Моторы семейства TDI являются линейкой силовых агрегатов, которые производит немецкий автогигант Volkswagen. Дизельные двигатели, обозначенные аббревиатурой TDI (от англ. Turbocharged Direct Injection) представляют собой установки с турбокомпрессором и оборудованы системой непосредственного впрыска топлива. Указанные можно встретить на различных дизельных моделях автомобилей, производители которых входят в состав концерна WAG (Audi, Volkswagen, Skoda и т.д.)
Читайте в этой статье
История создания мотора TDI
Дизельный двигатель всегда привлекал различные компании своим нераскрытым до конца потенциалом. Основной задачей, которая ставилась перед инженерами, являлось превращение шумного, тихоходного и малооборотистого агрегата в такой мотор, который можно было бы с легкостью устанавливать в легковые авто. Результатом стало создание мощного, экономичного и экологичного дизеля, который по своим эксплуатационным характеристикам был максимально приближен к бензиновому силовому агрегату.
Первопроходцем в этом направлении стала компания Audi, которая в далеком 1980-м установила 1.6-литровый дизельный 54-сильный атмосферник под капот своей популярной модели Audi 80. Дальнейшее совершенствование и развитие технологий привело к тому, что уже в 1989 Audi первыми в мире наладили и запустили в массовое производство компактный, тяговитый и мощный турбодизельный двигатель, который получил широко известное сегодня обозначение TDI.
Первый TDI представлял собой дизельный двигатель с 5 цилиндрами, имел рабочий объем 2.5 литра, оснащался турбонаддувом с интеркулером (система промежуточного охлаждения нагнетаемого воздуха). Максимальная мощность этого мотора составляла 120 л.с. Показатель крутящего момента находился на отметке 256 Нм и достигался при выходе на 2250 об/ мин.
С момента появления на рынке данный силовой агрегат стал достаточно востребованным, так как представлял собой достойную альтернативу не только дизелям других производителей, но и вполне был способен составить конкуренцию моторам на бензине. TDI от Ауди обеспечивал прекрасную динамику, при этом расход топлива был существенно ниже по сравнению с другими аналогами.
Особенности и преимущества двигателя TDI
После вхождения Audi в состав WAG, концерн Volkswagen занял первые позиции в списке производителей дизельных двигателей. Инновационные инженерные решения и наработанные технологии производства обеспечили моторам TDI:
- низкий уровень шума при работе;
- высокий показатель крутящего момента;
- небольшой расход топлива;
- снижение токсичности отработавших газов;
Сегодня дизельный двигатель TDI сравнительно с аналогами имеет ряд преимуществ, среди которых отдельно выделяют топливную экономичность и . Одним из основных плюсов заслуженно считается более высокое давление впрыска сравнительно с производительностью других систем. Давление впрыска в моторах TDI находится на отметке 2050 бар, тогда как аналоги выдают всего 1350 бар.
В TDI инжектор объединен с насосом, что позволяет реализовать максимальный контроль над всеми процессами топливного впрыска. Такое решение обеспечивает двигателю TDI высокий крутящий момент, а также эластичную работу данного дизеля на разных режимах. Благодаря данной системе топливоподачи сам процесс сгорания дизтоплива в моторах ТДИ более равномерный и происходит «деликатно», то есть с минимальными ударными нагрузками. По этой причине существенно снизился уровень шума во время работы дизеля, а также упало содержание оксида азота в отработавших газах. Другими словами, дизельный TDI двигатель является мощным, тихим, наименее вредным для окружающей среды и самым экономичным мотором среди доступных на рынке дизельных силовых агрегатов.
Надежность дизельных TDI
Также в отдельных конструкциях систем питания дизельных ДВС можно встретить так называемые насос-форсунки. Это означает, что каждая инжекторная форсунка оборудована собственным насосом высокого давления. Получается, развитие дизельных технологий сегодня сводится к увеличению давления впрыска и максимальной эффективности работы системы турбонаддува. Так удается решить главные задачи: увеличить мощность и снизить уровень токсичности отработавших газов.
Турбонаддув TDI: турбина с изменяемой геометрией
От эффективности работы турбоанддува TDI в значительной мере зависит не только динамика, но и экономичность наряду с экологичностью. Правильное наддува воздуха должно быть реализовано в максимально широком диапазоне. По этой причине на моторы TDI ставится турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины.
Ведущие производители турбин в мире используют следующие названия:
- Турбина VGT (от англ. Variable Geometry Turbocharger, что означает турбокомпрессор с изменяемой геометрией). Производится BorgWarner.
- Турбокомпрессор для дизеля VNT (от англ. Variable Nozzle Turbine, что означает турбина с переменным соплом). Это название использует фирма Garrett.
Турбонагнетатель с изменяемой геометрией отличается от обычной турбины тем, что имеет возможность регулировки как направления, так и величины потока отработавших газов. Данная особенность позволяет добиться наиболее подходящей частоты вращения турбины применительно к конкретному режиму работы ДВС. Производительность компрессора в этом случае сильно повышается.
Например, турбина VNT имеет в основе конструкции специальные направляющие лопатки. Дополнительно имеется механизм управления, а также отмечено наличие вакуумного привода. Указанные лопатки турбины производят поворот на необходимый угол вокруг свой оси, тем самым способны менять скорость и направление потока выхлопа. Это происходит благодаря изменению величины сечения канала.
Механизм управления отвечает за поворот лопаток. Конструктивно механизм имеет кольцо и рычаг. На рычаг оказывает воздействие вакуумный привод, который управляет работой механизма посредством специальной тяги. Вакуумный привод управляется отдельным клапаном, который ограничивает давление наддува. Клапан является составным элементом электронной системы управления ДВС и срабатывает зависимо от показателей величины давления наддува. Эта величина измеряется отдельными датчиками:
- температурный датчик, который измеряет температуру воздуха на впуске;
- датчик давления наддува;
Другими словами, турбонаддув на TDI работает так, чтобы давление наддувочного воздуха всегда было оптимальным на разных оборотах двигателя. Фактически, турбина дозирует энергию потока отработавших газов.
- Как известно, на низких оборотах двигателя скорость потока (энергия) выхлопа является достаточно низкой. В таком режиме направляющие лопатки обычно закрыты, чем достигается минимальное сечение в канале. В результате прохождения через такой канал даже небольшое количество газов более эффективно крутит турбину, заставляя компрессорное колесо вращаться заметно быстрее. Получается, турбокомпрессор обеспечивает большую производительность на низких оборотах.
- Если водитель резко нажимает на газ, тогда у обычной турбины возникает эффект так называемой «турбоямы». Под турбоямой следует понимать задержку отклика на нажатие педали газа, то есть не моментальный прирост мощности, а подхват после небольшой паузы. Такая особенность обусловлена инерционностью системы турбонаддува, в результате чего потока газов оказывается недостаточно в момент резкого увеличения оборотов коленвала. В турбинах с изменяемой геометрией направляющие лопатки осуществляют свой поворот с определенной задержкой, что позволяет поддерживать нужное давление наддува и практически избавиться от турбоямы.
- При езде на высоких и приближенных к максимальным оборотах двигателя отработавшие газы имеют максимум энергии. Чтобы предотвратить создание избыточного давления наддува лопатки в турбинах с изменяемой геометрией поворачиваются так, чтобы мощный поток газов двигался по широкому каналу с наибольшим поперечным сечением.
В статье описаны положительные и отрицательные характеристики дизельных двигателей: 1.3 Multijet, 1.6 Multijet, 1.9 JTD/JTDm, 2.0 Multijet. Текст разбит на озаглавленные части.
Большая техническая сложность и дорогостоящие запасные части современных дизельных двигателей увеличивают цены ремонта, часто превращая тысячу в несколько тысяч рублей. Ко всему следует добавить наличие особенностей материалов, о которых говорят всё чаще и чаще в последние годы. Это является результатом сокращения бюджета и слепой погони за экономией. Для ремонта и диагностики, например измерения давления разрешенных газов может понадобится вакуумметр , приобрести который можно по ссылке.
Выпускает ли Fiat хорошие дизельные двигатели?
Двигатель 1.3 Multijet
Fiat имеет большой опыт в создании мощных дизельных двигателей. В конце концов, это Croma был первым автомобилем, который использовал дизель с непосредственным впрыском (на рынке с 1987 года), а модель 1.9 JTD (1997 год) – первый дизель с системой common rail. И насколько мотор Croma не был особенно успешным (очень громкий, входил в большую вибрацию) и не пользовался успехом на рынке, настолько двигатель 1.9 JTD был не только относительно спокойным, но и динамичным, очень экономным и, самое главное, выносливым. Много положительных отзывов собрал также появившийся вскоре после этого 5-цилиндровый двигатель 2.4 JTD. Оба двигателя проложили путь моделям, появившимся в последующие годы, например, малолитражному 1.3 Multijet. Этот двигатель хорошо работает в маленьких автомобилях. Хотя он достаточно сложный, обслуживание выполняется легко, и серьезные поломки редки. Слабые места? Не очень высокая прочность сцепления, чрезмерное растягивание цепи привода ГРМ (эффект динамического вождения), выход из строя турбины и клапана рециркуляции отработанных газов. Общая устойчивость хуже, чем, например, в группе 1.9 JTD/JTDm, но на фоне небольших малолитражных турбодизелей Fiat оценивают очень высоко. Двигатель 1.3 MJT использует не только автомобильная компания Fiat (Alfa Romeo, Fiat и Lancia), но и Opel в различных моделях (сегмент автомобилей A, B и C). Suzuki Swift и Ford K второго поколения – результат сотрудничества Кёльнского производителя и итальянского бренда (в К установлено много из компонентов Fiat 500, автомобиль сходит с той же производственной линии). Во всяком случае, турбодизели 1.9 и 2.0 попали не только в автомобили группы Fiat, но и в машины концерна GM (в основном Opel и Saab).
Двигатель 1.6 Multijet
Мотор 1.6 MJT можно рассматривать как улучшенную версию двигателя 1.9 MJT потому, что он редко ломается и использует меньше топлива. Наибольшие проблемы создаёт оборудование. Особенно следует контролировать работу системы рециркуляции отработанных газов (EGR). Если она выходит из строя, страдает фильтр DPF, который и так нельзя назвать сильной позицией модели. Случается утечка охлаждающей жидкости (как правило, выходит из строя термостат), а иногда может дойти до разрыва штифтов выпускного коллектора (вследствие длительной езды с неработающим фильтром DPF). В целом, однако, выносливый мотор, заслуживающий достойной оценки.
Двигатель 1.9 JTD/JTDm
Один из лучших дизелей с впрыском common rail (CR) за последние 15 лет! Действительно, к тихим он не принадлежит, и не является примером экономии (хотя и не слишком много сжигает топлива), но с точки зрения долговечности, затрат на техническое обслуживание и ремонт, выглядит очень прилично. Хорошим выбором является вариант на 120 лошадиных сил. Эта версия с 8-клапанной головкой характеризуется надежностью, простотой конструкции, недорогими запчастями (выгодные цены Fiat) и хорошей динамикой. Более мощные двигатели с головкой 16V (140, 150 и 170 лошадиных сил), как правило, создают некоторые проблемы в эксплуатации (например, выходят из строя заслонки во впускном коллекторе). К сожалению, всё труднее найти дизель 1.9 по разумной цене (с 2008 года его заменила версия 2-литрового).
Двигатель 2.0 Multijet
Кроме типичных недугов современных турбодизелей, 2.0 Multijet не имеет слишком много недостатков. Чаще всего возникают проблемы с: системой охлаждения (из-за повреждения насоса охлаждающей жидкости), системой рециркуляции отработанных газов, двухмассовым кругом, электроникой и турбокомпрессором (после больших пробегов). Тем не менее, большинство проблем создаёт сажевый фильтр. Список запчастей огромен, но, что интересно, легче будет владельцам Opel (в моделях концерна Fiat могут возникнуть проблемы, с наличием некоторых деталей). Примечание: варианты на 190 и 195 лошадиных сил с двумя турбинами будут немного дороже в обслуживании, чем версии, оснащенные одним турбонагнетателем. Среди имеющихся в настоящее время 2-литровых турбодизелей, этот является одним из самых интересных и занимает высокое место в рейтингах.
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:
- VGT , Variable Geometry Turbocharger (дословно – турбокомпрессор с изменяемой геометрией) применяет BorgWarner;
- 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.
MultiJet - общее название второго поколения турбодизельных двигателей, оснащенных системой непосредственного впрыска топлива Common-Rail. Что же представляют собой это поколение моторов, один из которых был признан «Двигателем года» в Европе?
Но немного истории. В 1986 году компания Fiat представила Croma JDi - один из первых в мире легковых автомобилей, оснащенных дизельным двигателем с непосредственным впрыском топлива. Это было знаковое событие в мире автостроения. Ведь подобный силовой агрегат, несмотря на свои преимущества (производительность, экономичность, высокий крутящий момент), долгое время абсолютно не ассоциировался с «легковушкой». Из-за сильных вибраций и шума эти моторы устанавливались исключительно на коммерческую и военную технику.
Борьбу с шумом и вибрациями дизельного двигателя можно было вести в двух направлениях. Первый - простой и очевидный путь: отгородить моторный отсек от салона автомобиля звукоизоляционными материалами и установить двигатель на специальных опорах, которые бы поглощали вибрацию.
Второй путь был гораздо более трудоемок и длителен. Необходимо было изменить рабочий процесс, протекающий в двигателе, и усовершенствовать конструкции системы непосредственного впрыска топлива. Но именно это непростое направление для движения вперед было выбрано инженерной группой Fiat. Только на усовершенствование дизельного двигателя Fiat Croma понадобилось более трех лет. И это с учетом активного участия в разработке проекта специалистов фирм Magneti Marelli и Elasis.
На следующем этапе к работам присоединились специалисты Bosch, одной из ведущих компаний в области систем топливоподачи дизельных двигателей. Целых четыре года ушло на подготовку производства, и лишь в 1994 году дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива системы UniJet начали устанавливаться на автомобили компаний, входящих в Fiat Group.
Позднее стало ясно, что, несмотря на свои выдающиеся характеристики, дизельные двигатели Unijet - всего лишь промежуточный этап куда более амбициозной программы итальянского автоконцерна. В Fiat понимали, что без кардинального улучшения потребительских качеств - увеличения мощности и динамических характеристик, снижения расхода топлива и токсичности выхлопа - дизеля Unijet безнадежно устареют уже через 7-8 лет. Поэтому искали новую оригинальную идею - ею стала разработка революционной системы топливоотдачи аккумуляторного типа Common-Rail, которая была представлена в 1997 году. И только предложенный в том же году компанией Mitsubishi первый в мире бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива не позволил разработке Fiat Group стать лучшей новацией в области автомобилестроения.
И все же не менее выдающаяся инновация Fiat не осталась неиспользованной. Первый двигатель системы Common-Rail с низким уровнем шумов и вибраций (уровень был сопоставим с бензиновыми двигателями), имеющий большой запас мощности был установлен на автомобиле Alfa Romeo 156JTD. Новые моторы значительно превосходили по многим показателям дизеля, оснащенные предварительной камерой сгорания, поэтому вскоре двигатели с Сommon-Rail стали устанавливаться на все модели концерна Fiat. Показатели динамики улучшились на 12% с одновременным снижением расхода топлива до 15%. Это были отличные показатели!
Несмотря на это, двигатель JTD не был безупречным с технической точки зрения. Применяемая в нем двухклапанная система газораспределения не давала возможности раскрыться всем преимуществам технологии Common-Rail. Ведь электронное управление впрыском системы Common-Rail позволяет многократно дробить фазу впрыска горючего. А в дизельном двигателе JTD таких фаз было всего две. При первом «пилотном» впрыске небольшого количества топлива происходил разогрев камеры сгорания и она подготавливалась к приему основной части горючего. Но большее дробление фазы впрыска дало бы возможность увеличить мягкость и чистоту сгорания топлива, и, как результат, получить улучшение мощностных, экономических и экологических показателей двигателя.
В 2002 году, по прошествии 5 лет кропотливого труда, на Парижском автосалоне инженерной группой Fiat был презентован уже 16-клапанный дизельный двигатель 1,9JTD с системой непосредственного впрыска топлива Multijet, основанной на принципе Common-Rail.
В системе Multijet также используется электронное управление топливными форсунками, но программное обеспечение позволяет разделять общий впрыск на большое количество частей. Это позволяет достичь более малошумного сгорания, сокращения вредных выбросов и повышения рабочих характеристик. При этом количество этапов впрыска определяется результатами контроля температуры и давления внутри камеры сгорания и режимом работы двигателя (холодный запуск, интенсивный разгон и др.).
Следующим этапом развития Multijet стал силовой агрегат 1,3Mjet, в 2005 году получивший титул «Международный двигатель года» в категории двигателей объемом от 1,0л до 1,4л. Главным преимуществом этого дизельного двигателя является чрезвычайно компактный размер. Конструкторам Fiat удалось разместить 1248см3 рабочего объема в габаритах 46х50х65 см, при том что двигатель оснащен системами рециркуляции выхлопных газов и турбонаддува с промежуточным охлаждением воздуха. Вместе с тем удалось еще более уменьшить уровень шума и вибрации, значительно снизить потребление топлива и уровень выброса вредных веществ.
Но останавливаться на достигнутом - не в привычках Fiat. Последовавшие в последнее время усовершенствования системы турбонаддува (в частности, появление турбокомпрессора с переменной геометрией) и системы рециркуляции выхлопных газов позволили в 2009 году представить еще более прогрессивную и инновационную топливную систему Multijet II.
Значительный опыт и высокий технический уровень Fiat Group в области разработки систем топливоотдачи, позволяет итальянскому концерну сегодня предлагать автомобили, которые оснащены востребованными в наше время экономичными и высокопроизводительными дизельными двигателями!
Сегодня экономичность можно назвать одним из наиболее важных и решающих факторов, из всех, которые влияют на покупку автомобиля. Это понятие включает в себя более экономный расход топлива и более длительный срок службы самого агрегата. И как всегда, при решении этого вопроса, на первый план выходит борьба между дизелем и бензином. При этом, можно отметить, что и один и второй вид двигателя имеют достаточное количество плюсов и минусов. В то же время, можно отметить, что именно двигатель дизельного типа дает возможность уменьшить расход топлива на 25-50%, а срок их жизни более длителен, нежели срок жизни бензиновых агрегатов.
Так что же лучше дизель или бензин?
Прежде всего, стоит отметить, что популярность дизельных агрегатов в России намного меньше, чем их популярность в Европе. Хотя поклонники таких двигателей однозначно есть, а их число постоянно растет. Спрос на дизель в Европе достаточно большой и по этой причине, европейские автомобильные концерны постоянно совершенствуют двигатели такого типа. Такое стремление к улучшению стало причиной того, что на рынке стали появляться дизели, которые имеют некоторые отличия в конструкции. Самыми известными среди них можно назвать модели с аббревиатурами HDI, TDI, SDI. Поэтому в данной статье мы постараемся разобраться, чем именно эти модели отличаются друг от друга?
Если говорить о маркировке, то буквы DI обозначают, что в данной модели используется система, работы которой основана на непосредственном впрыске топлива в камеру сгорания. Принцип работы такой системы основан на том, что форсунки имеют общий канал, в который и поступает топливо под достаточно высоким давлением. Аббревиатура HDI и SDI обозначает отсутствие турбонаддува, то есть данные дизели можно назвать приборами атмосферного типа. В свою очередь, модели с маркировкой TDI отличаются наличием турбонаддува, что в значительной степени влияет на увеличение КПД двигателя.
Дизельный двигатель HDI
Дизельные двигатели, которые обозначаются этой аббревиатурой, представляют собой разработку одного из автомобильных гигантов, концерна PSA Peugeot Citroen. Эти силовые агрегаты, в своей работе используют систему Common Rail. Эта система, которой характерен прямой впрыск топлива в камеру сгорания, обеспечила возможность уменьшить расход топлива на 15%, увеличить мощность на 40%, а также снизить показатели шума на 10дБ. Дизельные двигатели HDI отличаются более длительным сроком службы. Таким образом, можно отметить, что выполнение диагностики на СТО может проводиться исходя из расчета один раз на 30 тыс.км. Кроме того, можно отметить, что ремень ГРМ, а также ремни навесных агрегатов не перестают функционировать на протяжении всего срока службы двигателя.
Дизельный двигатель ТDI
Как уже упоминалось ранее, дизельный двигатель ТDI использует в своей работе турбонаддув, который обеспечивает возможность наращивания мощности. При этом, показатели экономичности остаются на высоком уровне, а чистота выхлопа всегда полностью соответствует стандартам. Впервые такие модели двигателей стал использовать в работе концерн Volkswagen. Модели такого типа отличаются надежностью и неприхотливостью в работе. Единственным недостатком дизельных двигателей TDI можно назвать небольшой ресурс турбины, который рассчитан на 150 тыс. км. А вот сам двигатель имеет ресурс в один миллион километров.
Двигатель SDI
Тем, кого не прельщает перспектива дорогостоящего ремонта можно порекомендовать обратить внимание на двигатели модели SDI. Эта модификация силовых агрегатов отличается большой устойчивостью к пробегам, а также надежностью, которая обеспечивается простотой конструкции.
На сегодняшний день можно отметить, что работа технологий HDI, TDI, SDI основывается на системе Common Trail третьего поколения, которое отличается использованием пьезоэлектрических инжекторов, которые дают возможность более точно производить впрыскивание и повышают давление подачи топлива. В принципе считается, что все двигатели, которые имеют такую маркировку, имеют немного отличий, а их символика представляет собой определитель производительности силовых агрегатов. Именно поэтому выделить лидера из этих трех наименований довольно трудно. Единственный вывод, который можно сделать, этот признать факт того, что выбор дизеля оправдан и перспективен.