TSI : principes et fonctionnement

La double suralimentation est présente sur les 1.4 TSI 140ch et 170ch, ainsi que sur la version de 150ch présente sur le seul Tiguan pour l’instant. L’autre TSI,  le 122ch, est plus un TFSI; il ne bénéficie pas de l’apport du compresseur. Cependant il reste sous la dénomination TSI car c’est un moteur de nouvelle génération et bénéficie de l’apport du downsizing.  Il a hérité de l’expérience de ses grands frères.  A priori, les 2.0L TSI 170/200 et 1.8L TSI 160 sont aussi des Turbo seuls.  Dès que possible, je compte bien faire quelques essais et vous livrer mes impressions et comparaisons. Je tacherai aussi de savoir s’il s’agit d’un changement de politique pour raisons techniques, ou une continuité prévue depuis le départ.

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La puissance de deux moteurs :

La recette pour plus de puissance et une consommation en baisse : une cylindrée réduite, une injection directe éprouvée, et la combinaison d’un compresseur volumétrique et d’un turbocompresseur qui assure une grande linéarité et une puissance élevée.
Le turbocompresseur et le compresseur se complètent parfaitement; leur combinaison permet d’augmenter la pression de suralimentation jusqu’à près de 2,5bar et ce, dès les plus bas régimes. Le compresseur, contrôlé dynamiquement, compense l’inertie du turbocompresseur au démarrage, et le soutient jusqu’à environ 3500rpm.

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Au démarrage :

Dès le ralenti, l’embrayage magnétique est enclenché et le compresseur activé. Ce dernier est épaulé dès 2400rpm par l’enclenchement progressif du turbocompresseur. Passé 3500rpm la vanne de contrôle du compresseur est completement ouverte et seul le turbocompresseur reste en action.

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Compresseur et turbo : même combat
Le principe de base de ces deux accessoires est le même : tous deux visent à améliorer le remplissage du moteur en le gavant d’un mélange air/essence porté au-delà de la pression atmosphérique.
Le 1.4 TSI allie injection directe et double suralimentation.
Première différence : des plages de rendement décalées. Le compresseur est efficace dès le démarrage, tandis que le turbocompresseur n’agit que passé un certain régime.
Cette inertie du turbo est due au fait qu’il est entrainé par les gaz d’échappement, et non par une courroie comme dans le cas du compresseur. Le turbo n’acquiert une vitesse de rotation utile que lorsque le flux des gaz dépasse une certaine vélocité. D’où le fameux « temps de réponse » à l’accélération que les ingénieurs s’efforcent d’atténuer depuis près d’une trentaine d’années.
Le recours à des turbines plus légères, plus résistantes et à géométrie variable a en partie résolu ce problème. Mais le caractère « creux » des moteurs turbo compressés reste malgré tout une épine dans le pied des motoristes.
Le compresseur a un gros inconvénient : il consomme une part non négligeable des kilowatts développés par le moteur. Un peu à l’image du compresseur d’un climatiseur ou bien de la pompe hydraulique de la direction assistée.
Le choix de matériaux plus performants et la conception assistée par ordinateur ont bien aidé à diminuer la surconsommation de carburant qui en résulte. Mais cette faiblesse demeure !

Double suralimentation et injection directe : le trio gagnant
D’où l’intérêt évident de la double suralimentation, qui permet de contourner le problème. Les motoristes de chez Volkswagen ont choisi d’associer au turbocompresseur classique un compresseur à vitesse de rotation élevée à pilotage électronique.
Un papillon dévie l’air vers le compresseur en-deçà d’un certain régime moteur.
Actif dès le démarrage, son action devient concomitante à celle du turbo à moyens régimes. Au-delà de 3.500 tr/min, un petit embrayage magnétique intégré à la pompe à eau désactive le compresseur. De quoi gommer toute perception du temps de réponse du turbo.
Résultat, le petit 1.390 cm3 affiche une rendement record de 121 chevaux au litre. Le couple de 240 Nm (pour le 170ch) est comparable à celui de moteurs proches de 2,5 litres de cylindrée. Qui plus est, cette valeur est disponible plus tôt et sur une plage d’utilisation plus large (de 1.750 à 4.500 tr/min).
Cette réussite aurait cependant perdu toute valeur si elle n’avait été accompagné d’une baisse significative de la consommation. Tant il est vrai que Volkswagen doit s’efforcer de trouver le moyen de passer sous la barre des 140 g/km de CO2, objectif que se sont volontairement fixés les constructeurs européens.
Voilà qui explique le recours à l’injection directe FSI (Fuel Stratified Injection). Une technologie qui, rappelons-le, permet au moteur de fonctionner par phases sur un mélange très pauvre en carburant. Tellement pauvre qu’il en devient théoriquement ininflammable.
Volkswagen annonce une consommation moyenne de 7,2 l/100 km, inférieure de 20% à celle d’un 2,3 litres atmosphérique au couple voisin. En ville, la consommation pourrait tomber sous les 6 l/100 km.

En résumé, ce moteur regroupe les avantages du turbo et du compresseur.
D’un coté la vitesse de réponse du compresseur dans les bas régimes, car alimenté par une courroie donc fonctionnant dès que le moteur tourne et la puissance du turbo dans les tours, qui n’est pas alimenté par une courroie donc pas de perte de puissance mais bien par l’échappement, mais qui demande plus de temps pour se lancer que le compresseur. Donc dès que le moteur a assez de tour minute, le compresseur se coupe pour laisser place au turbo.

Avantages:
– pas de lag grâce au compresseur
– pas de perte de puissance grâce au passage progressif du compresseur vers le turbo dans les tours.

Les composants de la double suralimentation du TSI :

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-L’embrayage magnétique active ou arrete la courroie d’entrainement du compresseur;
-La vanne de contrôle gère l’arrivée d’air; si elle est fermée, l’air est dirigé vers le compresseur;
-Le compresseur assure une compression supplémentaire de l’air aspiré à bas régime;
-Le turbocompresseur compresse l’air aspiré du moteur avant son entrée dans les cylindres;
-Le refroidisseur (intercooler) refroidit (=D) l’air chauffé par la compression avant qu’il arrive dans les cylindres;

Illustration du compresseur :

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Remarque : la jauge Boost n’est présente que sur le TSI 170; on peut se poser la question de son utilité d’autant qu’elle remplace la jauge de température d’eau; on ne peut alors connaître celle-ci que via une manipulation au niveau de la climatronic…

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Quel carburant?
De nombreux topics remplis de pages vous attendent sur Touranpassion.com  ou sur Golf5forum.fr, pour ne citer qu’eux; même les brochures de bord Volkswagen divergent selon leurs éditions. Mais mon résumé est le suivant : vous roulez tranquille, en pensant économie d’abord, mettez du SP95; si vous roulez « performances », mettez du SP98.

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TSI 122

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Vous pouvez trouver dans son intégralité le communiqué de presse (en anglais) sur le site Engineforall.com : ils n’ont pas changé une virgule…  Mais c’est vrai qu’il est bien fait ce communiqué de presse; promis, dès que j’ai un peu de temps je tache d’en faire un résumé in ze french.  J’attends aussi de la doc un peu plus « technique » (notes de service à l’attention des ateliers VW). Dès que j’ai tout ça, je mettrai cet article à jour.

Eléments communs aux TSI 122/140/170 :

The 90-kW engine shares the following components with its two
stronger brothers:
• Gray cast iron ‘(fonte grise) cylinder crankcase (carter) in open-deck construction
(ensures optimal cooling in the upper cylinder area).
• Timing case that integrates the oil filler, crankcase venting
and oil filter module.
• Valves are driven by a robust and practical,
hydraulically- tensioned toothed chain.
• Steel crankshaft (vilebrequin en acier).
• Connecting rod.

Key facts about the new engine at a glance:

  • Utilized in models up to the Passat.
  • 90 kW / 122 PS power between 5,000 and 6,400 rpm.
  • 200 Nm maximum torque from 1,500 to 3,500 rpm.
  • 80 percent of maximum torque starting at 1,250 rpm
  • Maximum torque 30 percent greater than in the 1.6 FSI.
  • 66 percent more torque at 1,500 rpm.
  • Fuel consumption is about six percent lower.
  • Specific torque of 144 Nm per liter.
  • 16V in-line four cylinder of the EA111 engine series.
  • 1,390 cm3 displacement.
  • Cylinder spacing: 82 millimeters.
  • Bore and stroke: 76.5 and 75.6 millimeters.
  • Compression 10:1.
  • Electronic gasoline direct injection.
  • Electronic-map ignition with cylinder-selective anti-knock control.
  • Advanced combustion process.
  • New intake port without charge movement flaps.
  • Turbocharger (max. 1.8 bar)
  • 220,000 rpm as maximum rpm of the turbocharger.
  • Electrically-controlled divert-air valve for turbocharger.
  • Water-cooled charge air in intake port.
  • Fuel: Super unleaded (95 ROZ).
  • Reduced friction losses.
  • Total engine weight per DIN: 131 kilograms.
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Turbo du TSI 122 :
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Comparaison rapide des TSI 122 et 140 avec le FSI 115

données constructeur (FSI115/TSI122/TSI140) :
moteur
puissance : 115 à 6000 / 122 à 5500 / 140 à 5600
couple : 155 à 4000 / 200 à 1500 / 220 à 1500

Perfs
0 à 100 : 10.8/9.4/8.8
0 à 80 : 7.0/6.4/6.0
Vmax : 192/197/205

Conso
extra urbain : 5.5/5.2/5.8
urbain : 8.8/8.2/9.3
moyenne : 6.7/6.3/7.1
emmission CO2 : 161/149/167

A lire :
Test pratique du TSI 122 dans une Golf Plus, dans la catégorie Essais.

 

Autres TSI :

TSI 1.4 150ch (Tiguan notamment)

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TSI 2.0 170 et 200ch (Tiguan notamment)

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TSI with 110 kW / 150 PS.

The new 110 kW TSI (with supercharger and turbocharger) accelerates the Tiguan to 100 km/h in 9.3 seconds. Its top speed is a respectable 192 km/h. Maximum engine torque: 240 Newton-meter, available from a low 1,750 rpm. Fuel consumption: 8.4 liters per 100 kilometers. Special feature: In combination with the Tiguan Track&Field, the supercharger on this TSI is always engaged in off-road mode, in order to be able to master even the most difficult off-road passages with high torque at low rpms and vehicle speeds.

TSI with 125 kW / 170 PS. Attention : il s’agit d’un 2L dans ce cas-ci

In the mid-performance position, a newly developed TSI engine is being introduced with 125 kW / 170 PS. The two-liter directinjection turbocharged engine accelerates the Tiguan to 100 km/h in just 8.2 seconds. Its top speed is 200 km/h, and maximum torque is 280 Newton-meter (at 1,800 rpm). On average, the Tiguan TSI with 125 kW consumes 9.1 liters of fuel per 100 kilometers.

TSI with 147 kW / 200 PS.

For the time being, the strongest engine on the new Tiguan will be the 147 kW / 200 PS version of the 2.0 TSI. Although its performance data match those of the engine used in cars like the Golf GTI, the engine used here represents a new engine generation. In this case, the maximum torque of 280 Newton-meter that is already available at 1,700 rpm remains constant up to 5,000 rpm. After just 7.6 seconds the most powerful Tiguan is moving at 100 km/h; and the forward propulsion does not end until 211 km/h. Average fuel consumption is identical to that of the 170 PS version at 9.1 liters of super unleaded.

Données pour la Scirocco selon communiqué de presse :

-1.4 TSI 122 (turbo seul) :
200Nm à 1500rpm – 122ch à 5000rpm – Vmax 200km/h – 0-100km/h en 9.7s – consommation moyenne 6.1L/100kms
-1.4 TSI 160 (turbo et compresseur) :
240Nm à 1750rpm – 160ch à 5900rpm – Vmax 217km/h – 0-100km/h en 8.0s – consommation moyenne 6.5L/100kms
-2.0 TSI 200 (turbo seul) :
280Nm à 1700rpm – 200ch à 6000rpm – Vmax 235km/h – 0-100km/h en 7.2s – consommation moyenne 7.6L/100kms

TSI Ecofuel 150ch (Concept Passat présenté au Bibendum Challenge de 2007; il utilise du gaz naturel)

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To be completed…

 

Pour tacher d’y voir un peu clair…

1.4 TSI 122 (Eos, Golf, Golf Plus, …) : pas de compresseur, juste un turbo
1.4 TSI 140 (Golf, Jetta, Touran, …), 150 (Tiguan), 160 (Scirocco), 170 (Golf, Touran, …) : compresseur et turbo
1.8 TSI 160 (Passat, Audi) : turbo seul
2.0 TSI 170 (Tiguan), 200 (Tiguan, Scirocco) : turbo seul.

(liste de modèles non exhaustive, et variant suivant les pays)

Sources : Sites officiels Volkswagen (Belgique, France, Allemagne),  Answers.com.