marți, 20 martie 2012

TDI Turbocharged Direct Injection



TDI este mai mult decat o motorizare, a devenit deja o marca a grupului VAG. Vad pe diverse site-uri de vanzari auto, anunturi cu fel si fel de tipuri de masini, de marci, anunturi din care aflam ca masina respectiva are o motorizare TDI, cu toate ca masina este un Ford, un Opel sau chiar o Toyota. Ce este oare cu acest TDI? Ce are atat de special incat a cucerit inimile europenilor, mai ales ale romanilor?


Aceasta motorizare a fost implementata pentru prima data in 1989 pe cateva modele Audi. Insa abia in perioada 1996-1997, odata cu Golf 3/Jetta si Passat, au inceput sa fie cunoscute mai bine (Audi era intr-o usoara criza). In acea perioada, aceste modele Volkswagen aveau motorizari pe motorina doar turbodiesel (TD) la inceputul aparitiei lor. Cand urma sa se faca trecerea la urmatoarele modele - Golf 4/Bora si respectiv noul Passat - nemtii au decis sa schimbe si motorizarile Diesel. Astfel ca, ultimile modele din anii ‘97-’98 aveau inovatoarele motorizari TDI. In general, primul TDI dezvolta ceva mai multa putere fata de TD-uri ajungand astfel la 90 cp, dar cel mai important era consumul de motorina mai mic. Cu toate ca 90 cp nu erau ceva iesit din comun comparativ cu ce putea la vremea respectiva un motor pe benzina, dezvoltarea TDI-ului era la inceput. Abia pe modele urmatoare de Golf 4/Bora si respectiv Passat, TDI-ul a impresionat lumea intreaga. Motoarele aveau ca si inainte aceeasi cilindree, 1.9l dar puterile au crescut in functie de prezenta intercooler-ului, de presiune de injectie si desigur de cea de supraalimentare. Astfel au rezultat puteri specifice diferite:

1.9 TDI cu 90 cp - pompa rotativa dar injectie indirecta de motorina;
1.9 TDI cu 101 cp - primul TDI (Pump Duse) de pe gama Golf 4/Bora si respectiv Passat
1.9 TDI cu 115 cp
1.9 TDI cu 130 cp
1.9 TDI cu 150 cp
Urmatoarea generatie:
1.9 TDI cu 105 cp
2.0 TDI cu 140 CP
2.0 TDI cu 170 cp - cel mai performant TDI (injectoarele sunt actionate si ele piezo-electric).

S-a ajuns practic ca puterea acestor motoare Diesel sa se dubleze in doar cativa ani. Motorul de 1.9 TDI si 150 cp era prezent pe Bora (spre exemplu) inca din anul 2001. Volkswagen transformase puturosul Diesel in cel mai ravnit si dorit motor chiar si dintre cele pe benzina si important era ca aceste motoare nu consumau exagerat in ciuda performantelor impresionante.

Cum a fost posibil?
Volkswagen ne spuneau ca au inventat TDI-ul. Ei bine nu era chiar asa. Pompele injector sau PD (Pump Duse) existau bine-mersi inca de zeci de ani pe motoarele navale. Aici vorbesc de concept, de principiul de functionare. Erau pur mecanice, asta este singura deosebire si doar acesta este meritul nemtilor, merit care si el este pus sub semnul intrebarii in conditiile in care la vremea respectiva, electronica nu era atat de dezvoltata incat sa vedem niste pompe injector de ultima generatie pe vapoare. De ce au aparut pe aceste motoare de vapor prima data? Pentru ca ele sunt de dimensiuni imense. Nu se puteau folosi pompe rotative sau cu elemente in linie pe aceste motoare pentru ca, asa cum se stie, conductele de la pompa de injectie la injectoare trebuie sa fie egale intre ele, sa fie de aceiasi lungime indiferent de distanta dintre injectoare si pompa. Intru-cat sunt destul de multi cilindri la aceste motoare, indiferent de pozitia pompei de injectie, automat unele conducte de inalta presiune ar fi mai scurte decat altele. O idee practicata pe motoarele de autoturisme era ca cele mai scurte sa fie aduse la lungimea celor mai lungi (ca sa fie egale) si sa fie rasucite in cercuri. Astfel toate conductele deveneau egale in lungime. Acest lucru vedem pe motoarele Diesel clasice, de pe autoturismele vechi. Insa trucul nu a mers pe cele de vapoare pentru ca motoarele sunt mult mai mari in dimensiuni. Astfel s-a ajuns la ideea ca fiecare cilindru sa aibe propria sa pompa de injectie cu propriul sau injector, pompa injector (PD).

Spre deosebire de motoarele nevale, nimeni nu-si dorea 4 pompe de injectie puse in chiulasa, era suficienta una. Insa aceste pompe injector ascundeau un mare secret: presiune mare de injectie. PD-urile pot realiza presiuni de injectie incredibil de mari, chiar si in zilele de astazi: 2000-2200 bari spre deosebire de doar 600-700 bari cat puteau ridica presiunea cele rotative. Acesta a fost marele secret si este in continuare secretul pompelor de inalta presiune, fie ca se numesc PD sau Common Rail. Presiunea mare data de pompa se traduce prin presiune mare de injectie, pentru ca daca pompa poate ridica presiunea mult mai mult decat inainte, atunci se poate creste presiune de injectie (presiunea de refulare a injectoarelor). Presiune mare de injectie inseamna o finete mult mai buna a dozei injectate, ceea ce conduce la o omogenizare superioara a motorinei injectate cu aerul admis in cilindrii motorului. Desigur ca daca presiunea de injectie era de 3 ori mai mare decat era la un Diesel clasic cu pompa rotativa, s-a putut introduce cu suces injectia directa de motorina, renuntandu-se astfel la camerele separate de preardere/vartej. Omogenizarea buna era realizata nu doar de presiunea mare de injectie in cilindru, ci si de forma capului pistonului, profil Omega.


Presiune mare de injectie avem, acum?
Daca s-a putut creste presiunea de injectie, atunci pasul firesc urmator era sa se creasca presiunea de supraalimentare. De ce este atat de importanta supraalimentarea la motoarele Diesel fata de cele pe benzina? Ei bine, la Diesel atunci cand accelerezi, se modifica doza de combustibil (cantitatea). Dar, daca turatia este mica si accelerezi la maxim, atunci va exista multa motorina si insuficient aer pentru un amestec ideal. Aer insuficient pentru ca, daca turatia este mica, pistoanele nu pot realiza suficienta depresiune pentru a patrunde aer in cantitate mai mare in cilindrii motorului. Si cel mai bine se poate vedea acest fenomen la tractoare, la cea mai mica accelerare, fumul negru este un bun indicator al acestui fenomen (dozaj bogat). Si solutia a fost: turbocompresorul. Aerul este introdus fortat in cantitati potrivite pentru un amestec ideal, in functie de regim. Spre deosebire de motoarele pe benzina, la cele Diesel se poate creste mult mai mult presiunea de supraalimentare. La benzina se poate da usor in detonatie si de aceea supraalimentarea acestor motoare pe benzina este usor limitata.

Avantaje/Dezavantaje fata de Common Rail
Cel mai mare avantaj a fost presiunea de injectie. Dupa cum spuneam, s-a putut ajunge la 2000-2200 bari. Common Rail-ul abia in ultimii 2-3 ani a mai recuperat, aceste pompe ridicand presiunea pana pe la 1800 bari. Un alt avantaj ar fi fiabilitatea ridicata. La noi in tara pompele de injectie Common-Rail au probleme din pricina motorinei de slaba calitate. Si un ultim avantaj ar fi lipsa conductelor de inalta presiune. Din pacate sunt mai multe dezavantaje. Primul ar fi arborele de distributie este mai solicitat din moment ce el actioneaza atat supapele cat si pompele. In plus, inaltimea motorului creste putin, ele fiind puse in chiulasa motorului. Consum mare de ulei la majoritatea PD-urilor, un lucru deloc de neglijat mai ales ca au cazut turbine. Consum mai mare de motorina fata de Common-Rail. Un alt dezavantaj este cel legat de zgomot. Este un mic tractoras, in special cand este rece. Dupa ce ajunge pe la minim 30-40 grade (temp lichidului de racire) se mai ‘cuminteste’. La capitolul zgomot, motoarele cu Common-Rail sunt mult mai linistite. Utilizand injectoare piezo-electrice, acestea pot realiza mai multe injectii pe ciclu (injectii pilot) si desigur injectia principala. Urmeaza apoi (dupa caz) o ultima injectie pentru a reduce emisia de fum. Mai multe injectii pe ciclu determina o ardere treptata si o viteza de crestere a presiunii mai putin violenta, fata de TDI. Astfel nivelul zgomotului este mult redus si Honda au reusit sa aduca al lor i-CTDi aproximativ la acelasi nivel de zgomot cu un motor pe benzina o adevarata performanta! Din pacate sistemele Pump Duse nu pot realiza prea multe injectii, de aici si zgomotul mai mare. Alte motoare ‘linistite’ sunt desigur cele de la BMW, sau mai nou, Subaru, insa mi-e foarte usor sa mai dau exemple, practic orice motor care beneficiaza de Common-Rail este foarte silentios. In plus, nici cu emisiile de noxe TDI-urile nu se pot bucura. Din aceste motive Volkswagen a anuntat ca noul model Golf 6 va avea numai motoare Diesel cu Common-Rail. Dupa mai bine de 10 ani, TDI-ul va fi treptat inlocuit de Common-Rail.

Indiferent daca multi nu inghit aceste TDI-uri, nu putem recunoaste meritul celor de la Volkswagen. De ce sa fim ironici, doar pentru ca in 2007-2008 Common-Rail-ul a devenit net superior la toate capitolele? Sa nu uitam ca nu sunt nici acum multe motoare cu Common-Rail care pot dezvolta mai mult de 150 cp, pe cand, VW cu al lor 1.9, dupa cum spuneam, inca din 2001 erau la acest prag. Si asta dintr-un 1.9l, nicidecum 2.0l sau mai mult. Jos palaria pentru acest sistem de injectie care a revolutionat lumea motoarelor Diesel. Si desigur, well done Rudolf!

Niciun comentariu: