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Die neue Motorengeneration bei Audi

Die FSI-Technologie bedeutet für Benzinmotoren einen Fortschritt, der sich im Hinblick auf den Wirkungsgrad etwa mit der Einführung der TDI-Technologie bei Dieselmotoren vergleichen lässt. Auch hier war es gelungen, eine höhere Motorleistung und effektive Verbaruchssenkung zu verbinden. So lässt sich eine Steigerung der beiden Parameter Drehmoment und Leistung erzielen, die trotzdem eine Verbrauchssenkung um bis zu 15 Prozent mit sich bringt. Dieser klare Vorteil gegenüber konventionellen Benzinmotoren wird vor allem durch die Schichtladung (Abbildung) im Teillastbereich möglich: Nur im Bereich der Zündkerze wird ein zündfähiges Gemisch benötigt. Der übrige Brennraum wird mit einem deutlichen Luftüberschuss gefüllt, wodurch der Motor entdrosselt gefahren werden kann. Der Direkteinspritzer profitiert ferner von den geringere Wärmeverlusten, da die Luftschichten um die Gemischwolke gegenüber Zylinder und Zylinderkopf isolieren.

Dabei ist diese Technik nichts Neues. Erste Systeme der Benzin-Direkteinspritzung gab es bereits in den 50er-Jahren. Lediglich ihr Potenzial konnte noch nicht in dem gewünschten Maß genutzt werden, da der Schichtladungsbetrieb nur in einem sehr kleinen Bereich des Kennfeldes möglich war. Die Audi-Ingenieure mussten für ihren FSI-Motor eine Vielzahl von Komponenten und Baugruppen neu entwickeln. Das Common-Rail-Hochdruck-Einspritzsystem mit neu entwickelter bedarftsgerecht geregelter Einkolben-Einspritzpumpe fördert nur solange Kraftstoff ins System, bis der Solldruck erreicht ist. Zu den Neuentwicklungen gehören auch der 4-Ventil-Zylinderkopf mit Rollenschlepphebel-Steuerung und das luftgeführte Brennverfahren mit kontinuierlich gesteuerter Ladungsbewegung, das externe Abgasrückführungssystem sowie das System zur Abgasnachbehandlung, der Kat und NOx-Sensor. Das wachsende Angebot an schwefelarmen Kraftstoffen macht es zudem möglich, das maximale Verbrauchspotenzial im Alltagsbetrieb auszuschöpfen.

Anders als beim Saugrohreinspritzer, wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt. Die Einspritzdüse sitzt seitlich im Zylinderkopf und wird durch eine Einkolben-Pumpe und ein Common-Rail-System versorgt. Das Einspritzventil dosiert millisekundengenau bei Einspritzdrücken bis 110 bar. Der Kraftstoff wird im Schichtladebetrieb in die Kompressionsphase eingespritzt. Er gelangt damit in die Bewegung der angesaugten Luft im Brennraum, die durch eine bewegliche Klappe im Ansaugrohr, den Einlasskanal, und die besondere Form des Kolbenbodens in eine gezielte Ladungsbewegung versetzt wurde. So wird dann auch der gewünschte Effekt der Schichtladung erreicht: Die Kraft-stoffwolke, die sich mit der Luft zu einem zündfähigen Gemisch auf begrenztem Raum aufbereitet hat, befindet sich genau zum Zündzeitpunkt um die Zünd-kerze herum. Weil der Einspritzwinkel recht flach ausfällt, kommt die Kraftstoff-wolke praktisch nicht mit dem Kolbenboden in Kontakt: Ein so genanntes „luftgeführtes“ Verfahren.

Im Schichtladebetrieb lassen sich übrigens, auf den gesamten Brennraum bezogen, Lambdawerte von bis zu 4,0 verzeichnen – die entscheidende Voraus-setzung für die Verbrauchsreduzierung bei niedrigen und mittleren Drehzahlen. Unter Vollast wird der Kraftstoff synchron zur Ansaugphase eingespritzt. Dabei kommt es zu einer homogenen Füllung des Brennraums. Die Vorteile im Homogenbetrieb entstehen durch die reduzierte Klopfneigung, die aus der Einspritzung des Kraftstoffs direkt in den Brennraum und der damit verbundenen Innenkühlung resultiert. Der erste Vertreter der neuen Motorgeneration ist ein zwei Liter großer Vier-zylinder. Im Ergebnis stehen für den Audi-FSI-Motor eine Verbrauchssenkung von 15 Prozent gegenüber einem gleichstarken Motor mit Saugrohreinspritzung. Und für die Audi-Motorenentwickler sei damit das Ende der Entwicklung "noch lange" nicht erreicht.


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