Mis on TDI mootor?

TDI perekonna mootorid on Saksa autohiiglase Volkswageni toodetud diiseljõuallikate sari. Diiselmootorid, mida tähistab lühend TDI (inglise keelest. Turbocharged Direct Injection), on turboülelaaduriga agregaadid ja varustatud kütuse otsesissepritsesüsteemiga. Neid sisepõlemismootoreid leidub erinevatel diiselautode mudelitel, mille tootjad kuuluvad WAG kontserni (Audi, Volkswagen, Skoda jt)

Soovitame lugeda ka artiklit, mis on EGR-süsteem. Sellest artiklist saate teada bensiini- ja diiselmootori heitgaasitagastussüsteemi eesmärgi ja tööpõhimõtete kohta.

Artikli sisu

• TDI mootori ajalugu
• TDI mootori omadused ja eelised
• Diiselmootori TDI töökindlus
• Kütuse sissepritse TDI mootorites
• Turboülelaaduriga TDI: muutuva geomeetriaga turbiin
• Summeerida

TDI mootori ajalugu

Diiselmootor on alati meelitanud erinevaid ettevõtteid oma kasutamata potentsiaaliga. Peamine ülesanne, mis inseneridele püstitati, oli mürarikka, madala kiirusega ja väikese kiirusega agregaadi muutmine selliseks mootoriks, mida saab hõlpsasti sõiduautodesse paigaldada. Tulemuseks oli võimas, ökonoomne ja keskkonnasõbralik diiselmootor, mis oma jõudluse poolest oli võimalikult lähedane bensiinimootoritele.

Teerajajaks selles suunas oli Audi, kes juba 1980. aastal paigaldas oma populaarse Audi 80 mudeli kapoti alla 1,6-liitrise 54-hobujõulise aspireeritud diiselmootori. lasi masstootmisse kompaktse, suure pöördemomendiga ja võimsa turbodiiselmootori, mis sai nimetus TDI, mis on tänapäeval laialt tuntud.

Esimene TDI oli 5-silindriline 2,5-liitrise töömahuga diiselmootor, mis oli varustatud vahejahutiga (õhu järeljahutussüsteem) turbolaaduriga. Selle mootori maksimaalne võimsus oli 120 hj. Pöördemomendi indikaator oli umbes 256 Nm ja see saavutati 2250 p/min juures.

Alates turule ilmumisest on see jõuallikas muutunud üsna populaarseks, kuna see oli väärt alternatiiv mitte ainult teiste tootjate diiselmootoritele, vaid oli ka üsna võimeline konkureerima bensiinimootoritega. Audi TDI tagas suurepärase dünaamika, samas kui kütusekulu oli võrreldes teiste analoogidega oluliselt väiksem.

TDI mootori omadused ja eelised

Pärast Audi liitumist WAG-ga tõusis Volkswageni kontsern diiselmootorite tootjate edetabelis esikohale. Uuenduslikud insenerilahendused ja end tõestanud tootmistehnoloogiad on pakkunud TDI mootoritele:

• madal müratase töö ajal;
• kõrge pöördemoment;
• madal kütusekulu;
• heitgaaside toksilisuse vähendamine;

Tänapäeval on TDI-diiselmootoril analoogidega võrreldes mitmeid eeliseid, mille hulgas on eraldi välja toodud kütusesäästlikkus ja efektiivsus. Üheks peamiseks eeliseks peetakse teenitult kõrgemat sissepritserõhku võrreldes teiste süsteemide jõudlusega. TDI-mootorite sissepritserõhk on umbes 2050 baari, samas kui analoogid annavad välja vaid 1350 baari.

TDI-s on pihusti integreeritud pumbaga, mis võimaldab maksimaalselt kontrollida kõiki kütuse sissepritseprotsesse. See lahendus tagab TDI-mootorile suure pöördemomendi, aga ka selle diiselmootori paindliku töö eri režiimides. Tänu sellele kütusevarustussüsteemile on diislikütuse põlemisprotsess TDI-mootorites ühtlasem ja toimub “delikaatselt”, st minimaalsete löökkoormustega. Sel põhjusel on diiselmootori töötamise ajal müratase oluliselt langenud, samuti on langenud lämmastikoksiidi sisaldus heitgaasides. Teisisõnu on TDI diiselmootor võimsaim, vaikseim, keskkonnasõbralikum ja ökonoomsem turul saadaolev diiselmootor.

Diiselmootori TDI töökindlus

Turboülelaaduri paigaldamine võimaldas diiselmootoril rohkem võimsust arendada, samuti tõusis diiselmootori kasutegur. Mis puutub TDI-mootoritesse, siis need mootorid on õige kasutamise korral üsna töökindlad. Nende sisepõlemismootorite töövõimet mõjutavad kõige tugevamalt kütuse kvaliteet ja õigeaegne hooldus. Nõuetekohase hoolduse korral võib mootor ise osutuda isegi "miljonäriks".

TDI nõrk koht on pihustid ja turbolaadur. Pihustite ressurss sõltub otseselt diislikütuse kvaliteedist ja diisli TDI toitesüsteemi üldisest seisukorrast. Turbiini kasutusiga võib varieeruda, keskmine ressurss on 120-160 tuhat km.

Kütuse sissepritse TDI mootorites

Diisel-sisepõlemismootorite väljatöötamise algfaasis oli rõhk süsteemis, mis hõlmab kõrgsurvekütusepumba olemasolu koos lihtsate mehaaniliste düüsidega, vaid 20-40 baari. Kaasaegse diiselmootori minimaalne rõhk on 1600 baari ja rohkem. Kalduvus kütuse sissepritse rõhu suurenemisele on tingitud asjaolust, et diiselmootorid eristuvad väga lühikese aja poolest, mis on ette nähtud segu moodustamise protsessiks.

Kui väntvõll pöörleb kiirusel 2000 p / min, siis eraldatakse osa diislikütuse õhuga segamiseks vaid 3-4 millisekundit. Väntvõlli kiiruse suurendamine vähendab seda ajavahemikku veelgi. Samuti on homogeense kütuse-õhu segu valmistamine võimalik ainult sissepritse rõhu suurendamisega. Madala rõhu korral on kütusesegu ebakvaliteetne, põlemisprotsessi iseloomustab madal efektiivsus. Tulemuseks on diisli heitgaaside suurenenud toksilisus ja madal efektiivsus.

Varem vastutas diiselmootori kütuse sissepritse eest kõrgsurvekütusepump, mis on ühendatud mehaaniliste pihustitega, tänapäeval paigaldatakse diiselmootoritele Common Rail süsteemid. Kuna diiselmootori põlemisprotsess on plahvatus, mis tekib diislikütuse osa kokkupuutel survetaktil kuumutatud õhuga, on sissepritseaeg väga piiratud.

Moodsa diiselmootori sissepritsepump loob lihtsalt rõhu ühisesse torusse ja TDI piesopihustid (piesoelektrilised pihustid) suudavad väga lühikese aja jooksul diiselmootori silindritesse süstida täpselt määratletud koguse diislikütust. (vähem kui 0,2 millisekundit) ECU käsul.

Ka mõnes diisel-sisepõlemismootorite toitesüsteemide konstruktsioonis leiate nn pumbapihustid. See tähendab, et iga sissepritseotsik on varustatud oma kõrgsurvepumbaga. Selgub, et diiseltehnoloogia areng taandub tänapäeval sissepritserõhu tõusule ja turboülelaadurisüsteemi maksimaalsele efektiivsusele. Seega on võimalik lahendada peamised ülesanded: suurendada võimsust ja vähendada heitgaaside toksilisuse taset.

Turboülelaaduriga TDI: muutuva geomeetriaga turbiin

TDI turboülelaaduri efektiivsus ei määra suuresti mitte ainult dünaamikat, vaid ka ökonoomsust koos keskkonnasõbralikkusega. Õige õhu sissevõtt tuleb rakendada võimalikult laias vahemikus. Sel põhjusel paigaldatakse TDI-mootoritele muutuva turbiinigeomeetriaga turboülelaadur.

Maailma juhtivad turbiinitootjad kasutavad järgmisi nimetusi:

• Turbiin VGT (inglise keelest. Variable Geometry Turbocharger, mis tähendab muutuva geomeetriaga turbolaadurit). Tootja BorgWarner.
• Turbolaadur diislile VNT (inglise keelest. Variable Nozzle Turbine, mis tähendab muutuva otsikuga turbiini). Seda nime kasutab Garrett.

Muutuva geomeetriaga turboülelaadur erineb tavapärasest turbiinist selle poolest, et sellel on võimalus reguleerida nii heitgaasi voolu suunda kui ka kogust. See funktsioon võimaldab teil saavutada sisepõlemismootori konkreetse töörežiimi jaoks kõige sobivama turbiini kiiruse. Kompressori jõudlus on sel juhul oluliselt suurenenud.

Näiteks VNT turbiin põhineb spetsiaalsetel juhtlabadel. Lisaks on olemas juhtimismehhanism ja märgitakse ka vaakumajami olemasolu. Nimetatud turbiinilabad pöörlevad vajaliku nurga all ümber oma telje, muutes seeläbi heitgaasivoolu kiirust ja suunda. Selle põhjuseks on kanali ristlõike muutus.

Juhtmehhanism vastutab terade pöörlemise eest. Struktuuriliselt on mehhanismil rõngas ja hoob. Kangi mõjutab vaakumajam, mis juhib mehhanismi tööd spetsiaalse tõukejõu kaudu. Vaakumajamit juhib eraldi klapp, mis piirab ülelaadimisrõhku. Klapp on sisepõlemismootori elektroonilise juhtimissüsteemi lahutamatu osa ja töötab sõltuvalt ülelaadimisrõhu väärtustest. Seda väärtust mõõdetakse eraldi anduritega:

• temperatuuriandur, mis mõõdab sissepuhkeõhu temperatuuri;
• rõhuandur;

Ehk siis TDI turboülelaadur töötab nii, et laadimisõhu rõhk on erinevatel mootoripööretel alati optimaalne. Tegelikult doseerib turbiin heitgaasivoolu energiat.

1. Nagu teada, on mootori madalatel pööretel heitgaasi voolukiirus (energia) üsna madal. Selles režiimis on juhtlabad tavaliselt suletud, mis saavutab kanali minimaalse ristlõike. Sellise kanali läbimise tulemusena pöörab isegi väike kogus gaase turbiini tõhusamalt, pannes kompressori ratta pöörlema ​​märgatavalt kiiremini. Selgub, et turbolaadur annab madalatel pööretel suurema jõudluse.
2. Kui juht vajutab järsult gaasi, siis tavapärasel turbiinil on nn "turbo lag" efekt. Turbo viivitust tuleks mõista kui gaasipedaali vajutamisele reageerimise viivitust, see tähendab mitte kohest võimsuse suurenemist, vaid kiirenemist pärast lühikest pausi. See omadus on tingitud turboülelaadimissüsteemi inertsist, mille tagajärjel on väntvõlli kiiruse järsu suurenemise ajal gaasivool ebapiisav. Muutuva geomeetriaga turbiinides pöörlevad juhtlabad teatud viivitusega, mis võimaldab säilitada soovitud ülelaadimisrõhku ja praktiliselt vabaneda turbo viivitusest.
3. Kõrgel ja maksimaalsele maksimaalsele pööretele lähedal sõites on heitgaasidel maksimaalne energia. Ülemäärase ületusrõhu tekke vältimiseks pööratakse muutuva geomeetriaga turbiinides labasid nii, et võimas gaasivool liigub mööda laia ja suurima ristlõikega kanalit.

Soovitame lugeda ka artiklit diiselturbiinide kasutusiga. Sellest artiklist saate teada selle seadme ressursi kohta võrreldes bensiini analoogidega ning saate ka võimaluse tutvuda peamiste näpunäidete ja soovitustega diiselmootori turbiini ressursi suurendamiseks.

Turboülelaaduri suhteliselt väike ressurss on tingitud sellest, et TDI-le on paigaldatud ainult muutuva geomeetriaga turbiinid. Turboülelaadur pöörleb mootori töötamise ajal kuni 200 tuhat pööret minutis ja suhtleb pidevalt 1000 kraadini Celsiuse järgi kuumutatud heitgaaside vooluga. Sellised termilised ja mehaanilised koormused ning nende turbiinide individuaalsed konstruktsiooniomadused toovad suhteliselt kiiresti kaasa vajaduse turbolaaduri parandamiseks või väljavahetamiseks.

Summeerida

Tänu Audi arendustele ja insenerilahendustele on diiselmootoril õnnestunud tõusta oma arengus uude etappi. TDI-mootorite kasutegur on omamoodi rekord. Audi 100 TDI mudel läbis 4814,4 kilomeetrit vaid ühe kütusepaagitäiega. Keskmine kiirus oli umbes 60 km/h, samas kui keskmine kütusekulu oli veidi üle 1,7 liitri 100 km kohta. Samuti tunglevad TDI mootorid bensiinimootoreid tihedalt mitte ainult tänavatel, vaid ka võistlusradadel. Suurepärane näide on diiselmootoriga Audi R10 TDI, mis võidab regulaarselt võite ka kõige raskematel radadel.

Lõpetuseks lisame, et nii TDI-mootori kui ka kõigi teiste mootorite pika eluea peamiseks tagatiseks on õige mootoriõli valik ja õigeaegne vahetus, pädev töö ja sõit kvaliteetse kütusega ning professionaalne teenindus. Nende tingimuste järgimine võimaldab mootoril ja muudel seotud süsteemidel töötada rohkem kui saja tuhande kilomeetri jooksul.