30 de marzo de 2006 | Motores y transmisión
DOSSIER TECNOLOGÍA TSI
Motores TSI con doble sistema con turbo y compresor de Volkswagen

El TSI: máximo rendimiento, mínimo consumo

El trabajo

El concepto

El desarrollo

El resultado

La experiencia de conducción

Calidad y producción

Comparativa de prestaciones y consumos


El Golf GT: un auténtico coche deportivo

El Touran TSI: tecnología en su máxima expresión




El TSI: máximo rendimiento, mínimo consumo

  • Un motor de 170 CV de potencia y de altas prestaciones, con un consumo de 7,2 l a los 100 km

  • Gran potencia específica (121 CV/ 90 kw por litro) en un motor de cuatro cilindros

    El Trabajo

    Volkswagen presentó en el último Salón Internacional del Automóvil de Frankfurt una novedad revolucionaria en el sector de automoción: el primer motor TSI con doble sistema de sobrealimentación con turbo y compresor del mundo, el "Twincharger". Este motor compacto de inyección directa desarrolla 170 CV / 125 kw y un par máximo de 240 Nm entre 1.750 y 4.500 rpm gracias a la combinación de un turbocompresor de escape más un compresor volumétrico.

    Los ingenieros de motores de Volkswagen han desarrollado un original concepto para disminuir los niveles de consumo: reducción de la cilindrada y combinación de turbocompresor y compresor.

    Con el nuevo motor TSI de 1.4 litros y 170 CV, Volkswagen ha dado un paso adelante en el desarrollo lógico de su tecnología FSI, logrando mayor placer de conducción y eficacia. La combinación de turbocompresor de escape con un compresor volumétrico de alta velocidad, de conexión automática, desarrolla el mismo par motor que una mecánica de aspiración de gran cilindrada, una de 2,3 litros aproximadamente, obteniendo al tiempo unos valores de consumo más bajos, de alrededor de un 20 por ciento menos de combustible. El motor de 1.4 litros entrega una potencia específica de 121 CV por litro, lo que supone un valor no igualado en un motor de cuatro cilindros producido en serie.

    Una variante de 140 CV / 103 kw, con un par máximo de 220 Nm, está también disponible desde ahora para el Touran y, en breve, para el Golf.

    Reducir el consumo
    Incrementar las prestaciones


    El objetivo declarado de los fabricantes europeos es reducir las emisiones de CO2. Esto se realizará en varias fases, pretendiendo una reducción hasta 140 gramos por kilómetro. Este proceso va de la mano de la disminución del consumo de combustible. Lograr este ambicioso objetivo sólo será posible con la combinación de la última tecnología en motores junto con una transmisión optimizada.

    Pero esto sigue sin ser suficiente. Además de la reducción en el consumo, quedó claro que debían mantenerse unos elevados niveles de par para proporcionar unas prestaciones superiores, combinadas con unos excelentes niveles de calidad y fiabilidad mecánica. Adicionalmente, el motor debía ser lo bastante compacto como para poder integrarse en múltiples conceptos de vehículo. Además, su diseño debía facilitar su producción directa en grandes cantidades. En definitiva, era necesario resolver numerosos y complejos problemas de manera innovadora pero, hemos triunfado.

    El concepto

    Un motor TSI compacto con doble sistema de sobrealimentación con compresor y turbo


    La manera más eficaz de reducir el consumo está relacionada con la disminución de la cilindrada y, consecuentemente, con unas menores pérdidas por fricción. Esto da como resultado un consumo específico bajo, lo que redunda en una mayor eficacia. Sin embargo, un motor de pequeña cilindrada solo puede responder con limitaciones a las actuales exigencias de seguridad activa en carretera y placer de conducción. En definitiva, el objetivo sólo se puede alcanzar mediante la compresión. Los motores clásicos de pequeña cilindrada con turbocompresor de escape se han empleado de modo muy limitado en el pasado debido a su escasa potencia inicial. Este problema se puede resolver con un compresor mecánico que suministra aire fresco suplementario al motor incluso a bajas revoluciones. El reto consistía en combinar estos dos sistemas.

    El único candidato posible para aplicar esta tecnología de inyección era la mecánica FSI que emplea ahora Volkswagen en numerosas gamas de modelos. La experiencia acumulada en los últimos años por los ingenieros de motores de Volkswagen en esta tecnología les llevo a pensar en que el FSI se podría implementar de forma ideal con las dos técnicas de compresión, proporcionando un excepcional incremento en la eficacia del motor.

    Esto dio origen al primer motor TSI de inyección directa con doble sistema de compresor y turbo de producción en serie - el "Twincharger".

    El desarrollo

    Un compresor para generar potencia a bajas revoluciones y un turbo para generar potencia a altas

    La unidad de potencia básica elegida fue el FSI de la serie de motores EA 111, empleada en el Golf en el rango de potencias de 90 CV / 66 kw (1.4 litros) o 115 CV / 85 kw (1.6 litros). El motor 1.4 es una unidad de cuatro cilindros y dieciséis válvulas con una cilindrada de 1.390 cc, una distancia entre cilindros de 82 mm, un diámetro de 76,5 mm y una carrera de 75,6 mm.. El objetivo en el desarrollo del motor TSI se centraba en el diseño de un nuevo bloque de fundición gris de alta resistencia, capaz de soportar elevadas presiones, de hasta 21,7 bares durante largos períodos de tiempo, una bomba de agua con embrague magnético incorporado y tecnología de compresión.

    No obstante, la tecnología de inyección se modificó igualmente. Una válvula de inyección de alta presión de seis orificios se emplea por primera vez en el motor 1.4 TSI. El inyector, al igual que en los motores FSI atmosféricos, está situado en la cámara de combustión. La cantidad de combustible que se va a inyectar entre la velocidad de motor al ralentí y la potencia de 90 kw por litro requiere una amplia variabilidad en el flujo de combustible a través de los inyectores, siempre que haya un tiempo suficiente de preparación de la mezcla tras completarse la inyección en condiciones de plena carga, por una parte, y una velocidad de motor al ralentí con volúmenes de inyección bajos. La presión de inyección máxima se incrementó hasta 150 bares con el fin de obtener esta amplia gama de flujo transversal. Asimismo, la tecnología TSI hizo posible lograr una relación de compresión de 10:1, una cifra alta en motores de compresión.

    Los ingenieros de motores de Volkswagen seleccionaron un compresor con correa de transmisión mecánica para incrementar el par motor a bajas velocidades del motor. Se trata de una unidad con compresor basada en el principio Roots. Una característica de este tipo de compresores es su capacidad para mantener el giro cuando se produce un cambio de marchas.

    El turbocompresor de escape también responde a altas velocidades del motor (con control de la válvula de descarga). El turbo y compresor de escape están conectados en serie. Este último se activa mediante un embrague magnético integrado en un módulo dentro de la bomba de agua. Una mariposa de regulación distribuye el aire de admisión entre el turbocompresor o el compresor según los parámetros de funcionamiento. La mariposa de regulación se abre cuando el turbocompresor de escape está funcionando solo. En este caso, el aire sigue el camino habitual de los motores turbo convencionales, a través del intercooler frontal y la válvula de mariposa hacia el colector de admisión.

    Uno de los principales desafíos fue lograr la mejor interacción posible entre los dos compresores dispuestos en serie. Sólo cuando las dos unidades - turbo y compresor - se complementan entre sí de forma óptima, el motor de reducida cilindrada puede alcanzar sus valores de par óptimos en cada régimen del motor, con un incremento en la eficacia inédito hasta la fecha.

    El resultado

    Un TSI con doble turbo, con dos niveles de potencia

    El ambicioso objetivo de obtener una potencia por litro por encima de 90 kw en un motor de 1.400 cc no se podía lograr únicamente con una compresión de una sola fase. Sin embargo, un compresor no convencional permite que la presión de sobrealimentación del turbocompresor de escape se incremente de modo significativo.

    La presión de sobrealimentación máxima del TSI es de aproximadamente 2.5 bar a 1.500 rpm, con el turbocompresor de escape y el compresor mecánico funcionando con el mismo índice de presión (alrededor de 1,53). En este caso, un motor con sólo el turbocompresor de escape hubiera alcanzado un índice de presión de 1,3 bar. La respuesta más rápida del turbocompresor de escape permite al compresor despresurizarse antes mediante la apertura de la válvula bypass. Esto significa que la operación del compresor se limita a un margen de regímenes de giro con índices de presión predominantemente bajos y, por lo tanto, un consumo de potencia bajo. En consecuencia, la desventaja del sistema de compresor mecánico en términos de consumo se puede limitar.

    En la práctica, esto significa que el compresor sólo se necesita para generar la presión de sobrealimentación requerida en la gama de velocidades del motor hasta 2.400 rpm. El turbocompresor de escape está diseñado para una eficacia óptima en la gama alta de regímenes de giro y proporciona una presión de sobrealimentación adecuada incluso en la gama media. En la conducción dinámica, esto es inapropiado para los valores de aceleración especificados en la gama baja de velocidades. En estas situaciones de conducción, el compresor se conecta para permitir un aumento espontáneo en la presión de sobrealimentación. La manera como estos dos sistemas se complementan entre sí supone que no existe ningún retraso del turbo. El compresor deja de ser necesario por encima de una velocidad del motor de 3.500 rpm como máximo, ya que el turbocompresor de escape puede proporcionar la presión de sobrealimentación necesaria incluso dinámicamente, durante la transición desde la marcha suave hasta el funcionamiento a plena carga.

    La experiencia de conducción

    Altas prestaciones y par motor para un bajo consumo y grandes prestaciones

    El compresor, cuya relación de giro respecto al cigüeñal es de 5/1, entrega una presión de sobrealimentación de 1,8 bar justo por encima del régimen de ralentí. Esto proporciona la potencia necesaria al comenzar la marcha. Un embrague electromagnético, integrado en el módulo de la bomba refrigerante, se encarga de conectar y desconectar el compresor. Este es operado mediante una correa adicional. Un par motor de 200 Nm está disponible desde sólo 1.250 rpm, y así hasta los 6.000 rpm. En la modalidad de compresor dinámico, el control automático de presión de sobrealimentación decide si el compresor se va a conectar según la potencia de tracción necesaria, o si el turbocompresor puede generar por sí solo la presión de sobrealimentación adecuada. El compresor se vuelve a conectar de nuevo si la velocidad disminuye a la gama baja y se vuelve a necesitar potencia. El turbocompresor por sí solo entrega una presión de sobrealimentación adecuada por encima de las 3.500 rpm.

    En la práctica, el "1.400 TSI" funciona como un motor atmosférico con una cilindrada de 2,3 litros. El par máximo de 240 Nm está disponible entre 1.750 rpm y 4.500 rpm. El indicador de la presión de sobrealimentación, instalado en el habitáculo del Golf GT 1.4 TSI, es el único signo visible de la frenética actividad que desarrollan los compresores y el complejo proceso de armonizar ambos sistemas que tiene lugar bajo el capó. Esto genera unas muy agradables sensaciones de conducción porque, cuando la aguja se desvía completamente, la aceleración consigue empujar a los ocupantes contra sus asientos.

    Características de potencia / par motor 1.4 TSI 170 CV

    La curva casi plana de par motor permite al conductor evitar los cambios de marcha durante una conducción dinámica. No hace falta decir que el TSI sube de vueltas mucho mas que un motor diesel. De hecho, el 1.4 TSI tiene un régimen máximo de giro de 7.000 rpm. Gracias a estas prestaciones sobresalientes, los adelantamientos son particularmente rápidos y, por tanto, más seguros, que con un motor de aspiración. Como ejemplo, cabe mencionar que la cifra de recuperación de 80 a 120 km/h en quinta velocidad es de tan sólo 8 segundos. Pocas veces se había mejorado el nivel de seguridad activa de esta manera sin repercutir en el consumo.

    El generoso par motor y el alto nivel de potencia ofrecen unos niveles de consumo muy bajos, permitiendo a su vez un estilo de conducción relajado. En el Golf GT, al 1.4 TSI le bastan sólo 7,2 litros a los 100 km, lo que supone un 20 por ciento menos que en los motores de aspiración con un par motor y potencia similares y una cilindrada de aproximadamente 2,3 litros. En la conducción interurbana, de hecho, el TSI sólo consume 5,9 litros a los 100 km.

    Es posible activar el programa de invierno usando un conmutador enfrente de la palanca selectora en la consola central del Golf GT para evitar que se produzcan pérdidas de tracción en el eje delantero cuando el pavimento está helado o con baja adherencia.

    La segunda variante de potencia del TSI revela que esta innovadora tecnología de motores no sólo está pensada para una versión deportiva, sino que también se puede utilizar en cualquier modelo o tipo de conducción. Con 140 CV / 103 kw y un par máximo de 220 Nm, esta opción de motor será igualmente atractiva, con unas prestaciones sobresalientes y un agrado de conducción más que satisfactorio. Esta variante del TSI se monta ya en el Touran y, en breve, en el Golf.

    Calidad y producción

    Materiales y montaje de gran calidad garantizan una mayor vida útil

    La selección de materiales resistentes a altas temperaturas no se limita a mantener el consumo al mejor nivel posible, a altas velocidades. A pesar de la elevada potencia por litro, el alto nivel de presión en el motor y los regímenes posibles de hasta 7.000 rpm, el TSI está diseñado para tener una prolongada vida útil, siguiendo los mismos criterios que se aplican a todas las unidades mecánicas de Volkswagen.

    Más de 250 prototipos de motores y motores piloto de serie han sido sometidos a pruebas en todas las condiciones imaginables. Cada uno de los elementos de este nuevo propulsor ha sido diseñado para la vida útil del motor y ha tenido que pasar por su bautismo de fuego. Se han completado con éxito unas pruebas de resistencia correspondientes a un kilometraje de 300.000 km.. El bloque está fabricado con fundición gris y garantiza una fiabilidad completa incluso con presiones de un nivel tan elevado como 150 bar. El personal cualificado del Taller de Motores de Chemnitz emplea procesos de producción optimizados y la más avanzada tecnología de medición para asegurar que el montaje de estas unidades de alta tecnología se realiza sin defectos.

    Comparación de prestaciones y niveles de consumo

    Golf GT 1

     

    Golf GT 1.4

    TSI

    Golf 2.0 TFSI

    Volumen equivalente

    1.390 cc

    1.984 cc

    Diámetro x carrera

    76,5 x 75,6 mm

    82,5 x 92,8 mm

    Nº de válvulas por cilindro

    4

    4

    Relación de compresión

    10:1

    11,5:1

    Compresión

    Compresor

    Turbocompresor

    Turbocompresor

    Presión de sobrealimentación

    2,5 bar

     

    Potencia

    170 CV/125 kW

    a 6.000 rpm

    200 CV/147 kW

    a 5.100 rpm

    Aceleración 0 a 100 km/h

    7,9 segundos

    7,2 segundos

    Velocidad máxima

    220 km/h

    235 km/h

    Consumo (l/100 km)

     

     

    Urbano

    9,6

    11,0

    Carretera

    5,9

    6,2

    Promedio

    7,2

    8,0

    CO2 emisión (gr/km)

    173

    192

     



    El Golf GT: un auténtico coche deportivo

    Un motor de altas prestaciones con un completo y exclusivo equipamiento de serie

    El Golf GT ya a la venta desde marzo

    El nuevo Golf GT amplía la gama más deportiva de Golf, situándose entre la versión Sportline y el clásico Golf GTI.

    Diseño exclusivo para el GT con un frontal característico

    El Golf GT no es sólo un Golf muy especial que se esconde debajo de un capó. También su aspecto es especial. La nueva sección frontal, con la rejilla del radiador en V en el color de la carrocería, es exclusiva del nuevo Golf GT. Las aberturas para la entrada de aire están integradas en el parachoques delantero, pero su aspecto es más marcado que en el GTI. De esta manera, los diseñadores han distinguido claramente entre el Golf, Golf GT, Golf GTI y R32, dejando así claro que los modelos tienen distintos niveles de potencia y espíritus individualizados.

    Caja de cambios:
    Golf GT siempre con seis marchas - caja de cambios manual


    La potencia del motor se transmite a las ruedas delanteras mediante una caja de cambios manual de seis velocidades. Más adelante, también se podrá combinar con la caja de cambios DSG, también de seis velocidades. Los buenos conocedores disfrutarán con esta caja DSG, que combina la comodidad de una automática con la deportividad y bajo consumo de una manual.

    Equipamiento:
    Discreta deportividad


    En el exterior, el Golf GT se reconoce por su frontal modificado, similar al GTI pero con una marcada personalidad propia. Por ejemplo, comparte la forma de V del frontal del Golf GTI, pero es mucho menos prominente que en éste. Otros detalles visuales especiales son los logos GT delante y detrás, así como llantas especiales de aleación y el doble tubo de escape. El equipamiento de serie del Golf GT incluye elevalunas delanteros eléctricos, espejos retrovisores exteriores eléctricos, cierre centralizado con control remoto por radio, seis airbags, reposacabezas y cinturones de seguridad de tres puntos en los cinco asientos, dirección asistida electromecánica y ABS con programa electrónico de estabilidad (ESP) y control de tracción (ASR).

    El Golf GT es capaz de ofrecer unas prestaciones excelentes, tiene un chasis deportivo rebajado en 15 milímetros, llantas de aleación de 17 pulgadas con diseño "BBS ClassiX" con neumáticos 225/45 R 17. Los frenos de disco de 16 pulgadas (como en el Golf GTI) garantizan que el Golf GT, se pueda frenar con la máxima seguridad.

    En su interior, el Golf GT destaca por sus asientos deportivos especiales con diseño "Brick" personalizado, volante de cuero de tres radios con el emblema GT y un indicador de presión de sobrealimentación en el puesto del conductor (TSI).

    Equipamiento de serie del Golf GT (resumen)

    Exterior:


    - Parrilla frontal específica GT, con marco y lamas negras y siglas GT cromadas
    - Doble tubo de escape
    - Parachoques GT propios
    - 4 llantas de aluminio "BBS ClassiX", 7 J x 17 con neumáticos 225/45 R 17
    - Chasis deportivo, 15 mm más bajo
    - Sistema de frenos de 16 pulgadas

    Interior:

    - Volante deportivo de tres radios con emblema GT
    - Volante, pomo de la palanca de cambios y empuñadura del freno de mano en piel
    - Asientos deportivos específicos GT, con regulación en altura y lumbar para conductor y acompañante
    - Incrustaciones decorativas "Black Onyx"
    - Indicador de presión de sobrealimentación (TSI)
    - Conmutador para el programa de conducción en invierno

    Funcional: - Faros bi-xenon con lavafaros
    - Faros antiniebla
    - Espejos retrovisores exteriores plegables eléctricamente
    - Climatronic bi-zona
    - Radio CD "RCD 300 Plus", de 4 x 20 vatios con 8 altavoces
    - Reproductor MP3 i-Pod nano de Apple de 4 GB
    - Computadora de a bordo
    - Indicador de presión de neumáticos

    El Touran TSI: tecnología en su máxima expresión

    La gama Touran 2006 ofrece nuevas versiones, importantes novedades de equipamiento, y la incorporación del nuevo y avanzado motor TSI 1.4 de 140 cv

    El Touran empieza el año con una renovación de su gama, que amplía y mejora su oferta de equipamiento, convirtiendo este modelo en uno de los referentes de su segmento, también en lo que a oferta tecnológica se refiere, con la incorporación del nuevo motor TSI de 140 cv de potencia.

    Esta mecánica, desarrollada en exclusiva por los ingenieros de la marca, supone un gran avance de futuro puesto que logra un equilibrio óptimo entre prestaciones y consumo. Este motor TSI tiene un doble sistema de sobrealimentación con compresor y turbo. Gracias a la combinación de un turbocompresor de escape con un compresor volumétrico de alta velocidad de conexión automática y una notable reducción de la cilindrada, consigue proporcionar elevados registros de potencia y par motor, reduciendo notablemente los niveles de consumo.

    Este motor de cuatro cilindros y 1.390 c.c. alcanza una velocidad máxima 200 km/h, con una aceleración de 0 a 100 km/h en 9,8 segundos. Disponible exclusivamente en combinación con cambio manual de seis velocidades, entrega un par motor de 220 Nm desde las 1.750 rpm y su consumo medio es de solo 7,4 litros a los 100 kilómetros. El nuevo TSI de 140 cv se ofrece con las versiones "Traveller" y "Highline".

    La nueva gama Touran se compone de las versiones "Edition", "Traveller" y "Highline". Todas ellas ofrecen de serie un amplio equipamiento que incluye, entre otros elementos, un reproductor portátil DVD Sony, compatible con los formatos DVD Vídeo, DivX, Vídeo CD, CD, MP3 y JPEG. El equipo incorpora un monitor TFT de 7 pulgadas y altavoces y se ofrece con mando a distancia, bolsa de transporte y con transmisor de infrarrojos opcional para auriculares inalámbricos.

    La versión de entrada del Touran, denominada "Edition", renueva su línea exterior con la incorporación de una nueva rejilla cromada para el radiador que potencia el elegante aspecto del modelo.

    En cuanto a la nueva versión "Traveller", incorpora de serie como novedad, unos faros antiniebla integrados en el faldón delantero, llantas de aleación "Hockenheim" de 16", sistema de audio con 8 altavoces, sistema de navegación y una exclusiva pantalla de DVD de SONY.

    La versión tope de la gama, "Highline", completa su equipamiento con la incorporación de faros Bi-xenon, llantas de aleación ligera "Nardo" de 17", y suspensión deportiva (rebajada en 15mm). Además, al igual que el "Traveller", equipa de serie el sistema de navegación y pantalla de DVD de SONY.

    Esta renovación de la gama se ve complementada por exclusivos equipamientos opcionales, como el sistema de navegación con DVD, tapicería de cuero, techo solar corredizo, o el tren de rodaje adaptado a carreteras en mal estado, entre otros elementos.

    Todas estas novedades vienen a mejorar las cualidades y prestaciones de la gama Touran, así como su equipamiento y confort, manteniendo un nivel de precios muy ajustado, para que cada cliente pueda encontrar el Touran que mejor se adapta a sus exigencias.