Combustion Engine Technology

München (pb): V-Motoren gibt es unter den Vier Ringen seit 29 Jahren – 1988 debütierte der 3,6-Liter-Achtzylinder im Audi V8. Zwei Jahre später folgte ein 2,8-Liter-V6 im Audi 100. In den 90er Jahren ging es dann Schlag auf Schlag: 1997 erschien mit dem 2.5 TDI der weltweit erste V6-TDI, 1998 folgte ihm der V8-TDI mit 3,3 Liter Hubraum. Und im Jahr 2000 setzte der V6-Biturbo mit 2,7 Liter Hubraum ein ganz spezielles Highlight: Die 279 kW (380 PS) und 440 Nm Drehmoment, mit denen er den Audi RS 4 Avant antrieb, legten die Messlatte in der Mittelklasse auf ein völlig neues Niveau.
Heute setzt Audi V6- und V8-Motoren in allen Modellen ein, die auf dem Modularen Längsbaukasten basieren, also in den Baureihen Audi A4, A5, A6, A8, Q5 und Q7. Die V6-Aggregate – Diesel wie Ottomotoren – schöpfen aus 3,0 Liter Hubraum, bei den V8-Motoren sind es 4,0 Liter. Die Leistungsspanne reicht von 160 kW/218 PS bis 445 kW/605 PS. Eine Sonderstellung nimmt der neue 2,9 Liter V6-Motor im Audi RS 5 (Kraftstoffverbrauch kombiniert in l/100 km: 8,7; CO2-Emission kombiniert in g/km: 197) ein. Wegen der gesteigerten Leistung und der damit höheren Belastung des Aggregats, wurde der Hubraum hier um 0,1 Liter reduziert.

Audi TechDay, Präsentation Audi SQ und A4/A5 g-tron. Foto: P. Bohne

Audi A4 g-tron; Foto: P. Bohne

Audi und Porsche arbeiten bei der Entwicklung der Aggregate eng zusammen. Beide Premiummarken bringen die starken und effizienten V6- und V8-Ottomotoren in ihren Modellen zum Einsatz. „Audi und Porsche sind im oberen Premium-Marktsegment gemeinsam unterwegs, sprechen jedoch unterschiedliche Kundengruppen an“, sagt Nikolai Ardey, Leiter Entwicklung Antriebe bei Audi. „Da ist die Strategie, dass sich beide Marken bestimmte Technologien und Entwicklungsaufgaben teilen, nur logisch und folgerichtig.“
Für die aufgeladenen V-Ottomotoren steht ein breit angelegter Technik-Baukasten bereit. Er enthält unter anderem viele identische und eng miteinander verwandte Lösungen. Das ist unter anderem das Kurbelgehäuse, das aus Aluminium gegossen  ist. Dadurch ist es sehr leicht. Die Zylinderbänke stehen bei den Sechs- wie den Achtzylindern im Winkel von 90 Grad zueinander. Für die V8-Motoren ist dies der klassische Bankwinkel, bei den V6-Aggregaten kompensiert eine Ausgleichswelle im Innen-V die auftretenden Massenmomente.
Das Konzept des neuen V8 4.0 TFSI stammt deswegen prinzipiell vom Vorgängermotor von Audi. Die beiden Twinscroll-Turbolader liegen im Innen-V. Das Prinzip ist wie folgt: Die Abgasstränge der beiden Zylinderbänke verlaufen im Krümmer und im Ladergehäuse voneinander getrennt und treffen erst vor dem Turbinenrad zusammen. Diese Technologie verbessert die Strömungseigenschaften, sodass die Turbine spontaner anspricht. Das trägt maßgeblich zum frühen und kraftvollen Drehmomentaufbau bei. Im Teillastbetrieb legen Konturhülsen auf den Nockenwellen vier Zylinder still. Diese Technologie basiert auf dem Audi valvelift system (AVS). Neu ist die extrem verschleißfeste Eisen-Beschichtung der Laufbahnen, die durch atmosphärisches Plasmaspritzen entsteht. Ein Novum ist auch der Ölkreislauf, bei dem sich die Querschnitte der Galerien für Block und Zylinderköpfe unterscheiden. So wird das Öl schnell auf Betriebstemperatur gebracht und dieser Effekt trägt zur Verbrauchsreduzierung bei.

Ein neues Feature bei den V6-TFSI-Motoren, dem 3.0 TFSI und seiner Hochleistungsvariante 2.9 TFSI, das Audi federführend entwickelt und Porsche ebenfalls einsetzt, ist die zentrale Lage der Injektoren in den Brennräumen. Sie ist auch in den neuen 4.0 TFSI zu finden. Bei Porsche laufen die Motoren bereits im Panamera. Bei Audi treibt der 3.0 TFSI mehrere S-Modelle an. Im RS 5 Coupé (Kraftstoffverbrauch kombiniert in l/100 km: 8,7; CO2-Emission kombiniert in l/100 km: 197) setzt erstmals der neue 2.9 TFSI ein.
320 kW/435 PS, 900 Nm Drehmoment, der 4.0 TDI ist der stärkste V8-Dieselmotor von Audi. Der V8 weist dasselbe Hub-/Bohrungs-Verhältnis von 83,0 x 91,4 Millimeter wie der V6 auf, sein Hubraum misst 3.956 cm3. Er beschleunigt den Audi SQ7 in 4,8 Sekunden von 0 auf 100 km/h, die Spitzengeschwindigkeit von 250 km/h ist elektronisch begrenzt. Im NEFZ-Zyklus jedoch begnügt er sich mit 7,6 – 7,2 Liter Diesel/100 Kilometer.

Der 4.0 TDI ist als Biturbo mit Registeraufladung konzipiert, jeder Abgasturbolader speist beide Zylinderbänke mit Frischluft. Typisch für die V-Motoren von Audi liegen die Lader im Innen-V – die kurzen Gaslaufwege unterstützen das spontane Ansprech- verhalten. Sie besitzen eine variable Turbinengeometrie und bauen bis zu 2,4 bar Druck (relativ) auf. Zu ihrer Steuerung dient das Audi valvelift system (AVS): Elektro- magnetische Aktuatoren verschieben Hülsen auf den Nockenwellen, dadurch schalten sie je eines der beiden Auslassventile pro Zylinder zu beziehungsweise ab.
Im Audi SQ7 arbeitet der 4.0 TDI mit einem elektrisch angetriebenen Verdichter (EAV) zusammen, der seine bis zu 7 kW Leistung aus einem 48-Volt-Teilbordnetz bezieht. Er unterstützt die beiden Turbolader beim Anfahren und bei niedrigen Drehzahlen. Der EAV sitzt in einem Bypass hinter dem Ladeluftkühler. Statt des Turbinenrads integriert er eine kompakte E-Maschine, die das Verdichterrad in weniger als 250 Millisekunden auf 70.000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Damit profitiert der sehr sportlich ausgelegte SQ7 TDI von einem noch spontaneren Ansprechverhalten und dynamischerer Anfahrperformance aus dem Stillstand heraus.

Vielseitiges Kraftpaket: der neue 3.0 TFSI
Mit dem neuen 3.0 TFSI schreibt Audi die Erfolgsgeschichte seiner Ottomotoren fort. Der Turbo-aufgeladene V6 vereint starke Performance – hohe Leistung, sattes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, spontanes Ansprechen und sonoren Klang – mit einem neuen Grad an Effizienz. Sein Debüt hat das Aggregat in den neuen S-Modellen gegeben. Es wird sukzessive jedoch auch in  größeren Fahrzeugklassen bis zum Audi A8 einziehen. Aus seinen 2.995 cm3 Hubraum schöpft der V6-Turbo 260 kW/354 PS. Schon bei  1.370 Umdrehungen pro Minute erreicht er das volle Drehmoment von 500 Nm, das bis 4.500 Umdrehungen pro Minute konstant bleibt. Im Audi S4, im S5 Coupé und im S5 Sportback verbraucht er nach NEFZ-Norm auf 100 Kilometer nur 7,3 Liter, ein CO2 Äquivalent von 166 Gramm pro Kilometer.

Fazit nach ersten Fahrkilometern: Im SQ 5 und im Audi A4 g-tron wurden erste, wenige Kilometer absolviert. Der Fahreindruck überzeugte nachhaltig,