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TSI (Motorentechnik)
Markenbezeichnung für eine Technik von Verbrennungsmotoren Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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TSI (Abkürzung für Twincharged oder Turbocharged Stratified Injection) ist die Markenbezeichnung für aufgeladene Ottomotoren (Benzinmotor) beim Automobilkonzern Volkswagen. Das Ziel dieser Technik ist, Motoren mit kleinerem Hubraum, welche gegenüber Motoren mit größerem Hubraum einen Verbrauchsvorteil haben sollen, mit mehr Leistung und höherem Drehmoment zu versehen: Ein direkteinspritzender Ottomotor wird dabei mit einem Abgasturbolader oder zwei verschiedenen Ladern aufgeladen.[1][2] Der erste TSI-Motor war im Jahr 2005 ein doppelt aufgeladener 1,4-Liter-Motor. Im Mai 2015 wurde die neue Generation des sogenannten W12 als TSI vorgestellt.[3] Diese Motorentechnik wird bei Audi ausschließlich als TFSI (Abkürzung für Turbo Fuel Stratified Injection) bezeichnet. Das technische Äquivalent zum TSI beim Dieselmotor wird als TDI bezeichnet.
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Twincharged Stratified Injection
Zusammenfassung
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Bei der Twincharged Stratified Injection kommen zwei Lader zum Einsatz. Der erste ist ein mechanischer Drehkolbenlader (Kompressor) im Schraubenverdichter-Prinzip[4] arbeitend, der im unteren Drehzahlbereich (bereits ab Leerlaufdrehzahl) die angesaugte Luft verdichtet. Ab einer Drehzahl von etwa 2000/min steuert dann eine Regelklappe die Beteiligung des Kompressors an der Aufladung. Zusätzlich beginnt hier die Verdichtung durch den zweiten Lader, einen Abgasturbolader, der ab etwa 3500/min alleine die Aufladung des Motors übernimmt. Der Kompressor wird dann über eine Magnetkupplung abgetrennt.
Mit dieser Technik entfallen die größten Nachteile der beiden Lader:
- Das „Turboloch“ des Abgasturboladers in den unteren Drehzahlen wird durch den Einsatz des Kompressors überbrückt.
- Der Kompressor wird bei höheren Drehzahlen von der Kurbelwelle getrennt und entzieht dem Motor somit keine Leistung mehr.
In ähnlicher Form wurde die kombinierte Aufladung eines Benzinmotors durch Kompressor und Turbolader bereits in den 1980er-Jahren in den 200 Serienfahrzeugen des Gruppe-B-Rallyefahrzeuges Lancia Delta S4 eingesetzt.
Die doppelt aufgeladenen TSI-Aggregate von Volkswagen entwickeln aus einem Liter Hubraum bis zu 98 kW (133 PS). Zum Einsatz kamen 2012 mehrere Versionen für verschiedene Modelle:
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Turbocharged Stratified Injection
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Während VW unter der Motorenbezeichnung TSI ursprünglich nur die oben genannten doppelt aufgeladenen Motoren verkaufte (Twincharged Stratified Injection), werden seit Modelljahr 2008 kontinuierlich auch die bisherigen nur turbogeladenen Motoren mit Benzindirekteinspritzung als Turbocharged Stratified Injection (TSI) weitergeführt.[1][2] Ebenso basieren neuere Motoren auf einer neuen Grundmotorkonstruktion, die unter anderem über eine Steuerkette anstatt eines Zahnriemens sowie eine volumenstromgeregelte Ölpumpe verfügen.
Da VW nicht mehr am Schichtladeprinzip festhält, sind die Kürzel TSI bzw. TFSI nur noch Markennamen.[1][2] So wurden zuvor bereits die Saugmotoren 1.6 FSI und 2.0 FSI Ende 2005 von Schichtladung im Teillastbetrieb auf konventionellen Homogenbetrieb umgestellt. Damit entfiel auch der zuvor nötige Stickoxidespeicherkatalysator.
Seit 2007 wird als Einstiegsmotor ebenfalls ein 1,4-l-Motor mit dieser TSI-Technik angeboten. Durch die Leistung von 90/92 kW (122/125 PS) und maximal 200 Nm Drehmoment konnte auf eine zusätzliche Aufladung mittels Kompressor verzichtet werden. Eine zusätzliche Besonderheit dieses Motors ist der in das Saugrohr integrierte Ladeluftkühler. Ebenso wurde der Motorblock den Leistungsverhältnissen angepasst und im Gewicht optimiert sowie ein kleinerer Turbolader eingebaut. Ein weiterer Downsizing-Schritt folgte Ende 2009 mit dem 1,2-l-TSI-Motor (77 kW/105 PS),[5] der seit 2010 auch mit 63 kW (86 PS) erhältlich ist.[6]
Ab 2012 werden im Rahmen der Strategie des modularen Querbaukastens die bisherigen TSI-Motoren bis hin zum 1,4-l-TSI-Motor grundlegend modifiziert.[7] Die Motoren der neuen Baureihe EA211 sind leichter (beim 1,4-Liter-TSI um 22 kg) und durchgängiger modularisiert. Im Vergleich zur Vorgängerbaureihe EA111 wird anstatt der Steuerkette ein Zahnriemen verwendet. Das Kurbelgehäuse besteht aus Aluminiumdruckguss und nicht mehr aus Grauguss. Eine besondere Neuerung ist die Möglichkeit der Zylinderabschaltung der beiden mittleren Zylinder beim 1,4-l-Motor.[8] Weitere Merkmale des modular aufgebauten Motors sind ein im Zylinderkopfdeckel integriertes Ventiltriebsmodul (iVM) mit variabler Ventilsteuerung der Einlassventile (beim 1,4-l-TSI mit 103 kW auch die Auslassventile), ein im Zylinderkopf integrierter wassergekühlter Abgaskrümmer, sowie eine Zweikreiskühlung.
Im Mai 2016 stellte Volkswagen den VW EA211 evo vor; zunächst mit 1,5 l Hubraum (von vormals 1,4 l). Bei ihm werden das Miller-Brennverfahren, was auch Grund für die Hubraumerhöhung ist, und Zylinderabschaltung eingesetzt. Der Einspritzdruck liegt bei 350 bar. Weiter wird ein Turbolader mit verstellbaren Schaufeln verwendet.[9]
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TSI und TFSI als Kompressoraufladung
2008 erschien unter der Bezeichnung TFSI auch ein 3-Liter-V6-Motor mit Kompressoraufladung (Schraubenverdichter). Dieser wird seit 2010 als TSI auch für das Hybrid-Modell der neuen Generation des VW Touareg eingesetzt. Durch diese Aufladevariante bietet das Aggregat ein vergleichbar hohes Drehmoment wie ein Saugmotor mit größerem Hubraum bei zugleich niedrigerem Verbrauch.
Ölabstreifring-Problematik – Ölverbrauch
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Im Laufe des Betriebs und während der Produktion der 1,8- und 2,0-Liter-TFSI- und TSI-Motoren des VAG-Konzern der Jahre 2008 bis 2011[10] wurden massive Ölverbrauchsproblematiken bekannt, die sich auf falsch konstruierte Kolbenringe zurückführen ließen. Es handelt sich dabei um den unteren Ölabstreifring, der mit mikroskopisch kleinen Bohrlöchern zur Ölrückführung versehen wurde. Diese verkoken während des Betriebs und setzen sich zu. Dadurch kommt es zu Abdichtungsproblemen, wodurch Motoröl am Kolben vorbei in den Brennraum gelangt und verbrannt wird. Die Problematik ist in Werkstattkreisen bekannt und kann nur durch einen Austausch der Kolben und Kolbenringe behoben werden.[11] Man geht davon aus, dass das LongLife-Ölwechselintervall mitverantwortlich ist. Fahrzeuge ohne Kolbenringumbau sind im Allgemeinen ebenfalls mit einer latenten Ölverbrauchsproblematik behaftet. Umgebaute Motoren wurden komplett zerlegt - das Getriebe wurde demontiert, der Motor geöffnet, die Kolben gezogen und mit einer speziellen Nut und den aktuellen Ölabstreifringen mit Wellenmuster in neue oder die vorhandenen Kolben integriert. Im Zuge dieser Arbeiten wird üblicherweise der komplette Steuerkettentrieb durch ein verstärktes Neuteilset ersetzt.[12]
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Darstellung der Varianten
Von außen sind die Motoren an der VW-typischen Farbgebung zu erkennen. Grundsätzlich gilt: Gibt es in einem Modell TSI-Motoren mit unterschiedlicher Leistung bei gleichem Hubraum, so ist bei dem Fahrzeug mit geringerer Leistung keiner der Buchstaben rot gefärbt. Das Modell mit dem leistungsstärkeren Motor hat den Buchstaben „I“ in roter Farbe am Heck.
Beispiele:
Beim 90-kW-TSI-Motor mit 1,4 Litern Hubraum, der in verschiedenen VW-Modellen erhältlich ist, ist das „I“ rot eingefärbt. Der stärkere 118-kW-TSI trägt das „S“ und das „I“ in roter Farbe auf der Heckklappe (Eine Ausnahme bilden jedoch das Golf VI Cabriolet und der Tiguan, hier sind alle Buchstaben rot). Beim 2,0 Liter großen TSI-Motor mit 125 kW ist das „I“ rot und beim 147 kW bzw. 155 kW sind stets die „SI“-Buchstaben rot eingefärbt.
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Einzelnachweise
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