Drei Buchstaben verändern erneut die Welt des Motorenbaus. Schon 1989 überraschte der VW-Konzern mit dem TDI, dem ersten direkt einspritzenden Turbodiesel für Personenwagen, dessen Technik im Golf 1993 ihre Karriere begann und bald die Wirbelkammerdiesel verdrängte. Nun beginnt mit der Einführung der FSI-Motoren (Fuel Stratified Injection = geschichtete Benzindirekteinspritzung) bei den Benzinmotoren von Volkswagen die Ablösung der Saugrohreinspritzer. Die Direkteinspritzung wird, wie heute schon bei den Dieselmotoren, künftig auch bei den Ottomotoren die beherrschende Technik sein und kurzfristig die Saugrohreinspritzung bei der Konzernmarke Volkswagen komplett ablösen. Denn FSI-Motoren sind sparsamer, sauberer und spritziger als Saugrohr-Einspritzer und erfüllen optimal die aktuellen Forderungen nach niedrigerem Verbrauch, einer besseren Umweltbilanz und höherem Fahrspaß.
Das bewies als Wegbereiter dieser neuen Generation von Benzinmotoren bereits Ende 2000 der 1,4-Liter-FSI-Motor von Volkswagen mit 77 kW (105 PS) im Lupo. Mit einem Verbrauch von durchschnittlich nur noch 4,9 l/100 km im NEFZ wurde dieser zum ersten Fünf-Liter-Auto unter den Benzinern. Nun folgen zwei weitere besonders sparsame Benzin-Direkteinspritzer: Golf und Bora (Limousine und Variant) mit dem 1,6l 81 kW (110 PS) FSI und nur wenig später der soeben erst in Genf vorgestellte 63 kW (86 PS) leistende 1,4-Liter-FSI im Polo. Dem Golf FSI genügen trotz gesteigerter Leistung nur noch durchschnittlich 6,2 l/100 km. Damit verbraucht er mehr als 10 Prozent weniger als mit dem 77 kW (105 PS) leistenden Triebwerk mit Saugrohreinspritzung. Die CO2-Emissionen sinken auf 149 g/km. Wie schon der 1,4-Liter-FSI-Motor erfüllt auch der 1,6-Liter-FSI-Motor die Abgasnorm EU 4, verbunden mit den entsprechenden Steuervorteilen.
Die wegweisende FSI-Technik ist keine Spartechnik auf Kosten der Fahrleistungen. Denn neben fünf Prozent höherer Leistung liefert der FSI-Motor auch ein um knapp fünf Prozent höheres Drehmoment. Das bedeutet mehr Kraft trotz weniger Verbrauch. So reichen dem Golf FSI 10,6 Sekunden für den Spurt auf Tempo 100 und die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 194 km/h. So sind die neuen FSI-Modelle betont dynamische Fahrzeuge, die hohen Fahrspaß garantieren.
Wie hinter TDI beim Diesel, so steht auch hinter FSI bei Benzinmotoren ein ganzes Bündel aufwändiger technischer Lösungen bei Motorkonstruktion, Gemischaufbereitung und Abgas-nachbehandlung. Das höchste Einsparpotenzial bietet der FSI-Motor im geschichteten Magerbetrieb bei hohem Luftüberschuss. Die dabei mit hohem Druck in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmengen sind so klein, dass sie homogen vermischt wie bei klassischen Benzinern kein zündfähiges Gemisch mehr ergeben würden. Deshalb konzentriert man das Kraftstoff-Luftgemisch durch gezielte Einspritzung und exakt gesteuerte Luftströmungen als zündfähigen Gemischballen direkt an der Zündkerze.
Der besonders sparsame geschichtete Magerbetrieb funktioniert allerdings optimal nur bei Teillast und niedrigeren Drehzahlen. Als Zwischenstufe erlaubt der 1,6-Liter-FSI-Motor erstmalig bei den VW-FSI-Motoren auch den Betrieb mit einem homogenen Magergemisch, wodurch der verbrauchsgünstige Kennfeldbereich erweitert werden kann. Erst bei Abforderung der Motorleistung im mittleren und oberen Kennfeldbereich wird der Motor im konventionellen Homogen-Betrieb mit im gesamten Brennraum gleichmäßig verteilten Kraftstoff-Luftgemisch betrieben. Der Homogenbetrieb ist allerdings dank höherer Verdichtung und sehr hohen realisierten Abgasrückführraten ebenfalls sparsamer als bei einem konventionellen Saugrohreinspritzmotor. Der Wechsel zum jeweils optimalen Betriebsmodus erfolgt dabei vollautomatisch und für den Fahrer nicht spürbar durch die Motorsteuerung.
Beim geschichteten und homogenen Magerbetrieb ist allerdings eine spezielle Abgasnachbehandlung nötig. Denn trotz deutlicher Minderung durch Abgasrückführung entstehen dabei Stickoxide, die von den Katalysatoren nicht umgewandelt werden können. Sie werden beim FSI-Motor in einem speziellen NOx-Speicherkatalysator aufgefangen und zwischengelagert. Sind alle Speicherplätze belegt, schaltet die Motorsteuerung, gesteuert über einen neuartigen NOx-Sensor automatisch für wenige Sekunden vom Fahrer unbemerkt von Magerbetrieb auf Homogen-Betrieb um, bei dem die Stickoxide in unschädlichen Stickstoff umgewandelt werden. Ebenso automatisch wird auch eine gezielte Entschwefelung des NOx-Speicherkats eingeleitet, wenn zu hohe Schwefelablagerungen die Katalysatorfunktion einschränken.
Mit der FSI-Technik beginnen die Benzinmotoren die in den letzten Jahren stark gewachsenen Verbrauchsvorteile der Diesel wieder zu reduzieren. Allerdings werden sie den Diesel nicht einholen können. Denn einerseits ist der Dieselmotor nach den Gesetzen der Physik nun einmal der Verbrennungsmotor mit dem höheren Wirkungsgrad, andererseits profitiert er zusätzlich von der höheren Dichte des Dieselkraftstoffs. Doch der in den letzten Jahren größer gewordene Abstand zwischen Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung und Dieselmotoren wird dank FSI-Technik erheblich schrumpfen.
