Dzięki zastosowaniu technologii bezpośredniego wtrysku benzyny FSI, Audi wprowadziło na rynek nową generację silników, bardziej wydajnych niż kiedykolwiek wcześniej. oznaczają ogromny krok naprzód. W porównaniu do tradycyjnych silników z wtryskiem benzyny do kolektora dolotowego, silnik z wtryskiem bezpośrednim charakteryzuje się większą dynamiką i mocą, zapewnia większy moment obrotowy i redukcję zużycia paliwa nawet o 15 procent.
Było to możliwe przede wszystkim dzięki ładowaniu warstwa po warstwie w trybie obciążenia częściowego. Oznacza to, że mieszanka palna potrzebna jest jedynie przy świecy zapłonowej, a reszta komory spalania wypełniona jest znacznym nadmiarem powietrza. Dzięki temu nie ma potrzeby stosowania przepustnicy w silniku. Ponadto wtrysk bezpośredni redukuje utratę ciepła. Oznacza to, że warstwy powietrza otaczające mieszankę izolują ją od cylindra i głowicy cylindra.
W przeciwieństwie do silnika z wtryskiem kolektorowym, paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do komory spalania. Wtryskiwacz, do którego paliwo jest dostarczane za pośrednictwem pompy jednotłoczkowej i wspólnego przewodu paliwowego, znajduje się z boku głowicy cylindra. Wtryskiwacz zaworowy dozuje paliwo z dokładnością do milisekundy i pod ciśnieniem do 110 barów.
Zasada bezpośredniego wtrysku benzyny: 1 - paliwo, 2 - powietrze, 3 - przepustnica (elektroniczny pedał przyspieszenia). 4 - kolektor dolotowy, 5 - wtryskiwacze zaworowe, 6 - silnik.
Schematyczna reprezentacja systemu Bosch-MED (elektroniczny układ sterowania dla silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa)
Paliwo jest wtryskiwane w trybie ładowania warstwowego podczas suwu sprężania. Następnie zostaje on wprawiony w ruch za pomocą powietrza wprowadzanego do komory spalania. Powietrze z kolei wprawiane jest w ukierunkowany ruch dzięki ruchomej klapie w kolektorze dolotowym, kanałowi dolotowemu oraz specjalnemu kształtowi dna tłoka.
Następnie osiąga się pożądany efekt warstwowego rozprowadzenia paliwa w ładunku: w chwili zapłonu wokół świecy zapłonowej gromadzi się chmura paliwa, która wraz z powietrzem tworzy mieszankę palną i rozprzestrzenia się w ograniczonej przestrzeni. Ze względu na duży kąt rozprężania się strumienia, chmura paliwa ma niewielki kontakt z dnem tłoka; ponadto po spaleniu między zapaloną mieszanką a ścianką cylindra tworzy się izolująca warstwa powietrza. W rezultacie zmniejsza się rozpraszanie ciepła przez blok cylindrów, co zwiększa wydajność. silnik.
Blok cylindrów i wymiary pierwszego przedstawiciela nowej generacji silników są identyczne jak blok cylindrów i wymiary standardowych dwulitrowych jednostek A4 i A6. Silnik ten jest wyposażony w układ wtrysku paliwa Common Rail i jednotłokową pompę wtryskową. Głowica cylindra ma cztery zawory zamiast pięciu, co zapewnia wolną przestrzeń dla wtryskiwacza zaworowego.
Kolektor dolotowy o zmiennej długości składa się z dwóch etapów, dzięki czemu zapewnia dwie długości kolektora dolotowego: dla dużych i małych prędkości. Stały regulator wałka rozrządu zapewnia odpowiednią kontrolę czasu otwarcia zaworów. Po stronie wydechowej zlokalizowany jest jeden z głównych podzespołów niezbędnych do efektywnego ograniczenia toksyczności spalin – układ recyrkulacji spalin. System ten działa wydajniej od poprzednich rozwiązań i odprowadza do komory spalania aż 30 procent spalin.
System bębnowy
Aby uzyskać ładowanie warstwowe, wtrysk, przepływ powietrza wewnątrz cylindra i geometria komory spalania muszą być optymalnie do siebie dopasowane. Aby kontrolować przepływ powietrza w układzie dolotowym, stosuje się system Tumble (tumble po angielsku oznacza "salto"). Za pomocą specjalnej przegrody kanał wlotowy podzielony jest na połowę górną i dolną. Kanały ssące znajdują się w głowicy cylindra, a specjalne klapy są umiejscowione z boku głowicy, w kołnierzowym module wielofunkcyjnym. Przepustnica wstępna kieruje powietrze tylko przez górę lub przez cały przekrój.
Aby uzyskać intensywny przepływ cylindryczny w komorze spalania, w trybie ładowania warstwowego, specjalny zawór, a wraz z nim jeden z dwóch kanałów, zostaje zamknięty. W tym trybie paliwo wtryskiwane jest tylko w ostatniej jednej trzeciej ruchu tłoka w górę, a więc w czasie sprężania. Dzięki połączeniu ukierunkowanego przepływu powietrza i specjalnej geometrii tłoka z wyraźnie zdefiniowaną komorą spalania, drobno rozpylone paliwo gromadzi się optymalnie wokół świecy zapłonowej i niezawodnie się zapala.
System Tumble po pierwsze, po raz pierwszy umożliwił połączenie ekonomicznego trybu ładowania warstwowego z bardzo wysokimi wartościami mocy i momentu obrotowego. Przy wysokich obrotach silnik FSI pracuje jak tradycyjny silnik z wtryskiem kolektorowym, ale dzięki wyższemu stopniowi sprężania jego wydajność jest większa. silnik wzrasta.