его замены масленка не загорается.

Датчик коленвала

Глючащий датчик коленвала является причиной того, что двигатель запускается не с первого раза, может глохнуть во время езды накатом. Обычно датчик засоряется грязью, и чистка может помочь.

Направляющего масляного щупа

Направляющего масляного щупа пластиковая и со временем она дубеет, становится хрупкой и просто ломается при очередной проверке уровня масла, когда вынимают щуп.

Пластиковая клапанная крышка

Бывают случаи ослабления натяга винтов пластиковой крышки, из-за чего появляются подтекания масла. Если масло попадет в свечные колодцы, возникнут пропуски воспламенения. Рекомендуется раз в год подтягивать винты клапанной крышки.

Маслоотделитель системы ВКГ

Турбомотор 2.0 TFSI оснащен сложной системой вентиляции картерных газов. Здесь два маслоотделителя. Один находится в модуле масляного фильтра и очищает от масла газы из картера. Оттуда газы идут выше к каналам, по которым отводятся газы из пространства под клапанной крышкой. Перед утилизацией газы проходят через еще один маслоотделитель лабиринтного типа.

Собственно для утилизации картерные газы отводятся во впускной тракт перед турбокомпрессором или после него. Под нагрузкой на двигатель, когда компрессор создает разряжение во впускном тракте, газы идут туда. Когда нагрузка на двигатель очень маленькая и компрессор не создает разряжения во впуске перед собой, газы направляются во впускной тракт после турбины, т.к. именно там возникает разряжение.

Для регулирования потоков в лабиринтном маслоотделителе есть обратный клапан: он запирает всю систему вентиляции от избыточного давления во впуске при наддуве. А ограничительный клапан регулирует количество высасываемых газов, чтобы турбина не высосала их вместе с маслом.

В ограничительном клапане находится подпружиненная мембрана, которая со временем лопается из-за чего проявляется плавание оборотов холостого хода и ошибки, указывающие на проблемы его регулирования. При засорении обратного клапана ко впускному трубопроводу возможно появление синего дыма при полном газе. Весь маслоотделитель нужно менять в сборе. Делается это просто, а сам стоит всего $35.

Также при диагностировании подсосов воздуха не следует забывать про уплотнительные колечки трубки от первого маслоотделителя ко второму. При их рассыхании они пропускают неучтенный воздух во впуск через всю систему ВКГ.

ТНВД и его толкатель

Топливная система двигателя 2.0 TFSI обладает переменной производительностью. Т.е. расположенный в баке подкачивающий насос качает только такое количество топлива, которое двигатель может расходовать. Cистема топливоподачи здесь тупиковая, т.е. обратной магистрали не имеет. На топливной рампе стоит предохранительный клапан, который стравливает давление, если оно превышает значение 112 бар.

Вообще топливная система этих первых двигателей 2.0 TFSI не очень производительная, ее возможностей для тюнинга не хватает. К тому же, при малейшем износе ее механических узлов она не выдает требуемого давления топлива.

Бензиновый ТНВД, производителем которого является компания Hitachi, приводится от дополнительного тройного кулачка впускного распредвала. Этот насос создает давление в 110 бар.

На штоке ТНВД находится колпачок-толкатель. По сути, эдакий наперсток между штоком насоса и кулачком распредвала. Этот колпачок не вечный и требует замены из-за износа его поверхности. При износе толкателя возникает недостаток подачи топлива – провалы, вплоть до включения аварийного режима двигателя. Фиксируются ошибки по недостаточному давлению топлива.

В особо запущенных случаях на необходимость замены толкателя указывает посторонний металлический стук со стороны ТНВД. Чаще при игнорировании шума он протирается насквозь, и тогда шток ТНВД и кулачок клапана взаимно задирают друг друга. Тогда придется менять ТНВД и весь впускной распредвал. Толкатель приходится менять каждые 60 000 км. А если двигатель чипован, то он может потребовать внимания уже при пробеге 15 000 км.

ТНВД сам по себе тоже не очень долговечный. На снижение его производительности указывают провалы при полном газе и довольно общая ошибка по некорректному давлению топлива. Однако недостаточное давление в топливной системе может быть вызвано как проблемами с насосом подкачки, засоренным топливным фильтром, так и износом толкателя и даже кулачка распредвала.

Выбрать и купить ТНВД для двигателя Audi 2.0 FSI или 2.0 TFSI вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

Впускной распредвал

Ранним экземплярам двигателя 2.0 TFSI не повезло с впускным распредвалом – он был сделан из недостаточно прочной стали. От этого страдал тройной кулачок ТНВД – он просто изнашивался и стачивался. Распредвал вместе с ТНВД меняли в рамках отзывной кампании.

Датчик высокого давления на ТНВД

Сверху на ТНВД установлен датчик высокого давления. Он хорошо известен тем, что со временем через него начинает протекать бензин. Утечка будет довольно большая, запах паров бензина будет ощущаться в салоне автомобиля. При такой утечке придется менять весь ТНВД в сборе, т.к. клапан отдельно не продается. Сегодня такой оригинальный ТНВД стоит порядка $350. Есть заменители, которые обычно на 30% дешевле.

Датчик низкого давления на ТНВД

Также на ТНВД стоит датчик низкого давления топлива. При его неисправности двигатель глохнет после первого холодного запуска. Также фиксируются ошибки по регулированию низкого давления топлива.

Турбина

Корпус турбины объединен с выпускным коллектором. Коллектор внутри разделен на 2 части для равномерной подачи отработавших газов на колесо турбины. Турбины имеют жидкостное охлаждение картриджа, которое продолжается и после остановки двигателя благодаря вспомогательному электронасосу.

На корпусе компрессора находятся электрические клапана, регулирующие работу турбокомпрессора. Клапан N75, призванный ограничивать давление наддува – он открывает перепускную заслонку в горячей части турбины.

Клапан N249 вмонтирован в корпус компрессора и является перепускным. При резком закрытии дроссельной заслонки этот клапан открывается и пропускает по кругу сжатый компрессором воздух. При этом не происходит резкого торможения колеса компрессора и устраняется эффект «турбоямы».

Турбины на двигателях 2.0 TFSI ходят неплохо и особых нареканий не вызывают. Как часто бывает на многих моторах, они могут стать жертвами обстоятельств. Например, из-за забитого катализатора и противодавления на выпуске могут пострадать подшипники и валы – из-за сильных нагрузок. Иногда можно столкнуться с негерметичностью перепускной заслонки в горячей улитке.

Проверить производительность турбины можно на этапе компьютерной диагностики по фактическим параметрам наддува и функционированию клапана N75. Давление наддува должно соответствовать запрашиваемому, а клапан N75 не должен открываться более, чем на 80%. Стоит заметить, что действительно корректные показания при диагностике можно получить при полностью герметичном впускном тракте, не стравливающем воздух.

Клапан №249

Первым двигателям 2.0 TFSI достался дефектный клапан №249, который ходил не более 40 000 км или выходил из строя при чип-тюнинге.

В этом клапане разрушается уплотнительная резиновая мембрана, из-за чего стравливается созданное компрессором давление воздуха. Конструкцию клапана изменили, избавившись от слабых резиновых уплотнений.

На неисправность этого клапана указывает снижение мощности двигателя, которое ощущается как при разгоне, так и при трогании, а также подергивания двигателя при сбросе газа. После замены клапана машина едет гораздо веселее. При диагностике на проблему с клапаном N249 указывает резкое снижение наддува – т.е. появление то самой «турбоямы», от которой он должен спасать.

Клапан N75

Клапан N75 нередко является причиной недодува или передува турбины. Ведь именно он заведует ее производительностью. На неполадки этого клапана указывают отклонения в параметрах наддува, а также рывки или волнообразный характер разгона.

Впускной коллектор

Впускной коллектор двигателя 2.0 TFSI пластиковый и оснащен заслонками для поддержания смесеобразования. Эти заслонки закрываются только при минимальных нагрузках на двигатель. Когда они закрыты, воздух попадает в цилиндры только по вихревым каналам. В большинстве режимов работы двигателя и на холостом ходу заслонки всегда открыты.

Заслонки приводятся электрическим сервоприводом.

Форсунки

Форсунки могут засоряться или изнашиваться. При проблемах с ними фиксируются пропуски воспламенения в соответствующих цилиндрах. Обычно до замены форсунок люди успевают поменять свечи зажигания, перекинуть катушки. И только на последнем этапе, если в пропусках виновата конкретная форсунка, ее меняют на новую.

Ремень ГРМ

Зубчатый ремень в приводе ГРМ – фирменная черта двигателей семейства EA113. Здесь его нужно менять каждые 90 000 км.

Двигателю 2.0 TFSI достался особый шкив коленвала – он имеет эллиптическую форму, что снижает растяжение ремня и продлевает его срок службы.

Цепь распредвалов

Цепь распредвалов двигателя 2.0 TFSI не вечная и может растянуться. Бывало, что она требовала замены при пробегах даже менее 150 000 км. Растянутая цепь издает постороннее металлическое тарахтение при работке двигателя. Цепь нужно менять вместе с ее натяжителем.

Фазовращатель

Фазовращатель установлен на выпускном распредвалу, но при этом его работой обеспечивается поворот именно впускного распредвала в диапазоне 42° по коленвалу. Т.е. благодаря ему впускной распредвал отстает или опережает коленвал. Разумеется, это возможно благодаря тому, что распредвал связан цепью с фазовращателем, посаженным на выпускной распредвал.

Фазовращатель надежный и служит долго.

За герметизацию каналов подачи масла отвечают тефлоновые кольца, которые при больших пробегах теряют герметичность.

Модуль балансирного вала и маслонасоса

Ведомая звездочка с упругими элементами, принцип действия которых такой же, как у двухмассового маховика. Упругие элементы звездочки призваны гасить увеличенную амплитуду колебаний коленвала.

Также двигатель 2.0 TFSI, как и его предшественник, по-своему откликается на некачественное масло и отложения в масляном блоке. Частички подгоревшего масла и его сгустки забивают маслоприемник, из-за чего снижается давление масла, о чем двигатель, к счастью, довольно быстро информирует. Т.е. если «красная масленка» продолжает появляться после замены датчика давления масла, то обязательно нужно измерить фактическое давление и, если оно низкое, снимать поддон и чистить маслозаборник.

Редко возникает выработка постелей балансирных валов, и тогда моторное масло уходит через увеличенный зазор в них. В этом случае загорается красная масленка и давление масла становится недостаточным.

Блок цилиндров

Блок цилиндров заимствован у мотора 1.8 Turbo с 5-ю клапанами на цилиндр и некоторыми изменениями. Цилиндры расточены прямо в чугунном блоке. Была применена новая технология первоначального хонингования – струйное хонингование, которое выполняется жидкостью под высоким давлением.

Блок очень прочный. Его можно точить под неоригинальные поршни увеличенного диаметра.

Коленчатый вал

Коленвал кованый и усилен по сравнению с атмосферным мотором 2.0 FSI: имеет упорные приливы увеличенной толщины возле коренных и шатунных шеек.

Поршни

Имеют упрочняющую стальную вставку. Есть масляный канал для смазки поршневого пальца.

Здесь по ссылкам вы можете посмотреть наличие на авторазборке конкретных автомобилей Audi и заказать с них автозапчасти.