Двигатель 1.4 TSI производит концерн Volkswagen. TSI – технология послойного непосредственного впрыска топлива при помощи турбонаддува (Turbo Stratified Injection). Относится к семейству малообъемных моторов – 1390 куб. см (1.4 литра).

Часто схожие версии двигателя маркируются как TFSI, при этом конструктивных отличий нет, а характеристики совпадают. Это либо маркетинговый ход, либо дело в небольших структурных изменениях.

Серия моторов представлена в 2005 году на автосалоне во Франкфурте. Основан на семействе двигателей EA111. Тогда же заявлена экономия топлива в 5% при увеличении мощности на 14% по сравнению с двухлитровым FSI. В 2007 году анонсирована модель мощностью 90 кВт (122 л. с.), в ней использовался одинарный турбонаддув через турбокомпрессор, а в конструкцию добавлен интеркулер с жидкостным охлаждением.

Особенности конструкции

Производитель заостряет внимание на следующих особенностях мотора:

• Система двойного наддува с турбонагнетателем и механическим компрессором, который работает на низких оборотах (до 2400 об/мин), увеличивая крутящий момент. При частоте вращения двигателя чуть выше холостого хода нагнетатель с ременным приводом обеспечивает давления наддува в 1,2 бар. Максимальная эффективность турбокомпрессора достигается на средних оборотах. Применяется на модификациях двигателя с мощностью более 138 л.с.;
• Блок цилиндров выполнен из серого чугуна, коленчатый вал – кованый стальной конической формы, а впускной коллектор – из пластмассы и охлаждает воздух наддува. Расстояние между цилиндрами – 82 мм;
• Головка цилиндра из литого алюминиевого сплава;
• Пальцы двигателя с автоматической компенсацией зазора в гидроклапане;
• Термоанемометрический датчик массового расхода воздуха;
• Корпус дроссельной заслонки легкосплавный, с электронным управлением Bosch E-Gas;
• Газораспределительный механизм – DOHC;
• Гомогенный состав топливно-воздушной смеси. Во время запуска двигателя на впрыске создается высокое давление, образование смеси происходит слоями, а также прогревается катализатор;
• Цепь газораспределительного механизма необслуживаемая;
• Фазы распредвала регулируются бесступенчатым механизмом, плавно;
• Система охлаждения – двухконтурная, также регулирует температуру воздуха наддува. В версиях мощностью 122 л.с. и меньше – интеркулер жидкостного охлаждения;
• Топливная система снабжена насосом высокого давления с возможностью ограничения до 150 бар и регулировкой объема подачи бензина;
• Масляный насос с приводом, роликами и предохраняющим клапаном (Duo-Centric);
• ЭСУД — Bosch Motronic MED.

С выходом семейства двигателей E211 на заводе Skoda стали производить измененную версию двигателя 1.4 TFSI Green tec мощностью 103 квТ (140 л.с.), максимальный крутящий момент 250 Нм при 1500 об/мин. Модель для США имеет маркировку CZTA и развивает мощность 150 л.с, на чилийском рынке маркируется как CHPA — модификация мощностью 140 л.с. или CZDA (150 л.с.).

Отличия в новой легкой конструкции из алюминия, встроенный в ГБЦ выпускной коллектор и зубчатый ременной привод для верхнего распределительного вала. Отверстие цилиндра уменьшено на 2 мм и составило 74,5 мм, а ход увеличен до 80 мм. Изменения способствовали увеличению крутящего момента и добавлению мощности. Выпускная система из чугуна, включает один каталитический нейтрализатор, два нагретых кислородных лямбда-датчика, контролирующих выхлопные газы до и после катализатора

Главные неисправности EA111 (CFNA/CFNB)

Стук в EA111 (CFNA/CFNB)

При запуске двигатель издает стучащий звук. Причина – конструктивные ошибки производителя (возможно масленое голодание). Вдобавок поршни изготавливаются из алюминия, а гильзы из чугуна, зазор между ними равен 50 мкм, должен быть 20 мкм. В силу этой причины на холодном двигателе появляется стук, при прогреве он пропадает, так как зазор приходит в норму. При нахождении автомобиля на гарантии, производитель заменяет стандартные поршни на модифицированные – облегченные с измененной геометрией. Но ситуация изменится к лучшему лишь временно, через несколько тысяч километров звук снова объявится.

Еще одной причиной появления стука считается выпускной коллектор, который в свою очередь имеет неравномерные выпускные каналы и близко расположенный катализатор.

Проблема данной конструкции катализатора кроется в том, что выходящие газы попадают обратно в соседние цилиндры, когда те находятся в стадии продувки, смесь получается перенасыщенной, появляется конденсат, смывающий масляную пленку. Вместе с заменой поршней владельцы убирают катализатор или ставят обновленный выпускной коллектор (4-2-1).

Когда мотор начинает стучать и на горячую, значит поршневая группа изношена до предела. Сам стук происходит в верхней точке при перекладке поршней

Технические характеристики и модификации

Вне зависимости от модификации следующие параметры остаются неизменными:

• 4 цилиндра расположены рядно, 16 клапанов, 4 клапана на цилиндр;
• Поршни: диаметр – 76,5; Ход – 75,6 Коэффициент хода: 1,01:1;
• Пиковое давление – 120 бар;
• Степень сжатия — 10:1;
• Экологический стандарт — Евро 4.

Сравнительная таблица модификаций

Описание

Огромный 5.5-литровый М113

Конструкторам удалось создать необычайно лёгкий и компактный движок. Им сразу заменили устаревший и не в меру тяжёлый M119. Новый мотор стал продолжением знаменитой серии M112, в которой двигатели имели на каждый цилиндр по 3 клапана, а не 4 или 2 (как обычно). Однако на M113 по сравнению с M112 увеличили количество цилиндров. Теперь их стало 8. Если бы не уникальная компактность агрегата, получившаяся за счёт правильных инженерных расчётов, восьмёрки занимали бы много места, и наверное, ставились только на большие внедорожники.

Площадь одного из трёх клапанов двигателей M112/M113 была уменьшена аж на 30 процентов. Это в два раза меньше суммарной площади двух выпускных клапанов моторов старого образца. И кроме того, стержень клапана заполнен натрием, что делает его ещё и лёгким.

Безусловно, изменение конструкции двигателя привело и к другим плюсам. Так, новоиспечённый клапан на холодный мотор забирает меньше тепла, что даёт возможность агрегату быстрее прогреваться. Примечательно, что несмотря на уменьшенную площадь выпускного клапана, это никак не отражается на производительности, так как выхлоп газов происходит быстрее, чем впуск горючего.

Выпускной коллектор специально изготовили с двойными стенками и без швов. Такую деталь удаётся получить методом литья под давлением. Это и делает коллектор более прочным и лёгким.

На этом ДВС сгорание топлива происходит в разы быстрее, так как вместо одной свечи цилиндра используются две. Это позволяет создать одновременно два фронта пламени, тем самым, увеличивая КПД. За один промежуток времени сгорает куда больше бензина, чем было до этого. 2 свечи вместо одной на цилиндре — это быстрое срабатывание, последовательность и скорость которого зависит от нагрузки на мотор и ускорения. После очередной фазы сгорания данные последовательности изменяются по причине ювелирного управления процессом. Кстати, именно это и даёт возможность тестировать состояние камер сгорания, уменьшая шум работы двигателя без ущерба для тяги. Одновременно со всем этим, новая система установки позволяет ей питаться бедными смесями без потери мощности.

Другие особенности.

1. Блок цилиндров имеет очень прочные и одновременно лёгкие гильзы. Они сделаны из сплава алюминия и кремния, обладают низким коэффициентом трения. Такие гильзы одновременно повышают жёсткость всего БЦ. Поставляет элементы известная не только в Германии, но и во всём мире, компания Mahle. Это они придумали помещать гильзу в богатый кислотами раствор, чтобы алюминий частично вышел, оставляя на поверхности слой прочного кремния. Недостатком такого блока цилиндров является его неремонтопригодность, хотя сами гильзы могут быть заменены.
2. Коленвал используется стальной, кованый. Шатуны выкованы из цельнометаллического листа, формовку получают под давлением. Таким образом, детали получаются наиболее прочными. Подобные нововведения позволили снизить внутренние напряжённости в деталях мотора на 45 процентов.
3. ГБЦ мотора алюминиевые, на каждую из головок предусмотрено по одному полому распредвалу. Он приводится в действие двойной цепью.
4. По-прежнему применяется система изменения фаз ГРМ.
5. Тепловые зазоры клапанов регулируются автоматически, через гидравлические толкатели.
6. Впускной коллектор с переменной длиной.
7. Привод ГРМ — металлическая цепь, способная ходить 200 тыс. км и больше.
8. За впрыск топлива отвечает блок управления Бош Мотроник 2.8.

Блок цилиндров М113

Автомобили Мерседес комплектовались данным агрегатом вплоть до 2007 года. Затем он был вытеснен новым и современным 5,5-литровым M273. Однако свою историю продолжил, хотя и в качестве флагмана уже корейского автопроизводителя Ссанг Йонг Актион.

Технические характеристики M113 E50

Неисправности и ремонт

У каждой модификации и поколения свои болячки и особенности. На более поздних версиях могут быть устраненными некоторые недостатки, но при этом проявляются другие.

Неисправности моторов серии

Различают 2 характерные неисправности.

1. Течи масла и повышенный его расход.
2. Сильные вибрации и стуки.

Причины жора масла надо искать в загрязнённости системы вентиляции картера. Это сразу приводит к увеличению расхода лубриканта. Смазка утекает в этом случае через систему вентиляции, поэтому надо срочно принимать меры — очищать каналы. Также возможен износ корпуса маслофильтра. А со временем могут повреждаться и клапанные крышки, что тоже приводит к жору масла.

Причина второй неисправности — разрушение коленвального шкива. Несмотря на то, что он защищён резиновым чехлом, последний в процессе работы стягивается и металлический шкив повреждается.

Обслуживание

Турбированный двигатель намного капризнее в эксплуатации, чем атмосферный. Однако продлить срок службы двигателя можно, соблюдая набор несложных правил:

• Следите за качеством бензина;
• Регулярно проверяйте расход и уровень масла, с собой возите дополнительный пузырек масла, чтобы не попасть в неприятности на дороге. Масло рекомендуется менять раз в 8-10 тысяч километров;
• Замена свечей зажигания каждые 30 000 км;
• Не забывать загонять автомобиль на регулярное техническое обслуживание;
• После длительной поездки не спешите глушить двигатель, погоняйте его на холостых 1 минуту;
• Замена цепи ГРМ после 100-120 тысяч пробега.

Нет гарантий, что соблюдение этих принципов избавит от поломок мотора – это распространенная проблема высокотехнологичных двигателей, однако повысить вероятность долголетия в ваших силах. При удачном стечении обстоятельств ресурс двигателя вполне может составить более 300 тысяч километров.

Преимущества и недостатки TSI

Настолько продвинутая конструкция не может не иметь преимуществ перед более простыми моторами. Это связано с максимально полным использованием энергии топлива во всех режимах:

• высокая экономичность, удалось получить настоящий скачок, доходящий до 20% даже в сравнении с достаточно неплохими двигателями;
• выполнение всех экологических норм, что во многом получилось благодаря эффективному многокомпонентному нейтрализатору, который удаётся поддерживать в оптимальном режиме за счёт прекрасной управляемости двигателя;
• лёгкость получения требуемой мощности, которая благодаря эффективной системе впрыска и качественному наддуву ограничивается лишь прочностью деталей, моторы легко поддаются чип-тюнингу;
• малые габариты и масса двигателей при сохранении возможностей по отдаче.

Новизна и сложность семейства TSI не могли не принести с собой и значительные недостатки:

• реализация возможностей двигателей требует применения только качественного бензина и масел, они не терпят наличия серы в топливе, а споры о том, какое масло для этих двигателей лучше, не утихают, заводские рекомендации страдают излишним оптимизмом;
• попытки снизить потери в двигателях привели к снижению ресурса, особенно на моторах первых генераций, быстро вытягивались цепи привода ГРМ, расход масла превышал привычные по другим моторам нормы, а поршни не выдерживали нагрузок;
• двигатели страдают типичными для прямого впрыска болезнями, связанными с отложениями на впускных клапанах, некоторые модели пришлось даже снабжать дополнительными форсунками во впускном коллекторе;
• сложность влечёт за собой высокую цену на автомобили, не всегда это оправдано снижением расхода бензина;
• техническое обслуживание и ремонт обходятся очень дорого и требуют высокой квалификации персонала.

Двигатели последних поколений частично избавляются от некоторых характерных просчётов в конструкции предшественников, но ряд проблем не решён до сих пор, например, всё, что связано с расходом масла.

Тем не менее, моторы широко распространены, в том числе и на бюджетных моделях, а их дальнейшее развитие в виде ДВС с циклом Миллера и турбинами переменной геометрии указывает на следование концерна далее по выбранному пути использования технологий TSI.

Тюнинг

Учитывая, что некоторые модификации двигателей конструктивно не отличаются, а мощность регулируется блоком управления двигателем, чип-тюнинг увеличивает мощность на пару десятков лошадиных сил, что никак не скажется на ресурсе двигателя. Потенциал двигателя 122 л.с. позволяет развить мощность до 150 л.с., а на двигателях с двойным турбонаддувом можно разогнаться до 200 л.с.

Агрессивные методики чиповки увеличивают мощность до 250 л.с, что является максимальным пределом, преодолевая который начинается повышенный износ деталей мотора, что ведет к уменьшению ресурса и отказоустойчивости.

Принцип работы турбированного мотора

Наличие турбонаддува не внесло в процесс организации горения существенных изменений. Двигатели используют в работе несколько способов повышения экономичности посредством врождённых преимуществ прямого впрыска:

• создание стехиометрической гомогенной смеси, что очень похоже на впрыск в коллектор типа MFI, но с существенным уменьшением потерь на конденсацию;
• работа с бедной гомогенной смесью при увеличении открытия дросселя больше оптимального, то есть с избытком воздуха;
• послойная смесь, разбавляемая выхлопными газами и избыточным воздухом.

Последнее обеспечивается особым режимом впрыска на днище поршня с завихрением потока и подачей нормальной смеси в зону электродов свечи, когда в остальной части цилиндра смесь сверх бедная и к поджиганию непригодна.

Турбонаддув обеспечивает ускоренное наполнения цилиндров воздухом, но плохо работает на малых оборотах из-за недостаточной раскрутки турбины.

Поэтому на многих моторах линейки используется двойная система наддува, когда вначале электромагнитной муфтой и дополнительным байпасным клапаном подключается механический роторный компрессор с приводом через ремень от шкива коленвала.

Переключением разных режимов такого сочетания двух компрессоров заведует электронный блок управления двигателем. Он же и управляет использованием разных режимов прямого впрыска, в зависимости от характера нагрузки и требуемого крутящего момента.