Hay tres versiones del motor TSI de Volkswagen con 1,4 l de cilindrada. Dos de ellas tienen dos compresores, uno de tipo volumétrico Roots y un turbocompresor, dispuestos en serie; estas dos versiones se distinguen entre sí por su potencia máxima: 140 (ó 150 CV) y 170 CV. La otra versión solamente tiene un turbocompresor y da 122 CV (ó 125 CV) de potencia máxima.
Volkswagen también llama TSI al motor de 2,0 l (inicialmente llamado TFSI) y habrá una variante de estos motores con 1,2 l de cilindrada.
En los tres motores de 1,4 l, el bloque del que ha partido Volkswagen es de tipo EA 111, el mismo que da 90 CV con 1,4 l o 115 con 1,6. Es un bloque de hierro con 82 mm de distancia entre ejes de cilindros, con medidas 76,5 x 75,6, que dan 1.390 cm³. Este bloque admite presiones máximas en la cámara de 120 bar.
La distribución tiene cuatro válvulas por cilindro y dos árboles de levas en la culata, movidos por una cadena. En el árbol de levas de admisión hay un variador de fase. El cigüeñal y las bielas son iguales en las tres versiones.
En el caso de las versiones de doble compresor, la idea es utilizar un turbocompresor de gran tamaño, que puede dar una presión muy alta, y un compresor volumétrico que genera la presión requerida cuando el turbocompresor no puede darla, porque es grande y —por tanto— necesita más energía para acelerarlo (más comentarios sobre el uso de dos compresores).
El otro motor, con el que no se busca una potencia máxima alta, no necesita una presión de sobrealimentación grande. Por esa razón es preferible usar un turbocompresor pequeño y prescindir del compresor volumétrico.
Como el turbocompresor es pequeño, requiere menos energía para acelerarlo; además, este motor tiene otros sistemas para que su respuesta a bajo régimen sea buena.
El compresor volumétrico está movido por el cigüeñal a través de una polea y un embrague electromagnético; gira cinco veces más rápido que el motor. Funciona de manera continua a partir de cierto nivel de carga, hasta 2.400 rpm. A partir de ahí queda desembragado de la polea, salvo si la carga del motor es alta. Cuando el motor funciona a media carga, una parte del caudal de aire que ha pasado por el compresor volumétrico retorna a él (imagen).
En ese caso, puede sumar su presión a la que da el turbocompresor, siempre que el motor no llegue a 3.500 rpm (gráfico). A partir de ese régimen y hasta las 7.000 rpm que puede alcanzar el motor, el compresor volumétrico está siempre desconectado. Cuando el compresor está desconectado, el aire pasa por una conductor alternativo para esquivarlo (gráfico).
En la versión de 170 CV, la máxima presión de alimentación se consigue a unas 1.500 rpm, cuando los dos compresores funcionan conjuntamente y tienen aproximadamente la misma relación de compresión (1,53 a 1). En esas condiciones, la presión máxima absoluta de alimentación es 2,5 bar.
En la versión de 122 CV, la presión máxima en el colector de admisión es 1,8 bar, cuando el turbocompresor gira a 220.000 rpm.
Aunque el turbocompresor es distinto según el motor, en las tres versiones hay algunas características en común. Tienen una válvula de descarga neumática en la turbina para limitar la presión máxima y, además, una válvula de descarga en admisión (más información). En la imagen a la derecha se puede apreciar esa válvula, que está controlada electrónicamente.
Los tubos por donde circula el aire comprimido son rígidos en todo caso, lo que impide un aumento de volumen que retrase la respuesta del compresor.
El turbocompresor es un diseño de Volkswagen, que no utiliza un sistema de doble entrada porque crea una mayor contrapresión en el escape cuando el régimen es alto.
Una particularidad del motor de 122 CV es que el aire de admisión comprimido no se enfría en un intercooler de aire, sino en uno de agua (más información). Por esa razón, hay diferencias en el sistema de refrigeración de cada motor (más información). En esta animación (archivo.mov, 25 MB) se puede apreciar el flujo de gases.
Una de las facetas más interesantes de este motor, en sus tres versiones, es que su relación de compresión es alta, lo que resulta beneficioso para el funcionamiento del motor en carga parcial (uno de los inconvenientes de los motores con mucha sobrealimentación). En parte debido a la inyección directa (la gasolina refrigera la cámara porque se evapora dentro de ella), la relación de compresión es 10 a 1 en las tres versiones; la gasolina que recomienda Volkswagen para este motor es de octano 95.
Tiene inyección indirecta con una bomba que da 110 bar de presión máxima. Los inyectores tienen seis orificios en todo caso, pero la forma en que se dispersan los chorros es distinta según el tipo de alimentación. En las versiones de doble compresor hay unas aletas en el colector de admisión, que limitan el área de entrada de aire en carga parcial para conseguir una cierta turbulencia. El motor de un sólo compresor no necesita esas aletas. Los chorros del inyector se adaptan a la turbulencia, que es distinta en cada caso.
Volkswagen estima que este motor de 1,4 l, en versión de 170 CV, equivale a un buen motor atmosférico de 2,3 l de cilindrada. Sus valores de potencia máxima y par máximo (170 CV y 240 Nm, respectivamente), son semejantes a los del motor V6 de Audi de 2,4 l (170 CV y 230 Nm).
La escala de par máximo en las tres versiones es 200, 220 y 240 Nm. En las dos versiones menos potentes el par máximo es constante en un margen de régimen amplio y ya desde 1.500 rpm.
La presión media efectiva es extraordinariamente alta: 21,7 bar; está al mismo nivel que la de motores Diesel como el BMW de 2,0 l y 163 CV (el del 320d), que llega a 21,4. En las tres versiones de este motor de 1,4 l, el consumo específico mínimo es 240 g/kWh, a 2.000 rpm.
Volkswagen ha trabajado con 250 prototipos y primeras series de motores, algunos de ellos sometidos a pruebas de resistencia equivalentes a un recorrido de 300.000 km.