TDI двигатель: что это такое. В чем разница дизельных двигателей HDI, TDI, SDI? Что такое cdi и 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.

Сокращенное название дизельного двигателя TDI расшифровывается как Turbocharged Direct Injection. Творение инженеров-конструкторов компании Volkswagen на автомобильном концерне.

Разработка данного двигателя началась в далекие 70-е годы. На наименование TDI концерн имеет исключительные права, поскольку название защищено патентом, поэтому всегда можно без ошибок определить происхождение таких двигателей.

На весь дочерний ряд автомобилей немецкого происхождения устанавливают такие силовые агрегаты, независимо от типа транспортного средства, в которые входят микроавтобусы, грузовики, легковые автомобили и джипы.

Двигателями TDI вправе распоряжаться и некоторые другие компании, с которыми у Volkswagen подписан договор на сотрудничество. Для понимания необходимо охарактеризовать данный силовой агрегат.

Общий анализ двигателей TDI

Основными характеризующими достоинствами таких двигателей, на которые нужно обратить внимание являются:

– экологичность;

– экономичность;

– компактность;

– мощность.

Все эти положительные характеристики появились не сразу. Даже после пришествия на рынок Audi 80 с двигателем TDI преобладание таких характеристик двигателя не наблюдалось. Только после кропотливой работы и различного вида доработок в 1989 году производители выпустили мощный турбодизель, который совершенно не уступал бензиновым двигателям.

Эксперты подтверждают, что двигатели TDI являются лучшими в современное время. Их результативность определена из пропорции исходной мощности и крутящего момента на 1 объема цилиндра и израсходованного топлива.

Функции турбины с изменяемой геометрией

Наряду с системой прямого впрыска главным неоспоримым достоинством мотора составляет турбонаддув изменяемой геометрии, это делает такие двигатели конкурентоспособными не только среди дизельных, но и бензиновых моторов.

В данном турбонагнетателе распределение и показатели отработанного газового потока подчиняются регулировке. За счет этого можно добиться нужной скорости вращения турбины, что позитивно воздействует на производительность. такой возможности лишена.

Если рассматривать турбину VNT, то в ее конструкции предусмотрены направляющие лопатки, система управления и вакуумный привод. При движении вокруг своей оси лопатки находятся в положении нужного угла, и за счет этого изменяется сечение канала. На основании этого появляется возможность корректировки скорости и вектора выхлопов.

Управляющий механизм всегда держит под контролем поворот лопаток. Он оснащен кольцом и рычагом, который воспринимает влияние вакуумного привода, регулируемого независимой тягой.

Клапан является управлением привода, и несет ответственность за перемену давления наддува при помощи сигналов, которые приходят от температурного сенсора и сенсора давления наддува.

Дозатор энергии отработанного потока представляет собой своего рода турбину на TDI двигателе. Дозатор обеспечивает необходимое давление воздуха при любых условиях работы двигателя.

Технические различия TDI

Заслуживающий уважения КПД и экономичный расход топлива показывает на AUDI v12. За счет повышенного давления на впрыске, которое достигает 2050 бар, наблюдается высокая эффективность установки. Если сравнивать с другими моделями, то их показатели не превышают 1350 бар.

Всем известно, что . По сигналу электронного блока управления пьезоэлектрические форсунки производят дозированный впрыск при затратах по времени менее чем 0,2 мс.

Аккумуляторная система подачи Common rail осуществила путь повышения эффективности дизелей. Благодаря которой механизм впрыскивания становится независимым от угла поворота коленвала и рабочего режима мотора.

Под повышенным давлением при работе с незначительными нагрузками создаются предпосылки для впрыскивания топлива в цилиндр. По сравнению с простой системой подачи топлива, система Common rail превосходит ее по ремонтопригодности. Ее наличие требует от качества горючего повышенных требований, в чем простая система проигрывает.

По числу нетипичных особенностей моторов TDI можно скорректировать несколько моментов:

Комплексный контроль устройства топливного впрыска зародился благодаря связыванию инжектора с насосом. За счет этого при модифицировании рабочего режима повысился крутящий момент.

Высокие ударные нагрузки отсутствуют при сгорании топлива, это связано с низким уровнем шума двигателя.

В выхлопах концентрация оксида азота невысокая. В связи с этим показатель токсичности является приемлемым, что не скажешь о других типах двигателей. В среде себе подобных данный агрегат по праву считается наиболее экологичным.

Неисправности TDI двигателей

Показатель надежности двигателей TDI достаточно высок, как говорят данные специализированных ресурсов. При правильном качественно организованном обслуживании его можно эксплуатировать миллионы километров.

Степень надежности современных компрессоров также возросла и порой достигает не менее ресурса самого двигателя. 150-200 тыс. км пробега- это средний ресурс большинства турбин.

Такой ресурс достигается за счет высокой температуры отработанных газов, которая может достигать 1000 градусов, а также большой частотой вращения, которая приближается к двумстам тысячам оборотов в минуту.

От исправности системы питания и от качества топлива напрямую зависит ресурс форсунок, что является недостатком.

Наиболее значимые меры, которые продлят жизнь слабым звеньям TDI:

– своевременная смена масла;

– периодическая смена воздушного фильтра;

– систематическая диагностика давления наддува.

Двигатели Turbocharged Direct Injection достаточно сложны при самостоятельном обслуживании, поэтому рекомендуется всегда обращаться в специализированные автосервисы.

Подведение итогов

Дизельному двигателю получилось подняться на совершенно новую ступень, благодаря разработкам и решениям инженеров. Рекорд поставлен по экономичности двигателей TDI. На 1-ом полном топливном баке модель Audi 100 TDI совершила пробег в размере 4814.4 километра

Средний расход топлива составлял 1.7 л на 100 км, а средняя скорость движения составила 60 км/ч. Моторы TDI, одерживают лидерство по сравнению с бензиновыми не только в городе, но и на гоночных соревнованиях. Регулярно одерживающая победы дизельная Audi R10 TDI даже на самых сложных трассах.

При безошибочном подборе и своевременной замене моторного масла, при грамотной эксплуатации и конечно используя специализированный сервис, мотор TDI проживет долгую беззаботную жизнь. При соблюдении простейших мер и условий данные моторы сохранят свою работоспособность многие тысячи километров.

Впервые конструкция двигателя, функционирующего на основании принципа самовоспламенения топлива под действием разогретого при сжатии воздуха, была запатентована Рудольфом Дизелем в 1892 году. Дебютные двигатели были приспособлены для работы на растительных маслах и легких продуктах нефти, а в 1898 году они уже могли работать на сырой нефти. Производители пассажирских автомобилей обратили внимание на дизельные двигатели только в 70-е годы 20 века, когда значительно выросли цены на топливо.

Преимущества дизельного двигателя

С тех времен дизельные двигатели значительно усовершенствовались и удачно используются в различных комплектациях автомобилей. Многие автолюбители предпочитают «дизели» обычным бензиновым двигателям, поскольку первые более экономичны (расходуют до 30 % меньше топлива, которое в разы дешевле различных видов бензинов) и обладают более высоким крутящим моментом. И это даже при том, что автомобили, оснащаемые «дизелями» имеют гораздо большую стоимость. Да и сами двигатели обладают увеличенным весом и размером за счет того, что призваны выдерживать колоссальные нагрузки.

Характеристики дизельных двигателей TDI и CDI

На сегодняшний момент известна масса видов дизельных двигателей. Однако если вы намерены сделать выбор между такими агрегатами, как TDI и CDI, заранее следует сравнить их характеристики, чтобы принять правильное решение и получить в итоге именно то, что нужно.

Двигатель TDI (Turbocharged Direct Injection) был разработан немецкой компанией Volkswagen. Его основной отличительной чертой, помимо непосредственного впрыска, является наличие турбонагнетателя с изменяемой геометрией турбин. Система в целом гарантирует оптимизированное наполнение цилиндров, высокоэффективное сжигание топлива, экономичность и экологическую безопасность. Турбонаддув TDI-мотора координирует энергию потока отработавших газов и тем самым обеспечивает необходимое давление воздуха в обширном диапазоне частоты вращения двигателя.

Такие моторы считаются в достаточной мере надежными и непритязательными в использовании. При этом они обладают одной неприятной особенностью. Дело в том, что турбина TDI при высокой температуре эксплуатации (а она у потока отработавших газов составляет до 1000°C) и внушительной частоте вращения (примерно 200 тыс. оборотов в минуту) имеет небольшой ресурс, всего около 150 тыс. км пробега автомобиля. А вот сам двигатель может выдержать и до 1 млн. км.

«Дизель» CDI (Common Rail Diesel Injection) – результат работы концерна Mercedes-Benz. В нем впервые была применена инновационная система впрыска Common Rail. Она позволила значительно уменьшить расход топлива, а мощность была увеличена практически на 40 %. Стоит отметить, что CDI-моторы требуют значительных затрат в сервисном обслуживании, однако при достигнутом низком уровне износа деталей ремонт необходим гораздо реже. Казалось бы, система совершенна, но этот двигатель может быть чувствителен к некачественному топливу.

Впрочем, современные дизельные двигатели на самом деле мало чем отличаются, за исключением некоторых незначительных моментов. Так что однозначно ответить на вопрос, какой же в действительности двигатель лучше, нельзя. Необходимо руководствоваться собственными потребностями, вкусами и предпочтениями. Но сам по себе выбор дизельного двигателя – это уже однозначно правильное решение.

Дизельный двигатель TDI (аббревиатура расшифровывается как Turbocharged Direct Injection) – детище инженеров автомобильного концерна Volkswagen, работа над созданием которого началась в 70-х годах ХХ ст. Само название TDI – защищенная патентом торговая марка, на которую у концерна есть исключительные права, а значит, происхождение двигателя по такой надписи можно определить безошибочно.

Подобные силовые агрегаты устанавливаются на весь дочерний ряд немецкого автомобильного гиганта, будь то легковые автомобили, грузовики, джипы, микроавтобусы. Также TDI-двигателями располагают некоторые модели компаний, с которыми «Фольксваген» какое-то время сотрудничал. Разберемся подробнее, что такое TDI двигатель? В чем его плюсы и так ли он надежен и перспективен?

Среди выявленных достоинств силовой установки образца Turbocharged Direct Injection нельзя не обратить внимания на следующее:

• мощность;
• экономичность;
• компактность;
• экологичность.

Этот набор определился не сразу и даже не после появления на рынке в 1980 г. Audi 80 с TDI под капотом, а лишь после многочисленных доработок и улучшений, что привело к запуску в серию в 1989 г. нового мощного турбодизеля, во многом не уступающего бензиновым агрегатам.

Специалисты признают, что TDI – один из лучших современных дизелей, эффективность которого определяется исходя из соотношения исходной мощности и крутящего момента на единицу объема цилиндра и расходованного топлива.

Роль турбины с изменяемой геометрией

Главным достоинством двигателя наряду с системой прямого впрыска является турбонаддув изменяемой геометрии, что и делает этот тип двигателей конкурентным не только в родственных кругах, но и в бензиновых. В таком турбонагнетателе направление и параметры отработанного газового потока поддаются регулировке, благодаря чему удается достичь наиболее подходящей скорости вращения турбины, а это очень положительно сказывается на производительности. В обычной турбине подобная возможность не предусмотрена.

Турбина образца VNT, к примеру, оснащена направляющими лопатками, вакуумным приводом и системой управления. Двигаясь вокруг собственной оси лопатки занимают положение под нужным углом, меняя таким образом сечение канала. Это и позволяет корректировать скорость и вектор выхлопов.

Поворот лопаток находится под контролем управляющего механизма, оснащенного кольцом и рычагом, воспринимающим воздействие вакуумного привода, регулируемого отдельной тягой. В свою очередь привод управляется клапаном, входящим в ЭБУ двигателя и реагирующим на изменения давления наддува благодаря сигналам, поступающим от температурного сенсора (на впуске) и сенсора давления наддува.

В общем, турбина на TDI – своего рода дозатор энергии отработанного потока, обеспечивающий нужное давление воздуха в любом режиме работы двигателя.

Технологические отличия TDI

TDI экономно расходует топливо и показывает заслуживающий уважения КПД. Стоит отметить высокую эффективность установки за счет повышенного давления на впрыске, достигающего 2050 бар, и это при том, что модели-аналоги показывают лишь 1350 бар. Как известно, ТНВД отвечает за поддержку общего давления в магистрали, а пьезоэлектрические форсунки по сигналу электронного блока управления осуществляют строго дозированный впрыск, затрачивая на это меньше чем 0,2 мс.

Значимым шагом на пути повышения эффективности дизелей стало внедрение системы Common rail (аккумуляторная система подачи), благодаря которой снимается зависимость механизма впрыскивания от угла поворота коленвала и рабочего режима двигателя. Так создаются условия для впрыскивания топлива в цилиндр под высоким давлением при работе с небольшими нагрузками. Хотя система Common rail по ремонтопригодности превосходит обычную систему подачи топлива, её наличие заставляет предъявлять к качеству горючего особые требования, в чем традиционной системе она несколько проигрывает.

К числу нетипичных особенностей моторов TDI можно отнести три момента:

• Благодаря объединению инжектора с насосом удалось обеспечить всесторонний контроль механизма топливного впрыска, что повысило крутящий момент и функциональную эластичность при изменении рабочего режима.
• Сгорание топлива не сопровождается высокими ударными нагрузками, поэтому шумность двигателя низкая.
• Концентрация оксида азота в выхлопах невысокая, что объясняет приемлемый показатель токсичности, что для других типов двигателей остается проблемой. Данный силовой агрегат в среде себе подобных по праву признан наиболее экологичным.

Проблемы TDI двигателей

Согласно данным специализированных ресурсов показатель надежности TDI достаточно высок и при правильно организованном обслуживании он выдержит и миллион километров. Наиболее современные компрессоры также выросли в надежности и порой «живут» не меньше самого двигателя. Однако в среднем срок службы большинства турбин ограничивается 150-200 тыс. км пробега. Эта закономерность объясняется высокой температурой отработанных газов, достигающей 1000℃, и значительной частотой вращения, приближенной к 200 тыс. об/мин.

Еще одна уязвимость – это форсунки, ресурс которых находится в прямой зависимости от качества топлива и исправности системы питания.

Чтобы продлить жизнь наиболее слабых звеньев TDI следуют помнить о некоторых важных мерах:

• своевременная замена масла;
• своевременная замена воздушного фильтра;
• регулярная диагностика давления наддува.

Остается добавить, что поскольку двигатели Turbocharged Direct Injection для самостоятельного обслуживания достаточно сложны, правильным решением будет обращение к услугам специализированных сервисов.

Использовались лишь на коммерческом транспорте. Такие моторы на легковушках - настоящая диковинка для российских автолюбителей. Ранее зарубежные производители (в том числе и VAG) официально и не поставляли такие моторы на отечественный рынок. Но сейчас стали появляться легковушки и кроссоверы от «Фольксвагена» с двигателем TDI. Что это такое? Рассмотрим в нашей статье.

Характеристика

Сперва отметим, что моторы с такой аббревиатурой встречаются не только на «Фольксвагенах».

Эти агрегаты есть и у «Ауди». Двигатели TDI - это моторы с турбированным дизельным впрыском (отсюда и аббревиатура). Также эти агрегаты отличаются непосредственной подачей топлива «Коммон Рейл».

Особенности

Главная особенность - это турбина, которой оснащается двигатель TDI. механизм, который обеспечивает принудительную подачу воздуха, увеличивая тем самым крутящий момент и мощность мотора. Но в отличие от других двигателей, 2.0 TDI имеет особую конструкцию турбины - с изменяемой геометрией. Чем она отличается от обычных компрессоров? Такая конструкция позволяет регулировать величину и направление потока отработавших газов. Это дает существенный прирост в мощности и высокую топливную экономичность. Так, с двух литров объема можно получить до 170 лошадиных сил мощности. А благодаря системе непосредственного впрыска расход топлива составляет порядка 5,5 литра в смешанном цикле.

Некоторые двигатели TDI в «Фольксвагене» оснащаются турбиной типа VNT.

Данная аббревиатура означает, что это компрессор с переменным соплом. Поставщиком таких турбин для «Фольксвагена» является «Гаррет». Конструкция данного узла предполагает наличие:

• Вакуумного привода.
• Механизма управления.
• Направляющих лопаток.

Последние созданы для изменения скорости потока отработавших газов. Это происходит за счет корректировки величины сечения канала. Так, лопатки могут проворачиваться вокруг своей оси на определенный угол. Это действие производится при помощи механизма управления. Он состоит из рычага и кольца. Срабатывание механизма обеспечивает вакуумный привод. Именно он воздействует на рычаг через специальную тягу. Вакуумный привод оснащен клапаном ограничения давления наддува. Он подключен к электронной системе управления двигателем. Механизм срабатывает от величины давления наддува и температуры воздуха на впуске.

TDI и «Ауди-ТТ»

ТТ - это одно из самых популярных купе от «Ауди». Ранее машина укомплектовывалась только бензиновыми силовыми установками. Дизельные агрегаты ранее считались «овощными» и обладали малой тягой. К тому же такому спортивному купе просто необходим был высокооборотистый мотор. Но после применения на «Ауди-ТТ» двигателя TDI все стереотипы развеялись.

Этот дизельный мотор обладал просто неимоверными характеристиками. При двух литрах рабочего объема он развивал 170 лошадиных сил мощности и целых 350 Нм крутящего момента. Это дало значительный прирост в динамике. До сотни машина разгонялась за 7 с половиной секунд. А максимальная скорость составляла 226 километров в час. И теперь самый главный момент - расход топлива. А потреблял данный агрегат на сотню всего 5,3 литра в смешанном режиме. Вы не поверите, но это и есть настоящие паспортные данные от завода-производителя.

Экологически чистый

Моторы линейки TDI держат лидирующие позиции на рынке уже 20 лет. На одном из них была реализована технология Clean Diesel. Она обеспечивает глубокую очистку выхлопных газов путем преобразования оксидов азота в водяной пар. Система уже реализована на практике и успешно используется в США с 2014 года. Мотор 3.0 TDI соответствует всем нормативам содержания вредных веществ в выхлопе. Выброс СО на один километр составляет всего 130 грамм.

В чем преимущества двигателя TDI?

Что это такое, мы уже выяснили. Теперь рассмотрим основные плюсы данных турбированных установок. Вообще, после вступления «Ауди» в концерн VAG, последний занял лидирующие позиции в списке производителей дизельных двигателей. Благодаря инновационным инженерным решениям, их двигатели отличаются:

• Высокой топливной экономичностью.
• Низким уровнем шума (практически не слышен на холостых).
• Высокими показателями динамики и крутящего момента.

Также данные силовые установки отвечают современным требованиям экологичности (стандарт выхлопов «Евро-6»). Существенный прирост мощности был достигнут благодаря особенной конструкции турбины. В отличие от других двигателей, от VAG способны работать под давлением 2 тысячи бар.

Современные аналоги выдают лишь 1300 Бар. Также в двигателях TDI инжектор объединен с насосом. Это позволяет обеспечить максимальный контроль над впрыском топлива.

Заключение

Итак, мы выяснили, какими особенностями обладает TDI-двигатель, что это такое и в чем его преимущества. На данный момент моторы TDI являются одними из самых мощных, бесшумных и безвредных для окружающей среды. Неудивительно, что они занимают лидирующие позиции на мировом рынке.