Luftmanagement für die FSI V6- und V8-Motoren

Jun 18, 2023

Im Jahr 2006 führte Audi neue 3,2-l-V6- und 4,2-l-V8-Motoren ein. Beide nutzen das Fuel Stratified Injection (FSI)-System von Audi, das erstmals 2004 beim 2.0 FSI-Vierzylindermotor eingeführt wurde.

Die Entwickler dieser Motoren mit Direkteinspritzung begannen mit einem leeren Blatt Papier. Beim V6 und V8 wurde auf die Fünfventilanordnung verzichtet, um Platz für eine Einspritzdüse zu schaffen. Durch die Verlagerung der Einspritzdüse in die Brennkammer lässt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Kraftstofftröpfchengröße im Zylinder besser steuern. Aber Audi ging noch einen Schritt weiter und hat die Art und Weise, wie Luft in den Motor gelangt und die Dämpfe im Kurbelgehäuse reguliert, komplett neu gestaltet.

Der FSI 3,2 L V6 und der 4,2 L V8 haben viele Gemeinsamkeiten mit dem FSI 2,0 L Vierzylindermotor, einschließlich der Probleme mit Kohlenstoffablagerungen. Wahrscheinlich handelt es sich bei Ihrem ersten Kontakt mit einem Ansaugkrümmer von Audi nicht um eine Beschwerde wegen des Fahrverhaltens, sondern um eine Kohlenstoffreinigung, bei der die Einlassventile gereinigt werden müssen.

Der Ansaugkrümmer der V6- und V8-FSI-Motoren steuert den Luftstrom nach dem Drosselklappengehäuse mit zwei Ventilsätzen im Sammelraum und an den Einlassöffnungen. Wenn die Ventile nicht richtig funktionieren, erzeugt der Motor nicht die gleiche Leistung und es werden Codes gesetzt.

Die Leitbleche in der Mitte des Plenums verändern die Länge der Läufer, um Drehmoment und Reaktionsfähigkeit zu verbessern. Audi nennt diese Ventile in den Serviceinformationen und DTC-Beschreibungen „Change-Over“, „Saugrohr-Tuning“ oder „Saugrohrsteuerung“. Die Luftleitbleche leiten die Luft in längere Läufer, um ein Drehmoment im unteren Drehzahlbereich zu erzielen, und leiten sie bei steigender Motordrehzahl zu kürzeren Läufern weiter.

Ein Vakuumantrieb und ein Magnetventil steuern die Ablenkbleche. Ein Sensor überwacht die Stellung der Ventile. Audi setzt diesen Krümmertyp bereits seit den 1990er-Jahren bei seinen V6- und V8-Motoren ein. Wenn das System ausfällt und kein Vakuum vorhanden ist, stellt die Standardposition das System normalerweise auf die geschlossene Konfiguration oder die Position mit dem längsten Ansaugkanal ein. Dies führt dazu, dass der Motor mit zunehmender Drehzahl weniger Leistung hat. Bei RS- oder Hochleistungs-V6- und V8-Motoren von Audi ist dieses System nicht verbaut.

Bei Audi-FSI-Motoren gibt es vor den Einlassventilen „Tumble-Klappen“, die über einen Unterdrucktopf und ein elektrisches Magnetventil betätigt werden. Dabei handelt es sich um kleine Klappen, die schließen und den Durchfluss zu den Einlassventilen einschränken können. Diese Einschränkung erzeugt einen „Venturi-Effekt“, um den Luftstrom in den Motor bei niedrigen Motordrehzahlen und -lasten zu glätten. Bei geöffneten Ventilen wird der volle Durchmesser des Ansaugkanals genutzt.

Die Tumble-Ventile sind typischerweise bei geringer Last zwischen 1.000 und 4.000 U/min geschlossen. Dadurch werden die Leerlaufqualität und die Beschleunigung bei niedrigen Motordrehzahlen verbessert. Bei steigender Motorlast öffnen sich die Ventile.

Bei einigen Fahrzeugen mit hoher Kilometerleistung kann der Aktuator ausfallen. Die häufigsten Fehlerstellen sind das Gestänge und die Welle. Die Kunststoffverbindungen können reißen und verhindern, dass sich die Ventile vollständig oder zu weit öffnen.

Ein Hall-Effekt-Sensor am Ende der Wellen beider Reihen misst die Position der Ventile. Wenn die Ventile langsam reagieren oder die Sollwerte für Öffnen oder Schließen überschreiten, wird ein Code eingestellt. Die Welle kann verschleißen und an den Enden Vakuumlecks entwickeln.

Der Kunde meldet möglicherweise einen Stromausfall, wenn entweder das Tumble-Ventil oder die Aktuatoren des Ansaugkanals ausfallen. Der erste Diagnoseschritt sollte darin bestehen, die Leitungen und Aktuatoren auf Vakuumlecks zu prüfen, bevor Teile ausgetauscht werden. In der Regel führen Lecks zu mageren Codes und erhöhen die langfristigen Kraftstoffanpassungswerte. Eine Nebelmaschine kann helfen, undichte Anschlüsse, Schläuche und rissige Kunststoffteile zu erkennen.

Audi nimmt Kurbelgehäusedämpfe bei FSI V6- und V8-Motoren sehr ernst. Das System verwendet viele Ventile und Kammern, um die Dämpfe so zu verwalten, dass der größte Teil des Öls entfernt und die verbleibenden Gase in der Brennkammer verbrannt werden können.

Bei einem FSI-Saugmotor steigt und sinkt der Druck im Kurbelgehäuse mit einer Änderung der Motorlast und -drehzahl. Beim Hochfahren des Zylinders während der Kompressions- und Auslasszyklen können Gase aus der Brennkammer an den Kolbenringen vorbei austreten. Öl und Verbrennungsgase im Kurbelgehäuse können auch an den Kolbenringen vorbei in den Brennraum gesaugt werden. FSI-Motoren steuern den Druck, sodass sich keine Kohlenstoffablagerungen an den Ventilen bilden und das Öl sauber bleibt.

Bei den V6- und V8-Motoren von Audi ähnelt das positive Kurbelgehäuseentlüftungsventil (PCV) eher einem Ölabscheidersystem, das mehr als 300 US-Dollar kosten kann. Der Ölabscheider befindet sich beim V6 im Tal des Motors und beim V8 nahe der Rückseite des Einlasses.

Diese Einheiten verfügen über einen Steuerkolben, ein Bypassventil, ein zweistufiges Druckbegrenzungsventil und ein Ablassventil. Die Ventile arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass optimale Bedingungen zum Entfernen des Öls und zur Steuerung des Drucks im Brennraum herrschen. Der Ölabscheider wird durch Motorkühlmittel erwärmt, wodurch verhindert wird, dass die Kurbelgehäuseentlüftung aufgrund von Kondensation einfriert und der Kunststoff möglicherweise reißt.

Im Ölabscheider strömen die Gase aus dem Kurbelgehäuse durch zwei oder mehr kegelförmige Kammern, sogenannte Zyklone. Die Kammern sind parallel geschaltet. Der Zyklon verwirbelt den Dampf, um das Öl aus den Gasen zu entfernen.

Die Steuerung des Systems erfolgt über einen federbelasteten Kolben, der je nach Durchflussmenge seine Position verändert. Ein zweistufiges Druckregelventil stellt den Kurbelgehäuseinnendruck ein. Das Bypassventil sorgt zusammen mit dem Steuerkolben dafür, dass die Zyklone auf optimalem Niveau arbeiten. Bei zu viel oder zu wenig Durchfluss funktionieren die Zyklone nicht richtig. Bei zu viel Luftstrom öffnet sich das Bypassventil und lässt das unbehandelte Gas zum Motor strömen.

Das abgeschiedene Öl wird in einem Ölreservoir unterhalb der Zyklone gesammelt. Das Öl kann erst dann aus dem Behälter abfließen, wenn das Ölablassventil geöffnet ist. Das Ölablassventil ist geschlossen, solange der Druck im Kurbelgehäuse unter den Ventilen liegt. Das Ventil öffnet aufgrund der Schwerkraft nur bei sehr niedriger Motordrehzahl oder bei ausgeschaltetem Motor automatisch, da die Druckverhältnisse oberhalb und unterhalb des Ventils im Gleichgewicht sind.

Wenn der Ölabscheider aufgrund von Verstopfung, Undichtigkeiten oder festsitzenden Ventilen nicht funktioniert, wirkt sich dies auf zwei Arten auf die Lebensdauer des Motors aus. Erstens könnte das Öl verunreinigt werden und möglicherweise zu Schlammbildung und Lagerproblemen führen. Zweitens kann ein erhöhter Ölverbrauch zu Kohlenstoffablagerungen an den Einlassventilen und Schäden am Katalysator führen.

Die FSI-V6- und V8-Motoren sind in vielen Autos der A-Serie und SUVs der Q-Serie von Audi verbaut. Damit ein FSI-Motor ordnungsgemäß funktioniert, müssen alle Komponenten ordnungsgemäß funktionieren. Betrachten Sie es so: Der Ansaugkrümmer ist die Lunge, während die Einspritzdüsen, Einlassventile und Zylinder das Herz sind. Liegt ein Problem mit dem Ansaugkrümmer vor, wird das Problem durch die Ansaugventile und den Verbrennungsvorgang im Zylinder noch verstärkt. Aus diesem Grund muss bei der Lösung von Kohlenstoffablagerungen, Lean-Codes und anderen Fahrverhaltensproblemen bei jedem FSI-Motor ein ganzheitlicher Ansatz gewählt werden.