Tak zmieniają się silniki TSI. Nowy silnik, stare oznaczenie

Nie znaczy to jednak, że nic się nie zmienia w zakresie klasycznych silników spalinowych. Przeciwnie, konstrukcje te systematycznie ewoluują, tyle że... kierowcy nawet o tym nie wiedzą, bo nowe silniki noszą dokładnie takie same oznaczenia jak wycofywane z rynku.

Przykładem jest grupa Volkswagena z silnikami TSI. W 2012 roku niemiecki koncern rozpoczął wprowadzanie na rynek silników benzynowych z nowej rodziny EA211. Silniki z tej serii debiutowały wraz z rozpoczęciem produkcji VW Up!, jako silniki trzycylindrowe MPI. Następnie pojawiły się doładowane silniki 1.2 TSI (105 i 122 KM) oraz 1.4 TSI (140 KM). Nie mają one niemal nic wspólnego z oznaczanymi tak wcześniej jednostkami.

Nowe silniki serii EA211 charakteryzuje nowa pozycja wbudowania. W silnikach benzynowych poprzedniej serii EA111 "gorąca" strona wylotowa znajdowała się z przodu, a silniki były montowane z nachyleniem ku przodowi. Poprzez odwrócenie głowicy cylindrów w nowej generacji EA211, w związku z wprowadzeniem modularnej płyty podłogowej MQB, wylot spalin znajduje się po stronie przegrody czołowej (ściany między komorą silnika a kabiną pasażerską), tak jak w silnikach wysokoprężnych. Taka sama, jak w silnikach wysokoprężnych serii EA288, jest także pozycja wbudowania nowych silników benzynowych z pochyleniem 12 stopni do tyłu. Dzięki temu możliwe jest ujednolicenie układu wydechowego, wałów napędowych i pozycji wbudowania skrzyni biegów.

Seria EA211 to zupełnie nowa konstrukcja, z serii EA111 przejęty została jedynie odstęp cylindrów wynoszący 82 milimetry. Aby umożliwić ujednoliconą pozycję wbudowania w MQB wszystkich silników, inżynierowie odwrócili głowicę cylindrów silnika benzynowego, a jednocześnie zmienili jego pochylenie - teraz jest pochylony do tyłu. Silnik ten jest także bardzo zwarty, o czym świadczy skrócona o 50 mm długość montażowa. Oznacza to więcej przestrzeni w kabinie.

Blok silnika został wykonany z aluminium. Głównie dzięki temu nowe jednostki benzynowe ważą 112 lub 114 kilogramów. W przypadku 1.4 TSI masa zmniejszyła się w stosunku do silnika z żeliwa (EA111) o 22 kg.  Konstruktorzy silników zmniejszyli średnicę łożysk głównych wału korbowego w 1.4 TSI z 54 do 48 milimetrów, sam wał korbowy został "odchudzony" o 20 procent, a korbowody nawet o 25 procent. Lżejsze są także aluminiowe tłoki. Jaka będzie wytrzymałość tych "odchudzonych" elementów? Czas pokaże...

Podczas prac projektowych i konstrukcyjnych duży nacisk został położony także na kwestię zarządzania temperaturą. Aby optymalnie wykorzystać energię spalin podczas pracy przy rozgrzanym silniku, a z drugiej strony umożliwić jeszcze skuteczniejsze chłodzenie przy dużych obciążeniach, kolektor wydechowy nowych silników EA211 został całkowicie zintegrowany z głowicą cylindrów i zaopatrzony we własny płaszcz chłodzący. Ponadto inżynierowie zaprojektowali dwuobwodowy układ chłodzenia. Podczas gdy silnik podstawowy jest chłodzony wysokotemperaturowym obwodem chłodzącym z mechanicznie napędzaną pompą, obwód niskotemperaturowy, z pompą regulowaną elektrycznie w zależności od zapotrzebowania, opływa chłodnicę powietrza doładowującego i obudowę turbosprężarki. Do ogrzewania wnętrza wykorzystywany jest obwód głowicy cylindrów tak, że temperatura w kabinie, podobnie jak w silniku, rośnie bardzo szybko.

Oczywiście zintegrowanie głowicy z kolektorem wydechowym niesie określone kłopoty w przypadku konieczności naprawy czy wymiany jednego lub drugiego elementu...

W silnikach zastosowano niewielką turbosprężarkę. W efekcie obniżona została masa zespołu głowicy cylindrów i turbosprężarki. Chłodnica powietrza doładowującego w EA211 połączona jest z rurą dolotową z tworzywa sztucznego. Takie rozwiązanie znacznie przyspieszyło wzrost ciśnienia, co odbija się na prędkości reakcji na pedał gazu silników o niewielkiej - zgodnie z zasadą downsizingu - pojemności skokowej.

W nowych silnikach umieszczone na górze wałki rozrządu (DOHC) nie są napędzane łańcuchem (który w silnikach TSI zdążył zyskać złą sławę), lecz jednostopniowym mechanizmem z paskiem zębatym o niewielkim tarciu. Pasek ma szerokość 20 mm, a kołom nadano profil redukujący obciążenia.

Zaskakujące jest to, pasek ma mieć trwałość równą zakładanemu okresowi eksploatacji całego samochodu! Niestety, nie wiadomo, ile on wynosi...

Także sposób uruchamiania mechanizmu zaworowego przy użyciu popychaczy rolkowych i łożyska tocznego dla pierwszego, mocno obciążonego łożyska wałka korbowego pozwoliły zmniejszyć opory tarcia. Aby silnik zajmował możliwie jak najmniej miejsca, agregaty pomocnicze, jak pompa wody, kompresor klimatyzacji i prądnica zostały zamocowane bez dodatkowych wsporników bezpośrednio do silnika i miski olejowej i są napędzane przez pojedynczy pasek zębaty.

Aby obniżyć emisję i spalanie oraz poprawić moment w dolnym zakresie prędkości obrotowych, wałek zaworów dolotowych we wszystkich silnikach EA211 posiada regulację w zakresie 50 stopni kąta obrotu wału korbowego. W 1.4 TSI o mocy 140 KM dochodzi do tego także regulacja wałka rozrządu zaworów wylotowych. Pozwala ona na uzyskanie żądanego rozkładu faz rozrządu i jeszcze lepszej reakcji na pedał gazu przy niskich prędkościach obrotowych. Jednocześnie poprawia się także moment przy wysokich prędkościach obrotowych.

Maksymalne ciśnienie wtrysku nowych wariantów TSI (bezpośredni wtrysk) zostało podwyższone do 200 barów.  Przy projektowaniu kształtu komór spalania Volkswagen zwracał szczególną uwagę na minimalne natryskiwanie paliwa na ściany komory oraz na optymalne rozprzestrzenianie się płomienia.

Nowe silniki obecnie stają się standardem w całej grupie Volkswagena. Np. od czerwca trafią do wszystkich modeli Skody, zastępując wcześniej stosowane jednostki.