Audi lanserar framtidens bensinmotor
- den direktinsprutade FSI - motorn

Audi presenterar en ny och effektivare motorgeneration _ den direktinsprutade FSI-motorn. Den nya tekniken öppnar nya möjligheter för bensinmotorn, en utveckling som kan jämföras med när TDI-teknologin lanserades av Audi för drygt tio år sedan. Även här lyckades man förena höga prestanda med en anmärkningsvärt låg förbrukning.

Den nya Fuel Stratified Injection (FSI)-tekniken ger väsentligt högre dynamik, en ökning av vridmoment och prestanda och en sänkning av förbrukningen med upp till 15 procent.
Tekniken möjliggörs genom s.k skiktladdning inom dellastområdet. Eftersom antändningsbar bränsleblandning bara behövs runt tändstiftet kan resten av förbränningsrummet fyllas med ett stort luftöverskott. Samtidigt drar direktinsprutningen nytta av de minskade värmeförlusterna, då luftöverskottet runt bränsle/luftblandningen isolerar mot cylinder och cylinderhuvud.

De första systemen med bensindirektinsprutning kom redan på 50-talet. Några biltillverkare har i dag direktinsprutade bensinmotorer, men de utnyttjar inte tekniken fullt ut. Skiktladdningsdrift har hittills bara varit möjligt inom ett begränsat arbetsområde hos motorerna.

Nyutvecklade komponenter och system
I Audis nya FSI-motor har teknikerna utvecklat en mängd nya komponenter och system:

Common Rail-högtrycks-insprutningsystemet med en nyutvecklad, reglerad
Audis pressreleaser på internet nås under adress: www.svenska.volkswagen.se
enkolvs-insprutningspump, som tillför systemet bara så mycket bränsle som behövs för att nå det inställda trycket,
nytt 4-ventils-cylinderhuvud med rullsläpventillyftare,
förbättrad förbränning med kontinuerligt styrt insugningsförlopp,
avgasåterföring (EGR),
Avgasrening med lagring av kväveoxid (NOx),
katalysator och NOx-sensor
Bränslet har numera så låg svavelhalt att det är möjligt att utnyttja teknikens maximala potential vid normaldrift.

Effektiv förbränning
Avgörande för effektiviteten är FSI-motorns speciella förbränningsförlopp:
I motsats till insugningsrörinsprutning sprutas bränslet direkt in i förbränningsrummet. Insprutningsmunstycket, som matas via en enkolvspump och ett Common-Rail-system, är monterat på sidan av cylinderhuvudet. Insprutningsventilen doserar med noggrannhet upp till en millisekund vid ett insprutningstryck upp till 110 bar.

Bränslet sprutas vid skiktladdningsdrift in under kompressionsfasen, direkt in i insugningsluftens rörelse i förbränningsrummet, en rörelse som man får med hjälp av en rörlig klaff i insugningsröret, insugningskanalens utformning, och av kolvens speciella form. Luften sätts i rotation genom ett riktat insugningsförlopp, sk "Tumble" eller virvel. Därmed uppnås den önskade effekten av skiktladdningen:

Bränsledimman som blandas med luften, kommer vid tändtidpunkten att centreras runt tändstiftet. Då bränslets insprutningsvinkel är relativt flack, får bränsledimman praktiskt taget ingen kontakt med kolven: Resultatet blir ett så kallat "luftburet" blandningsförfarande.

Vid förbränningen ger luftöverskottet ett isolerande luftskikt mellan den antända bränsle/luftblandningen och cylinderväggen. Detta ger en reducering av värmeavledningen till motorblocket _ och ytterligare ökning av motorns effekt.

Vid skiktladdningsdrift kan man, när det gäller hela förbränningsrummet, nå lambdavärden på upp till 4,0 _ en avgörande förutsättning för att reducera bränsleförbrukningen upp till motorns dellastområde.

Vinnande FSI-teknik i året Le Mans
Vid fullt pådrag sprutas bränslet in under insugningsfasen. Det ger en homogen fyllning av förbränningsrummet. Fortfarande ger detta en lägre bränsleförbrukning, men också högre prestanda- och vridmomentvärden jämfört med vanlig insugningsrörsinsprutning. Det demonstrerades av Audi i årets 24-timmarslopp på Le-Mans lopp där två ekipage med V8 biturbomotor vann en överlägsen dubbelseger.

De vinnande R8-prototyperna var utrustade med permanent homogent drivna FSI-motorer. Fördelarna med homogendriften är ökade knackbeständighet , ett resultat av att bränslet sprutas direkt i förbränningsrummet vilket får en invändig kylning till följd. Tack vare detta kan motorn ges ett högre kompressionsförhållande.

Snart i serieproduktion
Först ut i den nya motorgenerationen är en 4-cylindrig 2-litersmotor som snart väntas i serieproduktion. Motorblocket är identiskt med den 2-litersmotor som redan lanserats i Audi A4 och A6. Den har ett Common Rail-insprutningssystem och en enkolvs-insprutningspump. Cylinderhuvudet har - i motsats till de vanliga Audi-motorerna _ inte fem utan fyra ventiler. Detta för att ge plats för insprutningsventilen.

Det variabla insugningsröret har tvåsteg för höga och låga varvtal. För att få bästa möjliga styrning av ventilernas öppning har insugningskamaxeln variabel reglering.

Effektiv avgasrening - även av kväveoxider

På avgassidan finns en av de centrala komponenterna för en effektiv avgasrening _ avgasåterföringen (EGR). Den är effektivare än hittills kända system och återför upp till 30 procent av den totala avgasmängden tillbaka till förbränningsrummet. Dessutom finns två katalysatorer: Bakom grenröret finns en motornära 3-vägskatalysator och under bilen den speciella kväveoxid (NOx)-lagringskatalysatorn.

NOx-lagringskatalysatorns som också har en NOx-sensor vid utloppet, är dimensionerad för direktinsprutningens speciella krav. Är bränsle/luftblandningen för mager kan inte den konventionella 3-stegskatalysatorn reducera kväveoxiderna tillräckligt. Kväveoxider som den magra blandningen ger måste ändå reduceras till ofarligt kväve, vilket sker effektivt i den speciella lagringskatalysatorn, som binder kväveoxiderna i sitt barium-skikt.

När katalysatorn är mättad anfettas bränsle/luftblandningen tillfälligt för att "ladda ur" katalysatorn: Genom att höja avgastemperaturen med den fetare bränsle/luftblandningen frigörs bariummolekylernas lagrade kväveoxider som omvandlas till fritt kväve. Urladdningsfrekvensen beror på motorns drifttillstånd; i genomsnitt räcker det att blandningen anfettas några sekunder per minut.

Resultatet blir en sänkning av bränsleförbrukningen med 15 procent jämfört med en lika stark konventionell motor med insugningsrörsinsprutning. 15 procents bättre bränsleekonomi -det är verkligen försprång genom teknik. Och Audis motorutvecklare lovar: Det här är bara början!

Audi utvecklar och producerar bilar av hög kvalitet och har hela världen som marknad. År 2000 levererade förtaget mer än 650.000 Audi bilar till sina kunder. Koncernomsättningen låg på 39 milj. DM. Audi-koncernen sysselsätter f.n. mer än 50.000 medarbetare.