Introduzione
Prestazioni al massimo, consumi al minimo. È questa la formula che
sottende
i due quattro cilindri 1.4 TSI, con potenze di 170 e 140 CV, che equipaggiano
Golf, Golf Variant, Golf Plus, Jetta e Touran. Nel 2006 e nel 2007
sono stati premiati con il rinomato "Engine of the Year Award".
Volkswagen presenta ora il terzo motore TSI, questa volta con 122 cavalli.
Sarà impiegato entro l'anno sulla Golf e su altri modelli della gamma
Volkswagen.
Anche il nuovo motore TSI è prodotto nello stabilimento Volkswagen di Chemnitz.
Il nuovo motore turbo sostituirà il quattro cilindri 1.6 FSI 115 CV.
Vantaggi
del nuovo TSI: rispetto al 1.6 FSI offre una coppia incrementata quasi
del 30%, a un valore massimo di 200 Newtonmetri (a partire da 1.500 giri).
Già a 1.250 giri mette a disposizione l'80% del valore di coppia massima.
Ai bassi regimi il TSI si contraddistingue per incrementi di coppia che
arrivano addirittura al 66% rispetto al motore precedente. Nonostante il
netto miglioramento della caratteristica di coppia e di potenza è stato
possibile ridurre i valori di consumo nell'ordine del 6%.
Tra le misure efficaci per ridurre i consumi e incrementare le prestazioni
di un propulsore si classificano indubbiamente l'iniezione diretta di benzina,
la sovralimentazione e la riduzione della cilindrata. Mediante una
riduzione della cilindrata, e quindi delle dissipazioni per attrito nonché
delle perdite durante il ciclo di ricambio della carica, si ottengono un
consumo specifico più basso e un rendimento maggiore. La sovralimentazione
viene attuata, a seconda della gamma di potenza richiesta, usando in abbinamento
un turbocompressore e un compressore meccanico, oppure – come fatto per
il nuovo TSI – utilizzando solo un turbocompressore studiato appositamente.
Mettendo a disposizione 122 CV nell'ampia fascia di regime da 5.000 a 6.400
giri, il TSI si distingue per l'elevata coppia specifica di 144 Newtonmetri
che il motore eroga anche senza l'addizionale compressore volumetrico,
offrendo una marcata prontezza di risposta nella ripresa dai bassi regimi
e senza presentare fenomeni di ritardo del turbo. Analogamente ai motori
TDI, anche nei TSI la Volkswagen impiega la combinazione di sovralimentazione
e iniezione diretta per la preparazione della miscela combustibile. Anche
a questo riguardo, infatti, è risultato chiaramente che l'iniezione diretta
di benzina e la sovralimentazione si sposano perfettamente, permettendo
di ottenere incrementi d'efficienza mai raggiunti prima su motori a benzina.
Prestazioni al massimo, consumi al minimo.
È questa la formula che sottende i due quattro cilindri 1.4 TSI,
con potenze di 170 e 140 CV, che equipaggiano Golf, Golf Variant, Golf
Plus, Jetta e Touran. Nel 2006 e nel 2007 sono stati premiati con il
rinomato "Engine of the Year Award". Volkswagen presenta ora
il terzo motore TSI, questa volta con 122 cavalli. Sarà impiegato entro
l'anno sulla Golf e su altri modelli della gamma Volkswagen. Anche il nuovo
motore TSI è prodotto nello stabilimento Volkswagen di Chemnitz.
Il nuovo motore turbo sostituirà il quattro
cilindri 1.6 FSI 115 CV. Vantaggi del nuovo TSI: rispetto al 1.6 FSI
offre una coppia incrementata quasi del 30%, a un valore massimo di 200
Newtonmetri (a partire da 1.500 giri). Già a 1.250 giri mette a disposizione
l'80% del valore di coppia massima. Ai bassi regimi il TSI si contraddistingue
per incrementi di coppia che arrivano addirittura al 66% rispetto al motore
precedente. Nonostante il netto miglioramento della caratteristica di coppia
e di potenza è stato possibile ridurre i valori di consumo nell'ordine
del 6%.
Schema meccanico
Il 1.4 TSI è un motore della nuova generazione EA111, con 4 cilindri il
linea e 4 valvole per cilindro. Il motore ha 1.390 cm3 di cilindrata ed
è dotato di interasse cilindri pari a 82 mm, rapporto corsa/alesaggio di
75,6/76,5 mm, iniezione diretta di benzina, accensione gestita a mappatura
caratteristica con regolazione antidetonazione per ogni cilindro,
turbocompressore
e intercooler. Il nuovo TSI ha un rapporto di compressione relativamente
alto (10:1) per un motore turbo e richiede l'uso di benzina super senza
piombo (95 RON). La produzione dell'alta pressione ottimale nel sistema
d'iniezione carburante è garantita da una nuova generazione di pompe.
Il lavoro di sviluppo di questo terzo motore TSI è stato svolto con massima
attenzione all'ulteriore riduzione delle perdite di energia meccanica per
attrito. Il perfezionamento del ciclo di combustione e la nuova configurazione
del canale di ammissione hanno inoltre consentito di rinunciare all'uso
di farfalle gasdinamiche nel condotto d'aspirazione. Al tempo stesso il
capitolato del progetto prescriveva in modo categorico che il motore presentasse
una spontaneità funzionale simile a quella dei motori TSI con doppia
sovralimentazione.
Non solo, ma in modo altrettanto categorico il capitolato prescriveva che
il TSI potesse trovare impiego anche come motore prodotto in grande serie
per una vasta gamma di modelli fino alla Passat.
Per il TSI 122 CV sono stati ripresi i seguenti componenti dai due TSI
già esistenti:
• il basamento in ghisa del tipo open-deck
(garantisce un raffreddamento ottimale della parte sommitale dei cilindri);
• il carter della distribuzione, con rabbocco
olio, sfiato basamento e modulo filtro olio incorporati;
• il comando delle valvole, realizzato mediante
robusta catena a denti invertiti, silenziosa e dotata di tenditore idraulico;
• l'albero motore in acciaio;
• le bielle.
Se è vero che i motori TSI 140 e 170 CV sono già leggeri, altrettanto vero
è che fermarsi significa fare un passo indietro. Per questa ragione il
progetto era finalizzato anche a ridurre ancora di più il peso del nuovo
TSI. Per questo, sia i pistoni che le sedi delle valvole sono realizzati
in struttura leggera in pressofusione, mentre la geometria del mantello
asimmetrico e gli spessori di parete sono ottimizzati in funzione dei parametri
di massa e di carico. In questo modo sono stati eliminati grammi su grammi.
Per la testata, anch'essa ripresa concettualmente dai TSI più potenti,
è stato possibile ridurre di circa 600 g il peso con l'adozione di una
costruzione a struttura ottimizzata.
Inoltre gli ingegneri della Volkswagen hanno realizzato una nuova configurazione
del condotto di ammissione, che sulla base del motore TSI più potente è
stato perfezionato per ottenere la necessaria caratteristica di turbolenza
e di effetto "tumble" per rinunciare all'uso di farfalle gasdinamiche.
Con questo obiettivo il nuovo condotto di ammissione è stato modificato
in misura importante. Vantaggio: per un ampio regime di funzionamento del
motore è stata ottenuta una caratteristica di combustione più veloce e
più efficiente, con un sensibile miglioramento dei valori di consumo e
di rotondità di funzionamento.Il comando delle valvole del nuovo motore
avviene con due alberi di distribuzione ottimizzati e dotati di fasatura
variabile sul lato di ammissione. Anche a questo riguardo i vari
interventi
hanno permesso di ridurre il peso, “tagliandolo” di 304 g per ciascuno
degli alberi a camme. Ogni grammo conta, ragione per cui è stato alleggerito
di 150 g anche il coperchio della testata. Complessivamente il TSI 122
CV pesa 14.000 g, cioè 14 kg, in meno di un TSI 170 CV.
Il 1.4 TSI è un motore della nuova generazione
EA111, con 4 cilindri il linea e 4 valvole per cilindro. Il motore ha 1.390
cm3 di cilindrata ed è dotato di interasse cilindri pari a 82 mm, rapporto
corsa/alesaggio di 75,6/76,5 mm, iniezione diretta di benzina, accensione
gestita a mappatura caratteristica con regolazione antidetonazione per
ogni cilindro, turbocompressore e intercooler. Il nuovo TSI ha un rapporto
di compressione relativamente alto (10:1) per un motore turbo e richiede
l'uso di benzina super senza piombo (95 RON). La produzione dell'alta pressione
ottimale nel sistema d'iniezione carburante è garantita da una nuova generazione
di pompe.
Il lavoro di sviluppo di questo terzo motore
TSI è stato svolto con massima attenzione all'ulteriore riduzione delle
perdite di energia meccanica per attrito. Il perfezionamento del ciclo
di combustione e la nuova configurazione del canale di ammissione hanno
inoltre consentito di rinunciare all'uso di farfalle gasdinamiche nel condotto
d'aspirazione. Al tempo stesso il capitolato del progetto prescriveva in
modo categorico che il motore presentasse una spontaneità funzionale simile
a quella dei motori TSI con doppia sovralimentazione. Non solo, ma in modo
altrettanto categorico il capitolato prescriveva che il TSI potesse trovare
impiego anche come motore prodotto in grande serie per una vasta gamma
di modelli fino alla Passat.
Per il TSI 122 CV sono stati ripresi
i seguenti componenti dai due TSI già esistenti:
• il
basamento in ghisa del tipo open-deck (garantisce un raffreddamento ottimale
della parte sommitale dei cilindri);
• il
carter della distribuzione, con rabbocco olio, sfiato basamento e modulo
filtro olio incorporati;
• il
comando delle valvole, realizzato mediante robusta catena a denti invertiti,
silenziosa e dotata di tenditore idraulico;
• l'albero
motore in acciaio;
• le
bielle.
Turbo a 220.000 giri
Anche il turbocompressore è stato realizzato in modo compatto, quindi
ottimizzato
in termini di peso. La prontezza di risposta del turbocompressore e gli
alberi di distribuzione dotati di camme molto strette sui lati ammissione
e scarico nonché gestiti a fasatura variabile sul lato ammissione, fanno
sì che già a 1.250 giri sia disponibile l'80% della coppia massima di 200
Newtonmetri.
La sofisticata ottimizzazione fluidodinamica del collettore di scarico
integrale e la parte turbina ottimizzata con massima accuratezza fanno
ottenere, anche ai regimi elevati, un funzionamento eccellente e con scarse
perdite del turbocompressore. Il regime massimo del turbocompressore
è di 220.000 giri.La valvola pop-off elettrica è incorporata nella
carcassa del compressore centrifugo. Vantaggio rispetto a una valvola pop-off
pneumatica: costruzione più compatta e meno complessa. Inoltre i tempi
d'intervento sono nettamente più rapidi, il che assicura un funzionamento
sempre ottimale del turbocompressore anche in caso di veloci trasferimenti
di carico. Una valvola pop-off a comando elettrico è stata utilizzata per
la prima volta sul motore turbo della attuale Golf GTI.
Un novità del nuovo motore TSI è rappresentata dall'intercooler, ora raffreddato
ad acqua e incorporato direttamente nel condotto di aspirazione. L'intercooler
lavora con un proprio circuito di raffreddamento a bassa temperatura,
indipendente
da quello di raffreddamento del motore. Il sistema dell'aria di
sovralimentazione
lavora così con un volume inferiore a quello dei sistemi convenzionali,
cioè con intercooler disposto nel frontale del veicolo. Concretamente la
riduzione del volume è stata attuata con un decremento da circa 11,0 a
4,8 litri. In questo modo è stato ridotto chiaramente il tempo necessario
per raggiungere una pressione di sovralimentazione di 1.700 millibar nel
condotto di aspirazione. Il risultato è una maggiore dinamica di
risposta grazie alla minimizzazione del tempo necessario per ottenere il
riempimento massimo della camera di combustione.
Il sistema d'iniezione diretta a gestione elettronica è caratterizzato
da un nuovo tipo di iniettori ad alta pressione con 6 getti. Questo tipo
di iniettori multigetto ad alta pressione è stato usato per la prima volta
nei motori TSI più potenti. Per il TSI più piccolo, tuttavia, la
configurazione
del getto è stata modificata in modo importante, adeguando i 6 getti alle
esigenze specifiche del motore e ottenendo una più efficiente distribuzione
del carburante all'interno della camera di combustione. Con ciò si è reso
possibile adeguare la fasatura dell'accensione, ottenendo, tra l'altro,
una chiara riduzione delle emissioni di HC (idrocarburi incombusti). Gli
iniettori stessi sono montati sul lato d'immissione, nella zona tra il
condotto d'ammissione e la guarnizione della testata. La pressione d'iniezione
massima è di 110 bar.
Per incrementare l'erogazione di coppia motrice ai regimi bassi, i tecnici
della progettazione motoristica hanno scelto un compressore meccanico azionato
tramite una cinghia. A questo riguardo si tratta fondamentalmente di un
compressore Roots, che però si distingue per il fatto di presentare internamente
uno stadio di rapportatura, preposta agli ingranaggi di sincronizzazione
e che già ai bassi regimi di funzionamento del motore fa ottenere una notevole
debimetria del compressore. Ai regimi di funzionamento più alti del motore
si inserisce anche il turbocompressore a gas di scarico (con regolazione
tramite wastegate). Il compressore meccanico e il turbocompressore
sono collegati in serie. L'azionamento del compressore meccanico avviene
tramite un giunto magnetico, incorporato in un modulo internamente alla
pompa dell'acqua. Una aletta di regolazione assicura che l'aria da
sovralimentare
venga inviata, a seconda del valore d'esercizio, al turbocompressore oppure
al compressore volumetrico. Nel funzionamento solo con il turbocompressore
l'aletta di regolazione si trova nello stato aperto. In questo caso l'aria
di sovralimentazione segue il percorso noto dai motori turbo convenzionali,
cioè passando attraverso l'intercooler e la farfalla al condotto d'aspirazione.
La pressione di sovralimentazione massima del Twincharger è di 2,5 bar
a 1.500 giri. Il compressore volumetrico genera la necessaria pressione
di sovralimentazione solo finché il motore funziona a un regime inferiore
ai 2.400 giri. Il turbocompressore è progettato per garantire un rendimento
ottimale nella fascia alta del regime di funzionamento, mette però a
disposizione
una sufficiente pressione di sovralimentazione anche quando il motore funziona
ai regimi medi.
Caratteristiche Tecniche
90 kW / 122 Cv di potenza tra 5,000 e 6,400 giri/min
200 Nm coppia massima tra 1,500 e 3,500 giri/min
80 % della coppia massima disponibile da 1,250 giri/min
30 % di coppia in più rispetto al 1.6 FSI
Consumi ridotti del 6% rispetto al 1.6 FSI
Quattro cilindri 16V turbo (max 1,8 bar) in linea a iniezione diretta (Codice
EA111), cilindrata: 1,390 cc
Alesaggio x corsa 76.5 mm x 75.6 mm
Rapporto di compressione 10:1.
Peso : 131 kg
Anche il turbocompressore è stato realizzato
in modo compatto, quindi ottimizzato in termini di peso. La prontezza di
risposta del turbocompressore e gli alberi di distribuzione dotati di camme
molto strette sui lati ammissione e scarico nonché gestiti a fasatura variabile
sul lato ammissione, fanno sì che già a 1.250 giri sia disponibile l'80%
della coppia massima di 200 Newtonmetri.
La sofisticata ottimizzazione fluidodinamica
del collettore di scarico integrale e la parte turbina ottimizzata con
massima accuratezza fanno ottenere, anche ai regimi elevati, un funzionamento
eccellente e con scarse perdite del turbocompressore. Il regime massimo
del turbocompressore è di 220.000 giri.La valvola pop-off elettrica
è incorporata nella carcassa del compressore centrifugo. Vantaggio rispetto
a una valvola pop-off pneumatica: costruzione più compatta e meno complessa.
Inoltre i tempi d'intervento sono nettamente più rapidi, il che assicura
un funzionamento sempre ottimale del turbocompressore anche in caso di
veloci trasferimenti di carico. Una valvola pop-off a comando elettrico
è stata utilizzata per la prima volta sul motore turbo della attuale Golf
GTI.
Un novità del nuovo motore TSI è rappresentata
dall'intercooler, ora raffreddato ad acqua e incorporato direttamente nel
condotto di aspirazione. L'intercooler lavora con un proprio circuito di
raffreddamento a bassa temperatura, indipendente da quello di raffreddamento
del motore. Il sistema dell'aria di sovralimentazione lavora così con un
volume inferiore a quello dei sistemi convenzionali, cioè con intercooler
disposto nel frontale del veicolo. Concretamente la riduzione del volume
è stata attuata con un decremento da circa 11,0 a 4,8 litri. In questo
modo è stato ridotto chiaramente il tempo necessario per raggiungere una
pressione di sovralimentazione di 1.700 millibar nel condotto di aspirazione.
Il risultato è una maggiore dinamica di risposta grazie alla
minimizzazione
del tempo necessario per ottenere il riempimento massimo della camera di
combustione.
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