Der 1,4l TSI mit Doppelaufladung

[T-Quattro]

Golf GT TSI, der erste Twincharger

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Das weltweit erste Automobil mit einem TSI an Bord war der Golf GT. 125 kW / 170 PS Leistung und 240 Newtonmeter Drehmoment stehen beim „kleinen Bruder“ des Golf GTI 7,2 Litern Durchschnittsverbrauch gegenüber. Nach nur 7,9 Sekunden durcheilt der sportliche Golf aus dem Stand heraus die 100-km/h-Marke. Und bei 220 km/h ist die Höchstgeschwindigkeit erreicht. Serienmäßig kommt im Golf GT ein Sechsgang­schaltgetriebe zum Einsatz; auf Wunsch steht aber auch für diesen Volkswagen das technisch einzigartige Doppelkupplungsgetriebe DSG zur Verfügung. Auch der „große“ TSI kann darüber hinaus in Verbindung mit dem Jetta bestellt werden.

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Im Frühjahr 2007 wird dieser Motor zudem für den neuen Touran in das Angebot aufgenommen.

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Die Unterschiede in Leistung und Drehmoment werden allein durch unterschiedliche Software erreicht.

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Das technische Grundgerüst für den TSI bildet ein 1.390 cm3 großer Vierzylinder (EA111 1,4l FSI), dessen Dynamik dank Twincharger-Technologie der eines 2,5-Liter-Saug-Motors entspricht. Bereits ab 1.750 U/min entwickelt der TSI sein maximales Drehmoment, das konstant bis 4.500 U/min anliegt. Der sanft einsetzende und über weite Dreh­zahlen nicht nachlassende Schub – zuerst vom Kompressor entfacht und dann via Turbo ange­heizt – wird in dieser Form zur Zeit von keinem anderen Automobil­hersteller geboten.

TSI-Technologie im Detail

Die wirksamste Maßnahme zur Verbrauchsreduzierung stellt das sogenannte „Downsizing“ dar. Durch eine Reduzierung des Hubraums und damit geringeren Reibungsverlusten wird ein niedriger spezifischer Verbrauch und damit ein besserer Wirkungsgrad erreicht. Den Weg in die Zukunft weist dabei die Kombination von Kompressor und Turbolader. Der Kompressor kompensiert die für reine Turbobenziner typische Anfahrschwäche im unteren Drehzahlbereich, der Turbolader dagegen macht bei höheren Drehzahlen mächtig Dampf. Die Kombination beider Lader in Großserienmotoren ist weltweit einzigartig.

Als Einspritztechnik kam nur die FSI-Technologie in Frage, die Volkswagen mittlerweile in zahlreichen Modellreihen einsetzt. Durch die Erfahrungen, die die Motorentwickler mit dieser Einspritztechnik in den letzten Jahren gesammelt haben, war erkennbar geworden, dass sich FSI zusammen mit den zwei verschiedenen Aufladetechniken ideal ergänzt und eine zuvor nicht gekannte Effizienzsteigerung ermöglichen würde: Trotz deutlich besserer Fahrleistungen ergibt sich gegenüber einem vergleichbaren Saugmotor eine Verbrauchsreduzierung von rund 10 Prozent.

Das Basistriebwerk

Der 1,4-Liter-Motor ist ein Vierventil-Vierzylinder mit 1.390 cm3 Hubraum, einem Zylinderabstand von 82 Millimetern und einem Bohrung/Hub-Verhältnis von 76,5 zu 75,6 Millimetern. Die Schwerpunkte bei der Entwicklung des TSI lagen auf der Konstruktion eines neuen, hoch belastbaren Zylinderkurbelgehäuses aus Grauguss, um die hohen Spitzendrücke von bis zu 130 bar dauerhaft zu meistern. Darüber hinaus standen konstruktiv die Anordnung der Aufladeaggregate sowie der Kompressorantrieb im Zentrum der Entwicklung.

Modifizierte Einspritztechnik

Bei den TSI-Motoren kommt erstmals ein Mehrloch-Hochdruckein­spritzventil mit sechs Kraft­stoffaustrittsöffnungen zum Einsatz. Der Injektor ist wie bei den FSI-Saugmotoren auf der Einlass-Seite zwischen Einlass-Kanal und Zylinderkopfdichtungsebene angeord­net. Die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs – über das Spektrum von der Leerlaufdrehzahl bis zur hohen Drehzahl bei Abgabe der maximalen Leistung – erfordert eine hohe Spreizung in der Durchflussmenge der Injektoren. Um diesen großen Bereich in der Durchflussmenge darstellen zu können, wurde der maximale Einspritzdruck auf 150 bar angehoben. Zudem war es nur durch die FSI-Technologie möglich, ein für aufgeladene Motoren hohes Ver­dichtungsverhältnis von 10:1 zu erreichen.

Der Kompressor macht Druck von unten

Die Motorenentwickler wählten zur Steigerung des Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen einen mittels Riemen mechanisch angetriebe­nen Kompressor. Dabei handelt es sich um eine Ladereinheit, die auf dem Roots-Prinzip basiert. Eine Besonderheit des verwendeten Kompressors ist eine interne Übersetzungsstufe, die dem Synchroni­sations-Zahnradpaar vorgeschaltet ist und bereits bei niedrigen Motordrehzahlen eine hohe Kompressorförderleistung ermöglicht.
nähere Infos: http://www.tfsi-forum.de/viewtopic.php?f=105&t=129



Der Turbolader schaltet sich oben herum ein

Bei erhöhter Drehzahl setzt zusätzlich der Abgasturbolader (mit Wastegate-Regelung) ein. Dabei sind Kompressor und Abgasturbo­lader in Reihe geschaltet. Der Kompressor wird über eine Magnet­kupplung betätigt, die in ein Modul innerhalb der Wasserpumpe integriert ist. Eine Regelklappe sorgt dafür, dass die für den Betriebspunkt notwendige Frischluft zum Abgasturbolader oder zum Kompressor gelangt. Im reinen Abgasturboladerbetrieb ist die Regel­klappe geöffnet. Die Luft nimmt dann den von herkömmlichen Turbo-Motoren bekannten Weg über den Frontladeluftkühler und die Drosselklappe in das Saugrohr.
nähere Infos: http://www.tfsi-forum.de/viewtopic.php?f=105&t=167

Eine der großen Herausforderungen im Rahmen der Entwicklung war die bestmögliche Auslegung des Zusammenspiels der beiden in Reihe angeordneten Lader. Denn nur wenn sich der Kompressor und der Abgasturbolader optimal ergänzen, erreicht das Triebwerk den gewünscht gleichmäßigen Drehmomentverlauf. Und zwar über einen sehr weiten Drehzahlbereich und in Verbindung mit einer nie zuvor realisierten Effizienzsteigerung.

Die Kombination von Kompressor und Turbo macht es

Der maximale Ladedruck der Twincharger beträgt ca. 2,5 bar bei 1.500 U/min. Nur im Drehzahlbereich bis 2.400 U/min wird der Kompressor für die Erzeugung des erforderlichen Ladedrucks benötigt. Der Abgasturbolader ist auf einen optimalen Wirkungsgrad im oberen Leistungsbereich ausgelegt und stellt auch im mittleren Drehzahlbereich ausreichend Ladedruck zur Verfügung. Beim dynamischen Fahrbetrieb ist dieser im unteren Drehzahlbereich für die vorgegebenen Elastizitätsziele nicht ausreichend. Der TSI löst dieses Problem als weltweit einziger Motor mit dem Zuschalten des Kompressors. Folge: ein spontaner Ladedruckaufbau. Das Turboloch gilt durch die gegenseitige Ergänzung beider Systeme als abgeschafft. Spätestens ab einer Drehzahl von 3.500 U/min wird der Kompressor nicht mehr benötigt und der Abgasturbolader stellt in jedem Fall, also auch dynamisch beim Übergang vom Schub- in den Voll-Lastbetrieb, den gewünschten Ladedruck bereit.

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weitere Infos: http://www.tfsi-forum.de/viewforum.php?f=105

Quelle: VW

[T-Quattro]

Das die Entwicklung der, bereits im Ottomotorentechnik durch seinen hohen Wirkungsgrad Maßstab setzender, doppelaufgeladener TSI mit einen Mitteldruck von 21,7 bar weiter geht, zeigen eindrucksvoll die beiden Motoren in den 2009er Seat Modellen IBIZA FR und CUPRA.
nähere Infos: http://www.tfsi-forum.de/viewtopic.php?f=161&t=219