Что такое TDI двигатель

Во многих странах отмечается стремительный рост популярности дизельных двигателей. Потому автомобилисты активно интересуются наиболее оптимальными вариантами среди автомобилей, под капотом которых стоят ДВС, работающие на солярке.

Одними из лучших дизелей заслуженно считаются моторы семейства TDI. Это разработка компании Volkswagen, которая оснащает такими двигателями обширную линейку моделей своих авто и машин, входящих в состав WAG. Сюда можно отнести автомобили Audi, Volkswagen, Skoda и пр. Хотя справедливо будет называть именно разработчиков компании Audi авторами проекта. Но поскольку они входят в единую группу, принципиального значения это не имеет.

Хотя работа над TDI начала ещё в 70-х годах прошлого века, только в 21 веке эти установки стали действительно завершёнными, работоспособными и высокоэффективными. Приобрести машину с таким двигателем хотят многие. И тому есть ряд объективных причин.

Но прежде чем принимать окончательное решение, рекомендуется детально изучить все особенности этих двигателей, рассмотреть их технические аспекты, учесть сильные и слабые стороны.

Немного истории

Дизельные моторы всегда рассматривались как ДВС с достаточно плохо раскрытым потенциалом. Этим они привлекали к себе внимание большого числа автопроизводителей.

Задачей инженеров было сделать работу мотора менее шумным, более тихоходной и высокооборотистой, что позволило бы устанавливать подобные ДВС на легковые модели автомобилей. Все старания и усердная работа в итоге увенчались успехом, и мир увидел мощный, экономичный и очень экологичный дизельный силовой агрегат, эксплуатационные характеристики которого практически не уступали бензиновому аналогу.

В роли первопроходца выступает компания Audi, которая в 80-х годах выпустила и установила на Audi 80 атмосферный дизельный двигатель с рабочим объёмом 1,6 литра и мощностью 54 лошадиные силы. По мере развития и усовершенствования технологии уже в 1989 году удалось наладить массовую сборку компактных, но при этом мощных и тяговитых турбодизелей, которые и получили всемирно известное название TDI.

Самый первый TDI был представлен в виде 5-цилиндрового мотора объёмом 2,5 литра с интеркулером и турбонаддувом. Всё это позволило добиться мощности в 120 лошадиных сил при крутящем моменте 256 Нм.

Выход этого двигателя на рынок показал, что на него есть большой спрос. TDI стал прекрасной альтернативой бензиновым агрегатам и сумел навязать конкуренцию. От других дизелей TDI выгодно отличались отличной динамикой и малым расходом топлива.

Особенности и преимущества

Первым делом автолюбителей интересует, что же это такое двигатель TDI и как расшифровывается используемая аббревиатура. На самом деле не сложно разобраться в том, что означает TDI и в чём суть этого мотора, если взглянуть на полное название. Полная расшифровка звучит как Turbocharged Direct Injection.

Подобные движки можно встретить не только среди модельного ряда WAG. Есть ряд автомобилей, где в качестве мотора выступает двигатель TDI. Это продукты компаний, с которыми сотрудничает Volkswagen.

Важно заметить, что сама аббревиатура TDI является запатентованной торговой маркой. WAG обладает эксклюзивными правами на неё. Это позволяет без каких-либо опасений покупать автомобиль и быть при этом уверенным, что двигатель принадлежит именно WAG.

Когда Audi вошла в состав WAG, автоконцерн Volkswagen очень быстро выбился в лидеры среди лучших производителей дизельных силовых установок. Используемые инновационные решения и новые технологии позволили получить огромный список преимуществ и привилегий. При этом главными достоинствами турбодизелей TDI считаются:

  • незначительная шумность во время работы;
  • превосходные показатели по крутящему моменту;
  • небольшой расход;
  • низкий уровень токсичности выделяемого выхлопа.

Хотя дизельные двигатели TDI обладают весомыми преимуществами по сравнению с конкурентами, наиболее весомыми называют прекрасный коэффициент полезного действия и экономичность. Эти два фактора предопределили успех проекта.

Подобных характеристик во многом удалось добиться за счёт более высокого давления впрыска. Если сравнивать с аналогами, у которых этот показатель находится на уровне 1350 бар и не выше, то TDI выдаёт 2050 бар.

В двигателе реализована система, в которой инжектор объединили с топливным насосом. Это позволяет контролировать все процессы впрыска горючего. Подобное нововведение позволило добиться высоких показателей крутящего момента с одновременной плавной работой в разных режимах.

Особая система подачи горючего обеспечивает равномерное и деликатное сжигание топлива, тем самым снижаются до минимума ударные нагрузки. Это привело уже к появлению другого преимущества в виде тихой работы и снижения уровня токсичности выхлопного газа.

Важным шагом для повышения эффективности работы дизеля стало внедрение аккумуляторной системы подачи, то есть Common Rail. С её помощью удалось избавиться от зависимости механизма впрыска от того, какой текущий угол поворота коленчатого вала и рабочий режим мотора. Тем самым были созданы условия для впрыска горючего в рабочие цилиндры под воздействием высокого давления даже тогда, когда мотор работает при минимальных нагрузках.

Несмотря на то, что аккумуляторная система подачи топлива не уступает традиционным системам по ремонтопригодности, а местами её превосходит, тут крайне важно использовать максимально качественное горючее. То есть TDI лучше заправлять на проверенных АЗС.

Можно выделить несколько технологических особенностей этих двигателей, которые выделяют их на фоне конкурентов и позволяют говорить о некоторых уникальных, нестандартных или нетипичных решениях.

  1. Поскольку инжектор объединили с топливным насосом, система позволяет всесторонне контролировать механизм впрыска горючего. В итоге это привело к повышению крутящего момента, плавности и эластичности хода вне зависимости от текущего режима работы двигателя.
  2. Когда в двигателе происходит процесс сгорания солярки, это не сопровождается серьёзными ударными нагрузками, что происходит на многих аналогах. Тем самым удаётся обеспечить низкий уровень шума в работе силового агрегата.
  3. TDI характеризуются очень низкой концентрацией оксида азота в вырабатываемом выхлопе. Это объясняет достаточно адекватный уровень токсичности, чего многие другие дизельные моторы добиться не могут. Среди конкурентов именно TDI заслуженно и справедливо считается самым экологичным.

Подобные особенности выводят двигатель на лидирующие позиции. Это очень востребованный на рынке мотор, который во многом оправдывает свою стоимость.

По цене это не самый доступный дизельный двигатель. Потому фактор стоимости иногда отпугивает потенциальных покупателей. Чтобы убедиться в справедливости и правильности своего выбора, следует дополнительно изучить мотор и обязательно познакомиться с его потенциальными неисправностями.

Если подводить какой-то итог, то TDI справедливо можно назвать мощными, бесшумными, экологичными моторами, которые минимально загрязняют окружающую среду. Не удивительно, что в Европе наблюдается повышенный спрос на автомобили, оснащённые такими моторами.

Фактор надёжности

Тот факт, что речь идёт о дизельном силовом агрегате с турбонаддувом заставляет некоторых автолюбителей усомниться в факторе надёжности этих двигателей. Якобы из-за турбины существенно снижается долговечность и срок службы агрегата.

Но в действительности всё обстоит несколько иначе. Именно за счёт системы турбонаддува моторы TDI обладают превосходными показателями мощности при небольшом рабочем объёме. Также это повлекло за собой заметное увеличение коэффициента полезного действия.

Рассматриваемые дизельные двигатели можно справедливо называть надёжными. Всё напрямую зависит от конкретных условий эксплуатации и непосредственно от отношения автовладельца к своему транспортному средству.

Чтобы надёжность двигателя действительно подвела, нужно регулярно заправлять машину на дешёвых автозаправочных станциях, где от дизельного горючего только цена и название. То есть именно качество солярки наиболее сильно влияет на работоспособность и исправность TDI.

Если же автомобилист будет выбирать хорошие заправки, заливать проверенное и качественное топливо, а также соблюдать стандартные предписания по своевременному обслуживанию, что нужно делать с абсолютно любым двигателем, то в определённых случаях жизнеспособность TDI сможет достичь 1 миллиона километров пробега. Причём это не фантазии и не показатели при абсолютно идеальных условиях.

Чтобы TDI не подводил, и автовладелец всегда мог рассчитывать на работоспособность и надёжность своего турбодизеля, достаточно знать 3 основных слабых места мотора:

  • низкокачественное топливо;
  • топливные форсунки;
  • турбокомпрессор.

Относительно качества солярки мы разобрались. Тут всё просто и очевидно. Заливайте хорошее топливо, и проблем будет минимум.

Что же касается такого слабого места как форсунки, их работоспособность и жизненный цикл самым непосредственным образом связан с первым пунктом, то есть с качеством горючего. Если заливать достойную солярку, поддерживая в хорошем общем состоянии топливную систему, форсунки смогут прослужить долго и надёжно. При необходимости их можно поменять. Процедура не самая сложная и не особо дорогая, если автовладелец решит обратиться за помощью в автосервис.

Отдельного внимания заслуживает турбина или турбокомпрессор, используемый на TDI для повышения мощности, производительности и эффективности. Турбина всегда выступает слабым местом на любом моторе с турбонагнетателем, поскольку её ресурс заметно меньше, чем ресурс самого двигателя.

Практика показывает, что в среднем турбина на TDI может верой и правдой прослужить от 120 до 160 тысяч километров. Затем требуется замена.

Учитывая скорость износа турбонагнетателя на многих двигателя конкурентов TDI, у разработки WAG очень достойные показатели. Этот ресурс выглядит вполне приемлемо и продолжительно как для турбомотора.

Тут важно понимать ещё один момент. Разработка двигателей и машин ведётся сейчас таким образом, что производители не рассчитывают на эксплуатацию в течение 15-20 лет. В Европе и США принято менять машины через 3-8 лет, поскольку они вырабатывают постепенно свой ресурс, ухудшаются показатели экологичности и пр. У нас же даже 10-15 лет эксплуатации считается нормой.

Тех же европейцев особо не беспокоит, что ресурс турбины составляет 160 тысяч километров. При достижении этого пробега машина отправляется в утиль или продаётся за рубеж. Купив такую машину и поменяв турбокомпрессор, на ней спокойно можно ездить ещё минимум 100-120 тысяч километров.

Уже понимая, что значит TDI, и что обозначают буквы в этой аббревиатуре, не лишним будет внимательнее изучить технические аспекты этих турбодизелей. И тогда вы сможете решить для себя, стоит ли покупать автомобили, под капотом которых стоят моторе, обозначенные буквами TDI.

Система впрыска топлива

Когда дизельные двигатели находились на самых ранних этапах своего развития, совместная работа топливного насоса (ТНВД) и механических форсунок позволяла добиться давления не более 40 бар.

Если брать современный дизель, он способен выдавать по 1600 бар и даже выше. Подобная тенденция роста давления объясняется тем, что на смесеобразование в дизелях даётся совсем немного времени.

Когда коленчатый вал вращается со скоростью около 2 тысяч оборотов в минуту, на создание смеси дизельного горючего и воздуха даётся буквально несколько миллисекунд. Чем выше скорость вращения вала, тем меньше этот временной отрезок.

Для создания однородной и качественной смеси требуется высокое давление. Если давление оказывается низким, смесь обладает плохим качеством, не полностью сгорает, из-за чего падает КПД и растёт токсичность выхлопа.

В старых дизелях ответственным за давление узлом выступал ТНВД, работающий в тандеме с механическими форсунками. Современные дизельные моторы оснащаются специальной системой, которая носит название Common Rail.

Если ТНВД просто может создавать давление в магистрали, то пьезоэлектрические форсунки в системе TDI могут подавать (впрыскивать) строго определённый объём топлива в цилиндры за крайне малый временной промежуток. Время впрыска и образования топливовоздушной смеси занимает буквально 0,2 миллисекунды и даже меньше. Соответствующие команды подаются через блок управления.

Фактически вся суть развития технологии дизельных двигателей напрямую связана с увеличения давления впрыска горючего и повышение эффективности функционирования турбонагнетателя.

Система турбонаддува в TDI

Ошибочно считать, что эффективная работа системы турбонаддува влияет только на динамику автомобиля. На деле она оказывает непосредственное влияние на столь важные характеристики как экологичность и экономичность.

Чтобы турбонаддув работал максимально эффективно и правильно, требуется широкий диапазон функционирования. Именно поэтому в TDI используется система с изменяемой геометрией турбины.

Если сравнивать с обычной турбиной, то конструкция с изменяемой геометрией позволяет регулировать направление и величину потока отработанного газа. Подобная особенность способствует заметному увеличению частоты вращения турбины в зависимости от конкретного режима работы мотора. Турбокомпрессор при этом получает повышенную производительность.

То есть в TDI реализован принцип, по которому в двигателе всегда создаётся оптимальное давление на всех режимах и оборотах двигателя. С помощью нагнетателя фактически удаётся дозировать энергию потока отработанного газа.

Тут стоит выделить несколько нюансов, во многом объясняющих преимущества системы турбонаддува в моторах TDI.

  1. Когда двигатель работает на низких оборотах, скорость потока выхлопа также небольшая. Находясь в таком режиме, направляющие турбинные лопатки зачастую закрыты, что позволяет создавать максимальное малое сечение в канале. Когда небольшой объём газа проходит по такому каналу, он способен эффективно раскручивать турбину и стимулировать более быстрое вращение компрессорного колеса. Так и получается, что при низких оборотах производительность турбокомпрессора всё равно остаётся высокой.
  2. При резком нажатии на педаль газа в обычной турбине появляется провал, который называют турбоямой. То есть задерживается отклик двигателя на нажатую педаль акселератора, и прирост мощности происходит не моментально, а с паузой. Это объясняется тем, что турбонаддув инерционный, и имеющегося потока газа не хватает при резком увеличении частоты вращения коленвала. Но поскольку в TDI используется турбина с изменяемой геометрией, направляющие лопатки поворачиваются с некоторой задержкой. Тем самым удаётся поддерживать высокое давления наддува. Это фактически избавляет мотор от провалов. Эффект турбоямы для TDI почти неактуален.
  3. В процессе езды на высоких и максимальных оборотах, отработавший газ обладает максимальной энергией. Чтобы не допустить избыточное давление турбонаддува, лопатки поворачиваются определённым образом. Тем самым большой и мощный поток газа следует по широкому каналу с большим поперечным сечением.

У TDI отмечается относительно небольшой ресурс турбины. Но тому есть логическое объяснение. Здесь применяется турбина с изменяемой геометрией. А потому при работе компрессор вращается со скоростью до 200 тысяч оборотов в минуту, параллельно взаимодействуя с потоками воздуха от выхлопа, температура которого может достигать 1000 градусов Цельсия.

Именно эти механические и температурные нагрузки, а также некоторые конструктивные особенности TDI приводят к износу. В результате требуется ремонт или полная замена изношенного турбокомпрессора.

Как избежать неисправностей

Если вы планируете эксплуатировать автомобиль, оснащённый двигателем TDI, более 5 лет с момента его выпуска, то предотвратить износ турбокомпрессора даже при огромном желании не получится. У системы есть свой ресурс, который ограничивается максимум на 200 тысячах километров. Когда пробег превысит это значение, компрессор придётся менять.

Но для современного автомобиля ресурс в 200 тысяч уже неплохо. Ведь тут речь идёт только о турбокомпрессоре, в то время как сам турбодизель вполне может прожить около 1 миллиона километров.

Зная слабые места TDI, которыми выступают форсунки, турбина и зависимость от качества дизельного топлива, серьёзные неисправности можно предотвратить. Для этого нужно придерживаться нескольких простых правил.

  1. Вовремя меняйте масло. Моторное масло используйте только в соответствии с требованиями автопроизводителя, и заливайте его с указанной периодичностью. Учитывая погодные и дорожные условия нашей страны, от рекомендуемого в руководстве по эксплуатации периода замены стоит отнять хотя бы 20%, и менять масло немного чаще. Это позволит поддерживать работоспособность турбомотора, качественно смазывать и охлаждать внутренние детали и трущиеся поверхности. Тем самым продлевается срок службы и минимизируются потенциальные неисправности.
  2. Обязательно меняйте воздушный фильтр. На работу турбины и всего двигателя сильно влияет качество очистки воздуха. Чтобы не накапливать большое количество мусора, старайтесь периодически проверять состояние воздушного фильтра. При сильном засорении не рекомендуется пытаться его чистить. Лучшим решением будет замена. К тому же расходник далеко не самый дорогой, и больших затрат подобная замена за собой не повлечёт.
  3. Проверяйте давление наддува. Это можно делать при плановом ТО, а также при замене расходников в рамках посещения автосервиса. Хотя некоторым не составит большого труда проверить давление в системе турбонаддува своими руками. Подобная диагностика позволит вовремя выявить возможные проблемы с турбиной, выполнить некоторые ремонтные работы и продлить срок службы компрессора. Если же турбина практически износилась и её ресурс подходит к концу, придётся её менять полностью. Удовольствие не самое дешёвое, но зато TDI сможет прослужить ещё минимум несколько лет без каких-либо серьёзных и дорогостоящих неисправностей.
  4. Заправляйтесь на проверенных АЗС качественным дизтопливом. Рекомендация может показаться банальной и очевидной, но именно это правило чаще всего игнорируют отечественные владельцы автомобилей с турбомоторами TDI. А ведь топливо является главной причиной всех проблем и неисправностей, связанных с объективно превосходным дизельным двигателем. Не жалея деньги на более дорогую, на чистую и безопасную солярку, вы существенно сэкономить на ремонте и обслуживании своего TDI.

При всех своих достоинствах, конструкция TDI не позволяет выполнять целый ряд ремонтных работ своими силами. Рисковать и вмешиваться в конструкцию турбодизеля без соответствующих навыков, опыта и знаний не рекомендуется. Обслуживаться лучше на специализированных автосервисах, где прекрасно знакомы со всеми нюансами TDI и смогут качественно провести не только диагностику, но и ремонтные работы.

Моторы TDI стали настоящим прорывом в мире дизельных силовых установок. Причём на достигнутом успехе разработчики не останавливаются. Им принадлежат знаковые рекорды в плане экономичности и экологичности. Хотя такие двигатели несколько повышают стартовую стоимость автомобиля, это превосходная альтернатива не только обычным дизелям, но и современных бензиновым двигателям. Потому порой лучше заплатить больше, но получить под капотом мотор с аббревиатурой TDI.

Турбонаддув двигателя TDI – особенности конструкции, принцип работы


Главная  » 
Впускная система » Турбонаддув » Турбонаддув двигателя TDI

Двигатель TDI (Turbocharged Direct Injection, дословно — турбонагнетатель и непосредственный впрыск) является современным дизельным двигателем с турбонаддувом. Двигатель разработан концерном Volkswagen, а название TDI является зарегистрированным товарным знаком.

Турбоанддув двигателя TDI обеспечивает высокую динамику автомобиля, экономичность и экологическую безопасность.

Для создания оптимального давления наддува в широком диапазоне скоростных режимов в конструкции двигателя используется турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины. Турбокомпрессор имеет два общепринятых названия, которые используются разными производителями:

  1. VGT, Variable Geometry Turbocharger (дословно – турбокомпрессор с изменяемой геометрией) применяет BorgWarner;

  2. VNT, Variable Nozzle Turbine (дословно – турбина с переменным соплом) применяет Garrett.

В отличие от обычного турбокомпрессора турбонагнетатель с изменяемой геометрией может регулировать направление и величину потока отработавших газов, чем достигается оптимальная частота вращения турбины и соответственно производительность компрессора.

VNT-турбина объединяет направляющие лопатки, механизм управления и вакуумный привод. Направляющие лопатки предназначены для изменения скорости и направления потока отработавших газов за счет изменения величины сечения канала. Они поворачиваются на определенный угол вокруг свой оси.

Поворот лопаток производится с помощью механизма управления. Механизм состоит из кольца и рычага. Срабатывание механизма управления обеспечивает вакуумный привод, воздействующий через тягу на рычаг управления. Работа вакуумного привода регулируется клапаном ограничения давления наддува, подключенным к системе управления двигателем.

Клапан ограничения давления наддува срабатывает в зависимости от величины давления наддува, измеряемой двумя датчиками: датчиком давления наддува и датчиком температуры воздуха на впуске.

Принцип работы наддува двигателя TDI

При работе системы наддува двигателя TDI обеспечивается оптимальное давление воздуха в широком диапазоне частоты вращения двигателя. Это достигается за счет регулирования энергии потока отработавших газов.

При низких оборотах двигателя энергия отработавших газов невелика. Для эффективного ее использования направляющие лопатки находятся в закрытом положении, при котором площадь канала отработавших газов наименьшая. За счет малой площади сечения поток отработавших газов усиливается и заставляет турбину вращаться быстрее. Соответственно быстрее вращается компрессорное колесо, а производительность турбокомпрессора увеличивается.

При резком увеличении оборотов двигателя, вследствие инерционности системы, энергии отработавших газов становиться недостаточно. Поэтому для прохождения «турбоямы» лопатки поворачиваются с некоторой задержкой, чем достигается оптимальное давление наддува.

На высоких оборотах двигателя энергия отработавших газов максимальная. Для предотвращения избыточного давления наддува лопатки поворачиваются на максимальный угол, обеспечивая наибольшую площадь поперечного сечения канала.

 

 

Узнайте, почему вам стоит приобрести TDI Volkswagen

Перейти к основному содержанию