Представив в августе новое поколение бензиновых моторов FSI с непосредственным впрыском топлива в цилиндры, компания Audi вошла в пятерку автопроизводителей (Mitsubishi, Toyota, Volkswagen, Peugeot-Citroёn), которым на данный момент оказалось под силу создать и подготовить к производству собственный самый экономичный и экологически чистый бензиновый двигатель внутреннего сгорания.

Впервые аббревиатура FSI появилась на моторе самой маленькой модели Volkswagen – Lupo. Конструктивно новый силовой агрегат компании Audi имеет много общего с «фольксвагеновским»: одинаковые системы питания Common Rail, принципы смесеобразования – послойное и однородное. Отличаются двигатели рабочим объемом, давлением впрыска, выдаваемыми характеристиками и еще рядом мелочей.

Не вызывает сомнений, что у многих возникнет вопрос: чем новый двигатель лучше и почему. По сравнению с одинаковыми по объему обычными моторами он значительно динамичней, выдает больший крутящий момент и мощность, на 15% экономичнее и, конечно же, экологически чище. Первый двигатель FSI компании Audi – двухлитровый четырехцилиндровый шестнадцатиклапанный – выдает на-гора 150 л.с. и крутящий момент 200 Нм. Кстати, размеры этого силового агрегата идентичны аналогичным моторам, устанавливаемым на модели А4 и А6.

Иметь все эти достоинства двигателю FSI позволила не только технология непосредственного впрыска топлива в цилиндры. Пожалуй, главная особенность – работа на сверхобедненных смесях с соотношением «воздух-топливо» 40:1. Воспламенить такую бедную смесь от свечи зажигания в обычном ДВС нереально. В моторе FSI это возможно благодаря послойному смесеобразованию, при котором вблизи свечи зажигания образовывается облако хорошо горящей обогащенной горючей смеси, а чем ближе к стенкам цилиндра и камеры сгорания, тем смесь беднее. Непосредственно у стенок горючая смесь отсутствует, поэтому при ее сгорании тепла в систему охлаждения уходит меньше, за счет чего КПД двигателя увеличивается.

Создать в камере сгорания зоны с различным составом горючей смеси помогает специальная заслонка во впускном тракте и конфигурации выемки в днище поршня, создающие в цилиндре турбулентное движение воздуха. Большая часть впрыскиваемого на такте сжатия в цилиндры топлива при этом концентрируется возле искрового промежутка свечи зажигания. Такое наполнение цилиндров в двигателе FSI используется, когда скорость постоянна, не требуется резких ускорений, загрузка автомобиля невелика. Если необходимо получить от двигателя максимальные мощность и крутящий момент – при ускорении, полной загрузке, на подъеме или на большой скорости – процесс смесеобразования и сгорания проходит по традиционному сценарию – как в обычном двигателе готовится горючая смесь с соотношением «воздух-топливо» 14,7:1 и распределяется в цилиндрах равномерно. Для этого специальная заслонка во впускном тракте полностью открывается, а топливо впрыскивается на такте впуска, чем обеспечивается более качественное образование однородной горючей смеси. Эффективность такого смесеобразования уже проверена на практике. В 610-сильном восьмицилиндровом двигателе победителя 24-часовых гонок в Ле Мане болиде Audi R8 топливо подается в цилиндры именно по такому принципу – на такте всасывания.

Подача топлива в цилиндры осуществляется системой питания Common Rail, которая используется во многих современных дизельных двигателях. Однопоршневый топливный насос закачивает бензин под давлением 110 бар в общую для всех форсунок (инжекторов) топливную рампу. От нее топливо поступает к электромагнитным форсункам, которыми управляет электронный блок. Такая система питания отличается очень высокой точностью и гибкостью работы – длительность впрыска регулируется в пределах тысячных долей секунды.

Действующие в Европе жесткие экологические нормы вынуждают автомобильную промышленность оснащать двигатели все более эффективными системами очистки выхлопных газов. У Audi это система рециркуляции отработавших газов и два каталитических нейтрализатора – обычный и накопительного типа. Система рециркуляции возвращает в цилиндры до 30% отработавших газов, которые повторно используются в процессе сгорания. Первый – трехступенчатый, с двумя лямбда-зондами (на входе и выходе), очищает отработавшие газы от токсичных веществ СО и НС.

Второй катализатор внедрили в систему выпуска для нейтрализации токсичных окисей азота (NOх). При работе на сверхобедненных смесях в экономичном режиме они выделяются в большом количестве, поэтому обычный катализатор не может их нейтрализовать. Нововведенный накопительный катализатор устанавливается в конце системы выпуска и имеет два датчика: на входе – температуры, на выходе – содержания окиси азота. Разложение этого соединения на нетоксичные кислород и азот происходит в результате химической реакции с барием, тонкий слой которого нанесен на соты керамического элемента.

Работает накопительный катализатор так. Сначала окиси азота накапливаются в керамическом элементе катализатора (отсюда и название – накопительный). После его насыщения избытки окиси азота начинают выбрасываться в атмосферу. Это фиксирует датчик содержания NОх. Как только блок управления двигателем обнаруживает это, он обогащает горючую смесь, чем повышает температуру выхлопных газов. Молекулы бария при этом вступают в реакцию с NOх и расщепляют ее на азот и кислород. Весь этот процесс очистки катализатора в среднем происходит ежеминутно, а длится всего несколько секунд.

На обозрение публике мотор Audi FSI будет представлен на Франкфуртском автосалоне, а первой серийной моделью, которую планируют в 2002 году им вооружить, будет Audi А4.

Юрий Дацык