Technologie zdvojeného přeplňování
TSI od automobilky Volkswagen přináší
významný pokrok ve snaze o zvyšování
celkové účinnosti pístových spalovacích
motorů. Vyšší účinnost, která se v praxi
projevuje zejména nárůstem objemového
výkonu a snížením exhalací, byla
vždy hlavní snahou všech automobilových
vývojářů. Koncern VW se technickému
rozvoji spalovacích motorů systematicky
věnuje již dlouhá leta a dosáhl
na tomto poli celé řady významných
úspěchů. Pokroková technologie zdvojeného
vstřikování je jen logickým
vyústěním mnohaletého vývoje.
Motory se zdvojeným vstřikováním
TSI navazují na osvědčené agregáty
VW, označované zkratkami TDI, FSI
a Turbo FSI. Za celosvětově známými
většinou třípísmennými synonymy se
ukrývají osvědčené vznětové či benzínové
motory VW, které si získaly oblibu
díky nebývale vysokému točivému
momentu a neobyčejně hospodárnému
provozu. Všechny tři zmíněné agregáty
(TDI, FSI i Turbo FSI) mají jedno
společné: využívají technologii přímého
vstřikování paliva, ať již nafty nebo
benzínu. Jako první začaly přímý vstřik
využívat přeplňované motory TDI. Tyto
sportovně laděné diesely se zrodily
v roce 1993 a díky své ekonomičnosti
i dosahovaným parametrům urychlily
rozvoj použití vznětových motorů
v osobních vozech v Evropě. O několik
let později rozšířil Volkswagen technologii
přímého vstřiku (FSI) rovněž
do sféry do sféry zážehových motorů.
První benzínový motor FSI debutoval
v roce 2000. Zanedlouho poté, v roce
2004, byl veřejnosti poprvé představen
ještě výkonnější zážehový motor s označením
Turbo FSI (ve voze Golf GTI).
Šlo tehdy o vůbec první přeplňovaný
zážehový motor s přímým vstřikováním
benzínu. Zatím posledním přírůstkem
do rodiny agregátů s přímým vstřikem
je zážehový motor TSI vybavený zdvojeným
přeplňováním.
Přeplňování spalovacích motorů je
velmi efektivní cestou jak dosáhnout
vyšších výkonů, nižší spotřeby a čistšího
výfuku. Nejrozšířenějším systémem
sloužícím k přeplňování spalovacích
motorů je v současnosti turbodmychadlo.
Přes všechny své klady má však
běžné turbodmychadlo jednu velkou slabinu:
při malém točivém momentu, při
nízkém výkonu motoru či nízkých otáčkách
nedokáží výfukové plyny dostatečně
roztáčet turbosoustrojí a dmychadlo
nedokáže vyvinout dostatečný plnicí
přetlak v sacím potrubí motoru.
Aby eliminovali tento nedostatek,
připravili konstruktéři automobilky
Volkswagen systém zdvojeného
přeplňování, označovaný také jako
twincharger. Twincharger funguje
na principu dvou za sebou řazených
systémů přeplňování: klasického turbodmychadla
(poháněného výfukovými
plyny) a tzv. Rootsova kompresoru,
který je poháněn mechanicky.
Twincharger zcela eliminuje problém
nízkého plnicího tlaku v malých otáčkách,
neboť dokáže (prakticky již od
volnoběžných otáček) přeplňovat spalovací
prostory pomocí mechanicky
poháněného kompresoru. Ve vyšších
otáčkách pak funkci pomocného kompresoru
opět přebírá turbodmychadlo
a kompresor se (od mechanického
pohonu) odpojuje pomocí elektronicky
řízené magnetické spojky. Díky
tomu neodebírá kompresor spalovacímu
motoru část výkonu a šetří tedy
palivo.
1390 CM3 TSI = 170 KONÍ A 240 NM
Základem motorizace TSI je zážehový
čtyřválec objemu 1,4 l (1390 cm3),
který se díky zdvojenému přeplňování
vyrovná svou dynamikou atmosférickému
motoru o objemu 2,3 l. Točivý
moment agregátu FSI vrcholí na hodnotě
240 Nm při 1750 ot.min-1 a svou
maximální hodnotu si zachovává až do
4500 ot.min-1! Nejvyšší výkon agregátu
FSI je 125 kW (170 k). Existuje rovněž
mírnější verze motoru 1.4 TSI, která je
naladěna na výkon 103 kW (140 k).
Motor je vybaven čtyřventilovou
hlavou, má vrtání 76,5 mm a zdvih
75,6 mm, při rozteči válců 82 mm.
Hlavním cílem při vývoji TSI byla
konstrukce nového, velmi tuhého bloku
válců z šedé litiny, schopného trvale
odolávat maximálním spalovacím
tlakům až 13 MPa (130 bar). U TSI
jsou poprvé použity vysokotlaké vstřikovací
trysky se 6 otvory. Podobně
jako u atmosférického motoru FSI je
vstřikovač umístěn na vstupní straně
mezi plnicím kanálem a rovinou těsnění
hlavy. Množství vstřikovaného
paliva, které by mělo zajistit maximální
výkon v rozsahu od volnoběhu
až do maximálních otáček, vyžaduje
dokonalé rozptýlení vstřikované
dávky. Aby se dosáhlo dokonalejšího
rozptýlení paliva, byl maximální vstřikovací
tlak zvýšen až na 15 MPa (150
bar). Díky technologii FSI mohlo být
také dosaženo kompresního poměru
10:1, což je na přeplňovaný motor
značně vysoká hodnota.
Maximální plnicí tlak twinchargeru
je asi 0,25 MPa (2,5 bar) při 1500
ot.min-1. K udržení dostatečného plnicího
přetlaku musí kompresor pracovat
asi do 2400 ot.min-1. Turbodmychadlo
je zase konstruováno tak, aby
vykazovalo maximální účinnost při
nejvyšších výkonech. Tím je zajištěno
dokonalé plnění motoru pomocí turba
i ve středních otáčkách. Vzájemným
sladěním činnosti obou systémů
(turbodmychadla a kompresoru) se
podařilo zcela potlačit tzv. turboefekt.
Po dosažení asi 3500 ot.min-1 již není
mechanický kompresor vůbec potřebný
a požadovaný plnicí tlak zajišťuje
pouze turbodmychadlo - a to i dynamicky
při přechodu od částečného
zatížení k plnému.
Motor 1.4 TSI Twincharger si již nyní
mohou zákazníci objednávat do vozů
VW Golf, Golf Plus a VW Jetta (obě
výkonové verze 125 i 103 kW), a také
do modelu Touran (k dispozici je pouze
verze 103 kW).
