Der Audi A3 3.2 quattro, das größte Audi A3 Forum des 250PS starken Audi A3 VR6 3.2 + S3/RS3

Ingolstadt, 14.07.2014

25 Jahre TDI

Audi feiert 2014 ein ganz besonderes Jubiläum – 25 Jahre TDI. Im Herbst 1989 präsentierte das Unternehmen auf der IAA in Frankfurt am Main den Audi 100 mit einem 2.5 TDI an Bord – ein Turbodieselmotor mit Direkteinspritzung und vollelektronischer Regelung. Seitdem hat die Marke mit den Vier Ringen ihren Vorsprung in diesem Technologiefeld kontinuierlich ausgebaut und dabei neue Meilensteine gesetzt.

„25 Jahre TDI bedeuten ein Vierteljahrhundert Fortschritt und Effizienz, Dynamik und Power“, sagt Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, Vorstand Technische Entwicklung der AUDI AG. „Wir blicken mit Stolz auf diese Zeit zurück. Denn der TDI, den Audi als erster Automobil-Hersteller auf den Markt gebracht hat, ist heute die erfolgreichste Effizienztechnologie der Welt. Er hat damit entscheidend zum Aufstieg unserer Marke ins Premiumsegment beigetragen.“

Seit 1989 hat die TDI-Technologie dem Dieselmotor zu einem überwältigenden Erfolg verholfen. Die Entwicklung ist in mehreren Schritten verlaufen – mit Aufladung, Einspritzung und Abgasreinigung als den großen Treibern. Im Lauf dieser 25 Jahre hat der TDI – bezogen auf den Hubraum – mehr als 100 Prozent Leistung und Drehmoment zugelegt, während in derselben Zeit sein Schadstoffausstoß um 98 Prozent gesunken ist.

Bis heute hat Audi zirka 7,5 Millionen Autos mit TDI-Motoren produziert – allein 2013 waren es knapp 600.000 Einheiten. Sie trugen stark dazu bei, dass die Marke mit den Vier Ringen in den vergangenen Jahren die durchschnittlichen CO2-Emissionen der EU-Neufahrzeug­flotte um drei Prozent pro Jahr reduzieren konnte. Von den derzeit 156 TDI-Modellen im Audi-Programm liegen 58 bei einem CO2-Ausstoß von 85 bis 120 Gramm. Der Audi A3 ultra mit seinem 1,6-Liter-TDI begnügt sich auf 100 Kilometer mit durchschnittlich 3,2 Liter Kraftstoff. Der Begriff „ultra“ steht dabei für Nachhaltigkeit in allen Bereichen des Unternehmens. Gerade baut Audi die Palette seiner hocheffizienten ultra-Modelle mit großen Schritten aus.

Alle TDI-Motoren, die Audi heute anbietet, sind hocheffizient, sauber, kultiviert, komfortabel und stark. Mit Ausnahme des Audi R8, finden sie sich in sämtlichen Baureihen wieder – mit Hubräumen von 1,6 bis 4,2 Liter und Leistungsdaten zwischen 66 kW (90 PS) beim 1.6 TDI und 283 kW (385 PS) beim 4.2 TDI. In der Verkaufsstatistik liegt der 2.0 TDI unangefochten an der Spitze. Er erzielte bislang knapp drei Millionen verkaufte Einheiten, fast 370.000 davon allein im vergangenen Jahr.

Die TDI-Technologie von Audi hat eine beeindruckende Erfolgsgeschichte und eine große Zukunft. Der rundum überarbeitete, abgasarme 3.0 TDI clean diesel setzt einen neuen Meilenstein; in die kompakten Modelle zieht bald der neue 1.4 TDI clean diesel mit drei Zylindern ein. Bei den V6 TDI-Motoren wiederum wird ein zusätzlicher elektrischer Verdichter künftig für spontanen Kraftaufbau schon im unteren Drehzahlbereich sorgen – er macht das Fahrerlebnis noch emotionaler und sportlicher.

Mit dem elektrischen Biturbo startet Audi nun die Elektrifizierung des TDI. Die neuen Hybridisierungs-Komponenten stehen kurz vor der Markteinführung. Künftig wird es für jeden Kunden und Anspruch eine maßgeschneiderte Lösung geben – bis hin zum TDI mit Plug-in-Hybridtechnologie. Bei den Kraftstoffen setzt die Marke auf den nachhaltig produzierten Audi e-diesel, der CO2-neutrales Fahren möglich macht.

Bis 2020 will Audi den Flottenverbrauch seiner Modelle auf durchschnittlich 95 Gramm CO2 pro Kilometer senken. Die Entwickler bearbeiten deswegen neben der Hybridisierung auch die klassischen Technikfelder mit Hochdruck. Unter anderem zählen dazu die Reibungsreduktion, das Thermomanagement und das Brennverfahren mit den Aspekten Einspritzung und Aufladung. Audi setzt auf Rightsizing statt auf Downsizing – also auf die richtige Motorgröße, die der jeweiligen Größe des Autos entspricht. So erweisen sich die TDI-Motoren mit sechs und acht Zylindern in der Praxis vor allem deshalb als höchst effizient, weil sie mit extrem niedrigen Drehzahlen rund laufen.

Motorsport ist Teil der DNA von Audi. Die Rennstrecke ist das härteste Testlabor für neue Entwicklungen, die in die Serie überführt werden sollen. 2006 debütierte der TDI-Motor beim 24 Stunden-Rennen von Le Mans; seitdem hat die Marke mit den Vier Ringen hier bei insgesamt neun Starts acht Gesamtsiege eingefahren. Prinzipiell gelten auf der Rennstrecke die gleichen Anforderung wie in der Serie – Ziel ist, aus jedem Tropfen Kraftstoff immer mehr herauszuholen. Die Erfolge im Motorsport belegen eindrucksvoll das Potenzial der TDI-Technologie von Audi. Zuletzt mit einem Doppelsieg in Le Mans beim wichtigsten Langstreckenrennen.

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Turboaufladung, Einspritzung und Abgasreinigung sind die drei wesentlichen Treiber bei der Entwicklung der TDI-Motoren. Die Ingenieure arbeiten kontinuierlich daran, den Verbrauch weiter zu senken, Leistung und Drehmoment zu steigern und die Laufkultur zu verbessern.

Weitere Vorgaben kommen aus der Gesetzgebung und der Wirtschaft: etwa Abgasnormen oder Anforderungen an Qualität und Zusammensetzung des Dieselkraftstoffs auf den weltweiten Märkten. In Europa stehen die Biodiesel-Beimischungen und die künftigen RDE-Testzyklen (Real Driving Emissions) im Vordergrund. Für die ULEV-II-Norm in einigen Staaten der USA hat der neue 3.0 TDI schon jetzt eine zweistufig gekühlte Abgasrückführungsanlage an Bord. Wenn China – ein Land, in dem heute die Kraftstoffqualität noch stark schwankt – zum Diesel-Markt wird, werden die Kriterien Höhe und dünne Luft verstärkt ins Spiel kommen.

Turboaufladung
Die Zahlen, mit denen sich die Audi-Turbolader von heute beschreiben lassen, sind beeindruckend. Der Lader des neuen 3.0 TDI baut bis zu 2,0 bar relativen Ladedruck auf, er kann bei Volllast theoretisch pro Stunde 1.200 Kubikmeter Luft (1,2 Tonnen) verdichten. Seine Antriebsleistung liegt im Bereich von 35 kW und die Drehzahl über 200.000 Umdrehungen pro Minute.

In der Entwicklung der Turboladertechnik, die Audi stetig vorantreibt, legen die Ingenieure großen Wert auf die Themen Wirkungsgrad, Drehmomentaufbau, Übergangsverhalten, Akustik und Leichtbau. Der Fortschritt vollzieht sich in zahllosen Einzelschritten und im Tausendstel-Millimeter-Bereich. Ein Beispiel dafür sind die künftigen Verdichterräder. Sie sind aus dem Vollen gefräst und noch präziser als die heutigen Gussteile.

Der Turbolader des neuen 3.0 TDI nutzt eine elektrische VTG-Aktuatorik, die die Leitschaufeln des Turbinenrads in weniger als 200 Millisekunden verstellt. Sie ist in einer neu entwickelten Kartusche untergebracht, deren Hälften miteinander vernietet sind – die schmalen Nieten stören die Strömung weniger als die gegossenen Verbindungsstellen des Vorgängerbauteils. Die Abgastemperaturen, die in der Spitze 830 Grad Celsius betragen, stellen hohe Ansprüche speziell an die beweglichen Teile; jeder weitere Anstieg macht hier neue Materialien notwendig.

Einspritzung
Bei der Common-Rail-Einspritzung fährt Audi bei den meisten Motoren Spitzen­drücke von 2.000 bar. Das nächste Ziel liegt bei 2.500 bar, und auch über diese Marke denken die Ingenieure schon hinaus. Der TDI-Motor des Rennwagens Audi R18 e-tron quattro liefert das Vorbild: Der Vierliter-V6 erzielt mit mehr als 2.800 bar Einspritzdruck zirka 100 kW Literleistung. Stahlkolben – eine weitere Option für die Serie – nehmen die Zünddrücke auf, die mit weit mehr als 200 bar das Niveau der Straßen-TDI übertreffen.

In den Piezo-Injektoren, die Audi bei seinen V-Motoren einsetzt, haben die Düsenlöcher nur etwa 0,1 Millimeter Durchmesser, um den Kraftstoff auch bei niedriger Last fein zerstäuben zu können. Je höher der Druck, desto präziser die Gemischbildung – und von ihr profitieren neben der Leistung und dem Dreh­moment auch die Laufkultur und das Emissionsverhalten.

Die Common-Rail-Anlage des neuen 3.0 TDI kann pro Arbeitstakt neun einzelne Einspritzungen absetzen. Die Voreinspritzungen dienen dem kultivierten Motorlauf vor allem bei niedrigem Tempo, die Nacheinspritzungen der Regeneration des Partikelfilters beziehungsweise der Desulfatisierung des künftigen NOx-Speicherkatalysators. Die Einspritzanlagen von Audi müssen ihre Präzision, die sich im Milligramm-Bereich bewegt, über viele zehntausend Kilometer gewährleisten – schon kleinste Abweichungen könnten bei der Abgasmessung das Ergebnis verschlechtern.

Abgasreinigung
Bei der Abgasnachbehandlung mussten die Entwickler in den vergangenen Jahren die Komponenten auf frühes Ansprechen auslegen. Dank der zunehmenden Effizienz der TDI-Motoren sinken die Abgastemperaturen immer weiter. Im ECE-Zyklus erreichen sie derzeit, hinter dem Oxidationskatalysator gemessen, erst nach zweieinhalb Minuten 150 Grad Celsius; unterhalb dieser Schwelle findet keine Umsetzung statt.

Beim neuen 3.0 TDI sind deshalb beide Katalysatoren – der vergrößerte Oxi-Kat und der Dieselpartikelfilter mit SCR-Beschichtung – extrem nah an den Motor herangerückt; in das kurze, gebogene Verbindungsrohr zwischen ihnen spritzt die wassergekühlte SCR-Pumpe die AdBlue-Lösung ein. Bei der 160 kW (218 PS)-Version des neuen V6-Diesel, beim neuen V6 Biturbo und beim 4.2 TDI werden die Oxi-Kats zudem eine elektrisch beheizt.

Der nächste Schritt von Audi erfolgt im Jahr 2015 beim 3.0 TDI: Statt des Oxi-Katalysators kommt dann ein neuer NOx-Speicherkatalysator zum Einsatz. Der so genannte NOC (NOx-Oxidation Catalyst) speichert die Stickoxide, bis er komplett gefüllt ist; die Reinigung erfolgt per Gemischanreicherung im Motor. Um den Kraftstoffverbrauch möglichst gering zu halten, wird der NOC nur bei niedrigen Abgastemperaturen – nach dem Start und bei geringer Last – aktiv. In allen anderen Situationen erledigt der Dieselpartikelfilter mit SCR-Beschichtung die NOx-Umsetzung. Mit den großen Potenzialen, die diese Technologie bietet, ist Audi hervorragend für die Abgasbestimmungen der Zukunft gerüstet.

Der neue 1.4 TDI ist neben dem Zweiliter-Vierzylinder das zweite Aggregat im Modularen Dieselbaukasten (MDB) des Volkswagen-Konzerns. Der Dreizylinder ist für den Quereinbau konzipiert und wird in Kürze in Serie gehen. Sein Hubraum misst 1.422 Kubikzentimeter – der Hub von 95,5 Millimeter stammt vom 2.0 TDI, die Bohrung ist von 81,0 auf 79,5 Millimeter reduziert. Der Zylinderabstand beträgt 88,0 Millimeter.

Anders als der Vorgängermotor, der bis 2005 im Audi A2 arbeitete, hat der neue 1.4 TDI ein leichtes Kurbelgehäuse aus einer Aluminium-Silizium-Legierung – eine große Ausnahme im Wettbewerbsumfeld. Das Gehäuse entsteht im Schwerkraft-Kokillengussverfahren, das besonders hohe Festigkeit, Dichte und Homogenität ermöglicht. Gezielte Verrippungen und Detailmaßnahmen an der Motorperipherie minimieren die Schallabstrahlung.

Das Kurbelgehäuse wiegt nur 17 Kilogramm, das sind zwölf Kilogramm weniger als beim früheren Grauguss-Block. Das Gesamtgewicht des Motors beträgt 132 Kilogramm. Die dünnwandigen Laufbuchsen aus Grauguss sind thermisch gefügt, die Kolben und Pleuel im Gewicht reduziert. Kolbenspiel, Ringkontur und Ringvorspannung sind auf geringe Reibleistung optimiert.

Gegenläufig zur Kurbelwelle rotiert eine Ausgleichswelle; ihr Antrieb ist in die so genannte Duopumpe integriert: Öl- und Vakuumpumpe teilen sich ein gemeinsames Gehäuse. Die Ölpumpe schaltet je nach Bedarf zwischen zwei Druckstufen um. Ein weiterer Effizienzbaustein ist die Trennung der Kühlwasserkreisläufe für den Zylinderblock und den Zylinderkopf. Der Blockkreislauf lässt sich in der Warmlaufphase stilllegen – hier ist nur der Kopf-Kreislauf aktiv, der auch den Wärmetauscher der Innenraumheizung versorgt. Dieses Thermomanagement bringt den 1.4 TDI nach dem Kaltstart rasch auf Betriebstemperatur.

Im Antrieb der Nockenwellen kommt eine aufwendige Nadel-Lagerung zum Einsatz. Die Wellen sind in einem separaten Rahmen gelagert und werden während der Motorenproduktion in ihm gefügt – das neue Ventiltriebsmodul vereint hohe Steifigkeit mit geringem Gewicht.

Die Common-Rail-Einspritzanlage baut 2.000 bar Systemdruck auf, Magnetventile öffnen und schließen die Düsennadeln in den Siebenloch-Injektoren. Der hohe Druck ermöglicht eine noch feinere Zerstäubung des Kraftstoffs in den Brennräumen und damit eine noch effizientere und schadstoffärmere Verbrennung.

Der Turbolader des 1.4 TDI hat eine pneumatische Verstellung für die Leitschaufeln des Turbinenrads. Der Ladeluftkühler, der für seine Wasserkühlung einen eigenen Kreislauf nutzt, ist am Zylinderkopf montiert. Direkt vor dem Lader mündet die ebenfalls wassergekühlte Niederdruck-Abgasrückführung (AGR). Sie verringert den Stickoxid-Ausstoß bei warmem Motor und bei mittleren und hohen Lasten, während die ungekühlte Hochdruck-AGR vor allem für die Phase nach dem Kaltstart zuständig ist. Der neue Motor hält die Limits der Euro 6-Norm ein; die gesamte Abgasreinigungsanlage ist mit ihrer kompakten Bauweise auf minimale Strömungsverluste ausgelegt.

Der neue 1.4 TDI leistet 66 kW (90 PS) und stellt von 1.500 bis 2.500 Umdrehungen pro Minute 230 Nm Drehmoment bereit.

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In der Modellpalette von Audi ist der 2.0 TDI der Allrounder. Vom Audi A1 bis zum Audi A6 treibt der Zweiliter-Vierzylinder die unterschiedlichsten Modelle an. Im Mittelklasse-SUV Audi Q5 ist der 2.0 TDI auf den Längseinbau ausgelegt und überzeugt in seiner jüngsten Evolutionsstufe mit EU 6-sauberem Abgas.

Zwei Ausführungen mit 110 kW (150 PS) und 140 kW (190 PS) stehen zur Wahl; das maximale Drehmoment beträgt 320 bzw. 400 Nm. Mit dem 110 kW-Motor beschleunigt der Audi Q5 in 10,9 Sekunden von 0 auf 100 km/h; seine Höchst­geschwindigkeit beträgt 192 km/h, der Verbrauch auf 100 Kilometer liegt im Mittel bei 4,9 Liter Kraftstoff (129 Gramm CO2 pro Kilometer). Beim Top-Vierzylinder-Diesel lauten die Eckdaten 8,4 Sekunden, 210 km/h Höchstgeschwindigkeit und 5,7 Liter Kraftstoff auf 100 Kilometer (149 Gramm CO2 pro Kilometer).

Der 2.0 TDI mit seinen 1.968 cm3 Hubraum (Bohrung x Hub 81,0 x 95,5 Milli­meter) ist konsequent auf geringe Wirkungsgradverluste ausgelegt. Der Zahn-riemen für die Nockenwellen und die Nebenaggregate läuft leicht und leise. Die beiden Ausgleichswellen – aus der Ölwanne ins Kurbelgehäuse verlegt – sind wälzgelagert; sie werden vom Ölnebel geschmiert. Bei den Antriebsrädern der Nockenwellen kommt ebenfalls eine Nadel-Lagerung zum Einsatz.

Die Nockenwellen sind in einen separaten Lagerrahmen eingepresst – das neue Ventiltriebmodul steht für hohe Steifigkeit und geringes Gewicht. Der Ventilstern im Zylinderkopf ist um 90 Grad gedreht; beide Nockenwellen betätigen pro Zylinder je ein Einlass- und Auslassventil. Die Einlassnockenwelle lässt sich hydraulisch um bis zu 50 Grad verstellen – die variablen Steuerzeiten verbessern die Füllung der Brennräume, den Drall, die effektive Verdichtung und die Expansionsdauer.

Die Common-Rail-Einspritzanlage baut bis zu 2.000 bar Systemdruck auf; Magnetventil-Injektoren zerstäuben den Kraftstoff durch Achtloch-Düsen. Im Injektor existiert ein zusätzliches Kraftstoffvolumen in Gestalt einer Mini-Rail. Es minimiert die Druckwellen an der Düsennadel und sorgt für definierte Einspritzmengen. Ein Sensor in einer der Glühkerzen analysiert die Druckverhältnisse bei der Verbrennung, die Messdaten beeinflussen das Motormanagement.

An den Kolben sorgt eine reduzierte Spannung der Ringe für leichten Lauf; in der Fertigung des Motors garantiert eine Honbrille hohe Präzision bei der Feinbearbeitung der Zylinderlaufbahnen. Die zweistufig geregelte Ölpumpe spart Antriebsenergie. Das Thermomanagement arbeitet flexibel – der Kühlwasserkreislauf im Zylinderblock lässt sich während der Warmlaufphase über eine schaltbare Pumpe deaktivieren, um das Motoröl rasch zu erwärmen. Der Zylinderkopf-Mikrokreislauf wird von einer elektrischen Pumpe angetrieben und versorgt die Innenraumheizung sowie die Niederdruck-Abgasrückführung.

Mit seiner Abgasreinigungsanlage, in der ein Oxidationskatalysator und ein Dieselpartikel­filter mit SCR-Beschichtung (SCR: selective catalytic reduction) nahe am Motor sitzen, erfüllt der neue 2.0 TDI im Audi Q5 die Limits der Euro 6-Norm. Die ungekühlte Hochdruck-Abgasrückführung (AGR), die nach dem Kaltstart und bei sehr niedriger Last aktiv wird, verläuft quer durch den Zylinderkopf. Die sehr kompakte Niederdruck-AGR ist unmittelbar am Motor platziert und wird gekühlt. Sie deckt den Großteil der Fahrbetriebsbereiche ab und ist auf geringe Strömungsverluste ausgelegt.

Die variable Turbinengeometrie (VTG) des Turboladers wird pneumatisch betätigt. Der wassergekühlte Ladeluftkühler ist ins Saugrohr integriert – diese Bauweise führt zu kurzen Gasstrecken, hoher Regelgüte und sehr gutem Wirkungsgrad.

Der 3.0 TDI präsentiert den neuesten Stand der Technik. Der Bestseller von Audi in den großen Modellbaureihen ist nun noch sauberer und erfüllt die Vorgaben der Abgasnorm Euro 6. Die Performance hat ebenfalls zugelegt – die Leistung beträgt 200 kW (272 PS), das maximale Drehmoment von 580 Nm steht von 1.250 bis 3.250 Umdrehungen pro Minute bereit.

Der überarbeitete Audi A7 Sportback, in dem der neue V6-Diesel erstmalig zum Einsatz kommt, beschleunigt mit quattro-Antrieb in 5,7 Sekunden von 0 auf 100 km/h und weiter auf elektronisch begrenzte 250 km/h Höchstgeschwindigkeit. Im Mittel genügen ihm 5,2 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer, das entspricht CO2-Emissionen von 136 Gramm pro Kilometer. Damit verbessert der neue 3.0 TDI seine Bilanz um 13 Prozent im Vergleich zum Vorgängermodell.

Beim ultra-Modell arbeitet der neue V6-Diesel noch effizienter und liefert neue Bestwerte: Mit 160 kW (218 PS) und 400 Nm Drehmoment beschleunigt er in 7,3 Sekunden aus dem Stand auf 100 km/h und erreicht eine Geschwindigkeit von 239 km/h. Dabei verbraucht er auf 100 Kilometer im Mittel nur 4,7 Liter Kraftstoff (122 Gramm CO2 pro Kilometer).

Von seinen beiden Vorgängergenerationen hat der neue 3.0 TDI, der mit bis zu 180 bar Zünddruck arbeitet, die wichtigen Abmessungen übernommen – die Bohrung von 83,0 Millimeter und den Hub von 91,4 Millimeter, aus denen ein Hubraum von 2.967 cm3 resultiert. Die Zylinderbänke stehen im 90 Grad-Winkel zueinander, im Zylinderkurbel­gehäuse (ZKG) rotiert eine Ausgleichswelle. Das ZKG besteht aus hochfestem und zugleich leichtem Vermikulargraphitguss; durch intensive Detailarbeit hat das ZKG etwas Gewicht verloren, der gesamte Motor wiegt 192 Kilogramm.

Bei der geschmiedeten, ebenfalls gewichtsoptimierten Kurbelwelle sorgt das Split-Pin-Prinzip für kultivierten Lauf: Die Hubzapfen der gegenüberliegenden Kolben sind um 30 Grad gekröpft, die Zündabstände somit gleichmäßig. Eingegossene Kanäle versorgen die Aluminium-Kolben mit kühlendem Spritzöl. Um die Reibung zu verringern, erhielten die Kolbenbolzen eine diamantähnliche Kohlenstoff-Beschichtung, der erste Kolbenring trägt ebenfalls eine Highend-Hartstoffbeschichtung. Das Ringpaket ist völlig neu entwickelt, die Tangentialspannung ging um mehr als 25 Prozent zurück – die Ringe gleiten nun leichter in den Laufbuchsen. Die Verdichtung liegt bei 16,0:1.

Bei der Fertigung des 3.0 TDI kommt aufwendiges Brillenhonen zum Einsatz. Eine Platte („Brille“), die vor dem mechanischen Honen der Laufbahnen auf das Kurbelgehäuse geschraubt wird, simuliert die Verspannung, die der Zylinderkopf später im Betrieb ausübt und die Abweichungen von der perfekten Rundheit im Tausendstel Millimeter-Bereich mit sich bringt.

Der V6-Diesel nutzt ein hochentwickeltes Thermomanagement. Das ZKG und die Zylinderköpfe besitzen separate Kühlwasserkreisläufe, die über ein Ventil miteinander verbunden sind. In der Warmlaufphase wird das Kühlmittel im Block nicht umgewälzt – so erwärmt sich das Motoröl rasch. Um Energie zu sparen, bleibt das Wasser auch bei niedriger Last oft stehen. Das Kühlmittel des Kopfkreislaufs heizt den Innenraum und versorgt den Kühler des Abgasrückführungssystems. Um die Druckverluste zu verringern, sind die Wassermäntel der Zylinderköpfe in einen oberen und einen unteren Bereich aufgeteilt.

In der Common-Rail-Anlage beträgt das Druckniveau bis 2.000 bar. Die blitzschnell schaltenden Piezo-Injektoren mit ihren Achtloch-Düsen können pro Arbeitstakt bis zu acht Mal einspritzen. Die zentrale Drallklappe, die am Eingang des Saugrohrs sitzt, sorgt für geringe Druckverluste; im unteren Drehzahlbereich entsteht durch den geschlossenen Füllkanal ein hoher Drall, der den Aufbau des Drehmoments fördert. Im hohen Drehzahlbereich hingegen sorgt der offene Kanal für einen hohen Füllungsgrad der Brennräume.

Beim wassergekühlten Turbolader kommt eine neue Generation zum Einsatz. Die elektrisch betätigte Verstellmechanik auf der Turbinenseite (VTG) ist noch strömungsgünstiger und präziser ausgeführt, der Motor reagiert schneller auf die Gaspedalstellung. Der maximale relative Ladedruck stieg von 1,6 auf 2,0 bar. Der Abgaskrümmer ist ebenfalls überarbeitet. Die neu entwickelte Ölpumpe arbeitet abhängig von Last und Drehzahl in weiten Bereichen ihres Kennfelds vollvariabel, der Ölkühler ist mit einem thermostatisch geregelten Bypass in den Kreislauf eingebunden.

Dank der Euro 6-tauglichen Abgasreinigung trägt der 3.0 TDI in allen Varianten den Zusatz „clean diesel“. Die Bauteile sind beim neuen Motor so nah wie möglich an die Rückseite verlegt und erlauben damit ein rasches Anspringen. Der vergrößerte Oxi-Kat – beim V6 mit 160 kW (218 PS) liegt koaxial hinter dem Turbinenaustritt des Turboladers. Unmittelbar hinter ihm folgt der Dieselpartikelfilter; seine Filterwände tragen eine Beschichtung, die zugleich zur Umwandlung der Stickoxide im Abgas nach dem SCR-Verfahren (selective catalytic reduction) dient. Ein Dosiermodul spritzt das Additiv AdBlue ein.

Das neue Packaging der Abgasreinigungskomponenten führte zu Modifikationen beim Kettentrieb. Die Öl-/Vakuumpumpe und die Hochdruckpumpe des Common-Rail-Systems haben jeweils eigene Antriebe. Beim Nockenwellenantrieb ersetzen nadel-gelagerte Zwischenräder sowie Zahnradstufen die großen Kettenräder. Als gebaute Hohlwellen sind die Nockenwellen besonders leicht ausgeführt, sie betätigen die Ventile über extrem steife Rollenschlepphebel. Verringerte Durchmesser bei den Nockenwellenlagern verringern die Reibung.

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Im Motorenprogramm von Audi ist der 4.2 TDI das drehmomentstärkste Aggregat: In seiner jüngsten Evolutionsstufe im Audi A8 stehen zwischen 2.000 und 2.750 Umdrehungen pro Minute 850 Nm bereit; seine 283 kW (385 PS) Leistung werden schon bei 3.750 Touren frei.

Die immense Kraft sorgt für ein sportlich-souveränes Fahrerlebnis. Der V8-Diesel beschleunigt die Luxuslimousine über eine Achtstufen-tiptronic und den quattro-Antriebsstrang in 4,7 Sekunden von 0 auf 100 km/h, die Höchstgeschwindigkeit ist auf 250 km/h begrenzt.

Der Top-TDI von Audi schöpft aus 4.134 cm3 Hubraum (Bohrung x Hub 83,0 mm x 95,5 mm). Sein Kurbelgehäuse aus Vermikulargraphitguss trägt stark zum vergleichsweise geringen Gesamtgewicht des Motors von zirka 250 Kilogramm bei. Vier kettengetriebene Nockenwellen betätigen die insgesamt 32 Ventile über Rollenschlepphebel.

Für den Einsatz im Audi A8 haben die Entwickler den 4.2 TDI überarbeitet. Dabei erhielten die Aluminiumkolben verstärkte Muldenränder, die – ebenso wie die neuen Auslassventile – die Temperaturfestigkeit weiter erhöhen. Die Common-Rail-Anlage baut bis zu 2.000 bar Druck auf, Piezo-Inline-Injektoren mit neu entwickelten Achtloch-Düsen spritzen den Kraftstoff in die Brennräume ein.

Auch die beiden VTG-Turbolader wurden weiter verbessert, vor allem in punkto Lagerung der Verdichterräder. Beide Turbos, die bis zu 1,7 bar relativen Ladedruck produzieren, versorgen über einen nachgeschalteten Ladeluftkühler jeweils eine Zylinderbank. Mit der variablen Turbinengeometrie beginnt der Kraftaufbau schon knapp über der Leerlaufdrehzahl.

Damit und dank des hochkultivierten Laufs kann der Dieselmotor mit Drehzahlen von nur 800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, sobald im System Audi drive select der efficiency-Modus gewählt wird. Die niedrigen Touren senken den Praxisverbrauch erheblich. Im ECE-Zyklus kommt der Audi A8 4.2 TDI clean diesel auf 100 km mit 7,4 Liter Kraftstoff aus (194 Gramm CO2/km).

Der 4.2 TDI clean diesel im Audi A8 hält die Vorgaben der Abgasnorm Euro 6 ein. Nahe am Motor sitzen zwei beheizbare Oxidationskatalysatoren, im Heck sind die beiden Partikelfilter mit SCR-Beschichtung untergebracht. Eine Dosierpumpe spritzt das Additiv AdBlue ein, das die Stickoxide aufspaltet. Die Lösung kommt aus zwei Tanks, die zusammen ein Volumen von 27 Liter fassen.

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Im Audi A7 Sportback 3.0 TDI competition arbeitet der 3.0 TDI Biturbo clean diesel mit 2.967 cm3 Hubraum. Modifikationen an der Aufladung und an den Nockenwellen steigern seine Leistung um weitere 5 kW (7 PS) gegenüber dem Serienmodell auf 240 kW (326 PS); wenn der Fahrer Vollgas gibt, kommen kurzzeitig über eine Boostfunktion weitere 15 kW (20 PS) dazu. Das maximale Drehmoment beträgt 650 Nm und steht von 1.400 bis 2.800 Umdrehungen pro Minute bereit. Die Abgaseinstufung lautet Euro 6.

Passend zu seinem dynamischen Charakter bringt der Audi A7 Sportback 3.0 TDI competition das S line Sportpaket mit, das auch eine Tieferlegung der Karosserie um 20 Millimeter beinhaltet. Die Räder im Fünf‑Speichen‑W‑Design haben schwarz lackierte Flanken. Mit 20 Zoll Durchmesser fallen sie sehr stattlich aus, die Reifen haben die Dimension 265/35. Rote Bremssättel und Scheiben im 17‑Zoll‑Format an Vorderachse und Hinterachse unterstreichen die Sportlichkeit des Editionsmodells.

Das S line Exterieurpaket und das Glanzpaket Schwarz verleihen der Karosserie eine dynamische Eleganz; ergänzend gibt es V6 T‑Embleme an den Kotflügeln, schwarze Außenspiegelgehäuse und schwarz hochglänzende Endrohrblenden. Das Editions-modell wird in den Lackierungen Daytonagrau, Misanorot, Nardograu und Sepangblau angeboten.

Im Stil des S line Sportpakets ist der Innenraum des Audi A7 Sportback 3.0 TDI competition in Schwarz gehalten. Die Sportsitze sind mit feinem Leder Valcona schwarz oder mondsilber bezogen und mit S line‑Prägungen dekoriert. Optional bietet Audi die S Sportsitze mit Kontrastnähten in Misanorot beziehungsweise Achatgrau; hier sind auch die Armauflagen beledert und mit Kontrastnähten versehen. Die Dekoreinlagen bestehen aus Aluminium Holz Beaufort schwarz – eine besonders hochwertige Metall‑/Holz‑Kombination. Die Einstiegs­leisten tragen „quattro“‑Schriftzüge. Mit den Schaltwippen hinter dem Multifunktion­ssportlenkrad lässt sich die Achtstufen‑tiptronic manuell steuern.

Das Editionsmodell hat alle Features an Bord, die bereits in die überarbeitete A7‑Baureihe eingeflossen sind. Dazu zählen die serienmäßigen LED‑Scheinwerfer und das Blinklicht mit dynamisierter Anzeige. Auf Wunsch liefert Audi die Matrix LED-Scheinwerfer, die noch leistungsfähiger gewordene MMI Navigation plus und weiterentwickelte Fahrerassistenzsysteme wie den Nachtsichtassistent.

Die Kunden können den Audi A7 Sportback 3.0 TDI competition ab Anfang August bestellen, die Auslieferung beginnt im Herbst. Der Grundpreis beträgt 72.000 Euro.

Der Begriff „Audi ultra“ ist für das jeweils effizienteste Modell jeder Baureihe reserviert – er steht für voll alltagstaugliche und zugleich nachhaltige Mobilität. Derzeit bietet Audi in den Baureihen A3, A4, A5, A6 und A7 insgesamt 23 ultra-Modelle an – davon sind 15 ausgestattet mit TDI-Motoren. Mit einem durchschnittlichen Verbrauch von 3,2 Liter bis zu 4,9 Liter pro 100 Kilometer und CO2-Emissionen von 85 Gramm bis 122 Gramm pro Kilometer gehören die ultra-Modelle von Audi zu den effizientesten Autos ihrer Klassen, ohne Einschränkung bei Fahrdynamik und Komfort.

3,2 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer, ein CO2-Äquivalent von 85 Gramm pro Kilometer – der Audi A3 ultra ist das effizienteste Modell in der gesamten Audi-Palette. Als Antrieb dient der auf minimale Reibung ausgelegte 1.6 TDI mit 81 kW (110 PS) und 250 Nm Drehmoment. Der fünftürige Audi A3 Sportback ultra sowie die A3 Limousine ultra kommen auf 3,3 Liter pro 100 Kilometer (88 Gramm CO2 pro Kilometer). Das Audi A3 Cabriolet ultra benötigt auf 100 Kilometer 4,9 Liter Kraftstoff (114 Gramm CO2 pro Kilometer).

In den neuen A4- und A5-ultra-Modellen ist der intensiv überarbeitete 2.0 TDI im Einsatz. Er gibt je nach Version 100 kW (136 PS) oder 120 kW (163 PS) ab, sein Drehmoment beträgt 320 beziehungsweise 400 Nm. Die A4 Limousine mit 100 kW (136 PS) kommt auf 100 Kilometer im Mittel mit 4,0 Liter Kraftstoff (104 Gramm CO2 pro Kilometer) aus. 4,2 Liter pro 100 Kilometer (109 Gramm CO2 pro Kilometer) sind es beim A4 Avant und beim A5 Sportback, beide mit 100 kW (136 PS). Die A4 Limousine und das A5 Coupé kommen auf 120 kW (163 PS). Der ebenso starke A5 Sportback liegt bei 4,3 Liter (111 Gramm CO2 pro Kilometer), der A4 Avant mit ebenfalls 120 kW (163 PS) bei 4,4 Liter pro 100 Kilometer (114 Gramm CO2 pro km).

Die ultra-Modelle der A6-Reihe nutzen den 2.0 TDI in der Topversion mit 140 kW (190 PS) und 400 Nm. Die genauen Werte: A6 Limousine mit S tronic 4,4 Liter pro 100 Kilometer (114 Gramm CO2 pro Kilometer), A6 Limousine mit Handschaltung 4,5 Liter pro 100 Kilometer (117 Gramm CO2 pro Kilometer), A6 Avant mit S tronic oder Handschaltung 4,6 Liter pro 100 Kilometer (119 Gramm CO2 pro Kilometer).

Serienmäßig liefert Audi die ultra-Modelle mit einem Schaltgetriebe aus, bei dem die Übersetzung in den oberen Gängen etwas verlängert wurde. Die optionale S tronic in der A6-Reihe präsentiert sich von Grund auf neu entwickelt. Das Fahrerinformationssystem mit Effizienzprogramm und das Start-Stop-System tragen ebenfalls zur Effizienz bei. Bei den Modellen der A3- und A4-Familie runden Modifikationen an der Aerodynamik und eine tiefer gelegte Karosserie das Paket ab. Alle ultra-Modelle geben sich optisch durch einen dezenten Schriftzug am Heck zu erkennen.

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Audi betrachtet den Motorsport als ideales Testfeld für die Serie – und der härteste Prüfstand überhaupt ist das 24-Stunden-Rennen von Le Mans. 2006 brachte die Marke mit den Vier Ringen hier zum ersten Mal einen TDI-Motor an den Start. Insgesamt hat Audi bei 15 Teilnahmen 13 Gesamtsiege gefeiert, davon acht mit TDI-Antrieb. Dazu gehört auch der Doppelsieg am 15. Juni. Für die Sportprototypen in Le Mans und in der FIA-Langstrecken-Weltmeisterschaft (WEC) gelten die gleichen Anforderungen wie für Serienautos: aus jedem Tropfen Kraftstoff immer mehr herauszuholen, die Effizienz zu steigern und gleichzeitig den Verbrauch kontinuierlich weiter zu senken.

Über die Jahre hinweg hat das Reglement in Le Mans den TDI-Motoren immer engere Grenzen gezogen. So ist der vorgeschriebene Durchmesser des Luftmengenbegrenzers seit 2006 um 34 Prozent, der Hubraum um fast 33 Prozent reduziert worden. Dadurch sank die absolute Leistung um etwa 25 Prozent: von mehr als 478 kW (650 PS) im Jahr 2006 auf rund 360 kW (490 PS) im Jahr 2013.

Gleichzeitig hat Audi konsequentes Downsizing betrieben und die spezifische Leistung stark verbessert. Von 87 kW (118 PS) pro Liter Hubraum im Jahr 2006 stieg sie auf 107 kW (146 PS) im Jahr 2011 – ein Plus von fast 24 Prozent. Die Kolbenflächenleistung – die Leistung, die in jedem einzelnen Zylinder erbracht wird – wuchs im selben Zeitraum sogar von 40 kW (54 PS) auf 66 kW (90 PS) –also plus 65 Prozent. Während das gefahrene Tempo weiter zugelegt hat, hat Audi parallel dazu den Verbrauch im Rennbetrieb in Le Mans im großen Stil reduziert.

2006 – 2008: Der V12 TDI im Audi R10 TDI
Mit dem R10 TDI und seinem Zwölfzylinder-TDI hat Audi ein neues Kapitel im Motorsport aufgeschlagen – seit seinem Debüt absolvierte der Diesel-Rennwagen einen überwältigenden Triumphzug. Der 5,5 Liter große TDI übertraf mit einem Drehmoment von mehr als 1.100 Nm alle Benziner deutlich. Bei Nenndrehzahl leistete der sehr leise laufende Biturbo rund 480 kW (mehr als 650 PS), schon bei 5.000 1/min schalteten die Piloten in den nächsten Gang. Zwei Partikelfilter reinigten das Abgas, ein sequenzielles Fünfganggetriebe schickte die Kräfte auf die Hinterachse.

Der vergleichsweise niedrige Verbrauch und die hohe Reichweite des R10 TDI waren beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans 2006 die Schlüssel zum Sieg: Frank Biela, Emanuele Pirro und Marco Werner steuerten ihr Auto nur 27 Mal an die Box. Dasselbe Team setzte sich mit dem Audi R10 TDI auch 2007 durch, trotz schwieriger Wetterbedingungen und obwohl die Veranstalter das erlaubte Tankvolumen um zehn Prozent verringert hatten. Im Jahr 2008 machten Rinaldo Capello, Allan McNish und Tom Kristensen den Hattrick des Audi R10 TDI perfekt.

2009/2010: Der V10 TDI im Audi R15 TDI
Bei dem R15 TDI verteilte Audi die 5,5 Liter Hubraum auf zwei Zylinder weniger. Der V10 TDI kam auf zirka 440 kW (etwa 600 PS) und mehr als 1.050 Nm Drehmoment. Er war kürzer und leichter als der Zwölfzylinder, wovon die Agilität des neu entwickelten Sportprototypen erheblich profitierte.

2010 feierte Audi mit dem offenen Sportprototyp einen überlegenen Dreifachsieg. Timo Bernhard, Romain Dumas und Mike Rockenfeller verbesserten den Distanzrekord, den Porsche 39 Jahre zuvor aufgestellt hatte, um fünf Runden oder 75,4 Kilometer auf 5.410,713 Kilometer.

Obwohl das Le Mans-Reglement den Ladedruck und den Luftdurchsatz erneut beschnitten hatte, blieb die Leistung des Zehnzylinder-TDI nahezu unverändert. Erstmals nutzte Audi im V10 TDI Lader mit variabler Turbinengeometrie (VTG), die das Ansprechverhalten deutlich verbesserten. Dabei stellten die Abgastemperaturen von bis zu 1.050 Grad Celsius in der Turbine höchste Ansprüche an das Material. Weiterhin kamen im V10 TDI erstmals Stahlkolben zum Einsatz, die bereits im V 12 vorerprobt wurden. Diese erlauben, noch höhere Drücke zu fahren und erzielen damit eine noch bessere Effizienz.

2011 – 2013: Der V6 TDI im Audi R18 TDI, R18 ultra und R18 e-tron quattro
Beim 24-Stunden-Rennen im Jahr 2011 ging Audi mit dem R18 TDI an den Start – dem ersten geschlossenen Sportprototyp der Marke seit dem R8C von 1999. Beim Motor erzwang das neue Reglement ein drastisches Downsizing auf 3,7 Liter Hubraum. Von Grund auf neu entwickelt, erzielte der leichte und kompakte V6 TDI mit seinen 120 Grad Bankwinkel über 397 kW (540 PS) und mehr als 900 Nm Drehmoment, die an ein ebenfalls neues Sechsganggetriebe weitergeleitet wurden. Die Common-Rail-Einspritzung baute bis zu 2.600 bar Druck auf.

Auch beim Layout und der Kühlung der Zylinderköpfe ging Audi neue Wege – die Ansaugseite lag ab sofort außen, die heiße Abgasseite innen. Der Mono-Turbolader saß im Innen-V und bezog seine Frischluft aus der Hutze im Dach. Der große VTG-Lader, der bis zu 2,0 bar relativen Ladedruck aufbaute (2011: 2.960 mbar absolut; 2012 – 2013: 2.800 mbar absolut), besaß in einem innovativ aufgebauten zweiflutigen Prinzip gegenüberliegende Eingänge für die Abgasströme sowie zwei Ausgänge auf der Verdichterseite; die verdichtete Luft strömte über separate Ladeluftkühler in zwei Ansaugkrümmer. Das Rennen in Le Mans verlief höchst dramatisch: Marcel Fässler, André Lotterer und Benoît Tréluyer siegten im verbliebenen Audi R18 TDI mit gerade mal 13,854 Sekunden Vorsprung vor vier Peugeots.

Mit der Motor-Generator-Einheit (MGU) an der Vorderachse, die in Abhängigkeit von der Energiemenge kurzzeitig bis zu 170 kW Leistung abgab, verfügte der Audi R18 e-tron quattro über einen temporären Allradantrieb. Beim Audi-Dreifacherfolg 2012 feierten Fässler, Lotterer und Tréluyer den ersten Sieg eines Hybrid-Rennwagens in Le Mans. Im folgenden Jahr setzten sich Tom Kristensen, Loïc Duval und Allan McNish durch.

2014: Der neue V6 TDI im Audi R18 e-tron quattro
Im neuen R18 e-tron quattro, mit dem Audi im Juni 2014 in Le Mans antrat, arbeitet ein von Grund auf neu konzipierter V6 TDI mit 4,0 Liter Hubraum. Seine Eckdaten lauten: gut 395 kW (537 PS) und mehr als 800 Nm Drehmoment, der Einspritzdruck liegt bei mehr als 2.800 bar. Aufgrund sehr intensiver Detailarbeit stellt der Motor den mit Abstand leichtesten und gleichzeitig effizientesten Renndiesel von Audi dar. Der Verbrauch sank im Vergleich zum 3,7-Liter-Aggregat um mehr als 25 Prozent. Das Hybridsystem – die Motor-Generator-Einheit im Vorderwagen und der Drehmassenspeicher neben dem Fahrer – gibt mehr als 170 kW ab. Mit diesem Technik-Paket startete Audi beim 24-Stunden-Rennen in der Energieklasse bis zwei Megajoule Rekuperationsenergie – das neue Reglement begrenzte die verfügbare Energie pro Runde, stellte aber viele andere Parameter frei.

In einem dramatischen, von vielen Führungswechseln geprägten Rennen holte der Audi R 18 e-tron quattro mit der Startnummer 2 den Gesamtsieg – Marcel Fässler/André Lotterer/Benoît Tréluyer spulten 379 Runden ab. Tom Kristensen/Luca di Grassi/Marc Gené brachten die Startnummer 1 auf Rang zwei ins Ziel und komplettierten damit den Audi-Triumph. Das Siegerauto verbrauchte 22 Prozent weniger Kraftstoff als sein Vorgänger aus dem Jahr 2013. Seit Beginn der TDI-Ära (2006) hat Audi den Verbrauch beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans um 38 Prozent gesenkt.

Der TDI-Motor bezieht seine Kraft aus dem Ladedruck, den der Turbolader aufbaut. Dieser ist auf die Energie des Abgases angewiesen. Der elektrische Biturbo löst diese Abhängigkeit auf – sein zusätzlicher elektrischer Verdichter ermöglicht einen raschen Ladedruckaufbau und ein hohes Drehmoment auch bei niedrigen Touren. 25 Jahre nach der Erfindung des TDI geht Audi also den nächsten großen Schritt – die Marke mit den Vier Ringen macht den Dieselmotor noch emotionaler und sportlicher.

Zusätzlich zum klassischen Abgasturbolader hat der elektrische Biturbo einen zweiten, seriell angeordneten Lader. Statt des Turbinenrads integriert er eine kleine E-Maschine, die das Verdichterrad mit maximal sieben kW Antriebsleistung innerhalb von 250 Millisekunden auf maximale Drehzahl beschleunigt.

Der elektrische Verdichter ist nach dem Ladeluftkühler angeordnet. Bei sehr niedrigen Drehzahlen und entsprechend geringer Abgasenergie am Turbolader schließt die Bypassklappe – die Luft wird dadurch in den elektrischen Verdichter geleitet. Dieser kann flexibel und kompakt in unterschiedliche Aufladekonzepte integriert werden.

Audi hat zwei Technikstudien mit elektrischem Biturbo aufgebaut: Im Audi A6 TDI concept arbeitet der neue 3.0 TDI Monoturbo, im Audi RS 5 TDI concept der 3.0 TDI Biturbo. Der Monoturbo gibt stationär – ohne zusätzlichen Anschub – 240 kW (326 PS) und 650 Nm Drehmoment ab, Letzteres zwischen 1.500 und 3.500 Umdrehungen pro Minute. Der elektrische Verdichter füllt den Drehmomentverlauf unterhalb dieses Bereichs auf und sorgt für schnelles Ansprechen und hervorragende Elastizität: so reduziert sich bei der Beschleunigung von 60 auf 120 km/h im sechsten Gang die Zeit von 13,7 Sekunden auf 8,3 Sekunden.

Noch eindrucksvoller wirkt der modifizierte V6-Biturbo im Audi RS 5 TDI concept – er leistet 283 kW (385 PS), sein maximales Drehmoment beträgt 750 Nm von 1.250 bis 2.000 Umdrehungen pro Minute. Beim Anfahren sorgt der elektrische Verdichter für ein enormes Moment. Bleibt der Fahrer auf dem Gas, erreicht er Tempo 100 in zirka vier Sekunden. Unmittelbar nach jedem Schaltvorgang steht erneut Ladedruck bereit – dank des intelligenten Zusammenspiels beider Turbolader.

Am eindrucksvollsten aber ist in den beiden Technikstudien wohl der schnelle, nahezu ansatzlose Kraftaufbau auch bei niedrigen Drehzahlen. Der elektrische Biturbo hat seine Stärken dort, wo sie im Alltag am meisten Sinn machen. Er erspart viele Rückschaltungen und hält dadurch das Drehzahlniveau niedrig. Sportliche Fahrer werden die Überhol-Power und die spontane Kraftentfaltung am Kurvenausgang besonders schätzen. Der elektrische Biturbo eignet sich für den Einsatz in vielen Modellreihen von Audi – prinzipiell auch für Ottomotoren. Auf dem TDI-Sektor wird er schon in naher Zukunft in Serie gehen.

Die Energie, die der elektrische Verdichter für seinen Antrieb braucht, gewinnt er zum großen Teil verbrauchsneutral durch Rekuperation in den Schubphasen. Für seine Stromversorgung nutzt er ein separates 48 Volt-Stromnetz samt eigener, kompakter Lithium-Ionen-Batterie im Gepäckraum und eine Leistungselektronik. Ein DC/DC-Wandler stellt die Verbindung zum 12 Volt-Bordnetz her.

Mit dem neuen 48 Volt-Teilnetz sind große Vorteile verbunden. Es kann die leistungsstarken, elektrischen Verbraucher der Zukunft – etwa thermoelektrische Heizelemente, elektromechanische Hinterradbremsen oder Motor-Nebenaggregate wie Öl- und Wasserpumpen – mit mehr Energie versorgen als das 12 Volt-Netz. Die höhere Spannung bedeutet gleichzeitig niedrigere Ströme; Dadurch werden die Kabelquerschnitte kleiner, und das Gewicht wird gesenkt. Audi will das 48 Volt-Teilbordnetz schon bald in mehreren Modellreihen in den Markt einführen.

Parallel dazu arbeiten die Audi-Ingenieure an der Elektrifizierung des Antriebstrangs. Für jeden Kunden wird es eine maßgeschneiderte Lösung geben. Der Hybrid-Baukasten hält zahlreiche Lösungen bereit – vom elektrischen Biturbo bis zum TDI mit Plug-in-Technologie. Das Zusammenspiel mit der E-Maschine eröffnet neue Spielräume; es erlaubt gezielte Verschiebungen der Lastpunkte, von denen sowohl der Verbrauch als auch das Emissionsverhalten profitieren. Im Stadtverkehr sorgt der Elektromotor für lokal emissionsfreien Antrieb.

Eine weitere interessante Option im Rahmen der Elektrifizierung ist der elektrische quattro-Antrieb – der e-quattro. Ihn hat Audi in vielen seiner Showcars gezeigt. Hier treiben der TDI und eine E-Maschine die Vorderräder an, ein zweiter Elektromotor im Heck wirkt auf die Hinterräder ein. Die Batterie kann teilweise im Bodentunnel liegen.

Audi engagiert sich beim Dieselkraftstoff der Zukunft mit einem grundlegend neuen Ansatz in einer Kooperation mit dem US-amerikanischen Unternehmen Joule. Das 2007 gegründete Biotechnologieunternehmen mit Hauptsitz in Bedford/Massachusetts arbeitet daran, mittels spezieller Mikroorganismen synthetische Kraftstoffe zu produzieren: Audi e-diesel und Audi e-ethanol. Sie sind annähernd klimaneutral, da bei der Verbrennung nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie zuvor bei der Herstellung gebunden wurde. Ein Auto, das mit Audi e‑diesel fährt, erzielt nach aktuellen Prognosen eine ähnlich gute CO2-Bilanz wie ein batterieelektrisches Auto, das Strom aus regenerativen Quellen nutzt.

Erforderlich für Audi e-diesel und Audi e-ethanol sind Wasser, CO2, Sonnenenergie und spezielle Mikroorganismen, Einzeller von nur etwa drei tausendstel Millimeter Größe. Ebenso wie Pflanzen betreiben diese Organismen die sogenannte oxygene Photosynthese – sie nutzen Sonnenlicht und CO2, zum Beispiel aus Abgasen, um Kohlehydrate zu bilden und zu wachsen. Als Milieu benötigen sie kein sauberes Trinkwasser, sondern nur Salz- beziehungsweise Brauchwasser. Als Nebenprodukt fällt bei der oxygenen Photosynthese Sauerstoff an.

Die Experten von Joule haben diesen Photosyntheseprozess so verändert, dass die Mikroorganismen aus dem Kohlendioxid direkt Alkane – wichtige Bestandteile von Dieselkraftstoff – oder auch Ethanol herstellen. Die Kraftstoffe werden vom Wasser abgetrennt und gereinigt.

Audi e-diesel bietet den Vorteil hoher Reinheit – er ist schwefel- und aromatenfrei, ganz anders als Diesel aus Mineralöl, der ein Gemisch verschiedenster Kohlenwasserstoff-Verbindungen ist. Aufgrund seiner hohen Cetanzahl ist der neue Kraftstoff sehr zündwillig, seine chemische Beschaffenheit ermöglicht eine unbegrenzte Zumischung zum fossilen Diesel. In den clean diesel-Motoren von Audi lässt sich Audi e‑diesel ohne größere Modifikation nutzen.

Audi und Joule haben 2012 im US-Bundesstaat New Mexico eine Demonstrationsanlage errichtet – in einer unfruchtbaren, für die Landwirtschaft ungeeigneten Region mit einer hohen Zahl an Sonnenstunden im Jahr. Die Kooperation zwischen beiden Unternehmen läuft seit 2011. Das amerikanische Unternehmen hat seine Technologie mit Patenten abgesichert, die Marke mit den Vier Ringen arbeitet im Automobilbereich exklusiv mit Joule zusammen. Speziell mit ihrem Know-how im Bereich Kraftstoff- und Motorentests und der Erstellung von LCAs (Life Cycle Assessment) unterstützen die die Audi-Ingenieure bei der Entwicklung marktfähiger Kraftstoffe, deren Produktion innerhalb der nächsten Jahre starten könnte.

Über die Kooperation mit Joule hinaus ist Audi bei der Entwicklung CO2-neutraler Kraftstoffe der Zukunft sehr aktiv. Die Audi e-gas-Anlage im niedersächsischen Werlte, die weltweit erste industrielle Power-to-Gas-Anlage, produziert synthetisches Methan und macht so die Speicherung großer Mengen an Wind- und Sonnenenergie möglich – dafür braucht sie neben dem Ökostrom nichts weiter als Wasser und CO2. Gemeinsam mit dem französischen Unternehmen Global Bioenergies erforscht Audi zudem die synthetische Herstellung von Audi e-benzin.

Die Konzeptstudien reichen von 2005 bis in die Gegenwart. Zum Einsatz kamen TDI-Aggregate mit vier, sechs, acht, zehn sowie zwölf Zylindern.

2007: Der Audi Q7 coastline
368 kW (500 PS), 1.000 Nm Drehmoment – das Showcar Q7 V12 TDI, das Audi im Januar 2007 auf der Detroit Auto Show vorstellte, war der Vorbote des Serienmodells, das 2008 an den Start ging. Mit seiner Fahrleistung katapultierte sich der Konzept-SUV in die Sportwagen-Liga: Der Standardsprint war nach 5,5 Sekunden abgeschlossen, erst bei 250 km/h endete der elektrisch begrenzte Vortrieb.

Die Technik des Sechsliter-TDI entsprach dem Serienstand. Dabei baute die Common-Rail-Anlage mit ihren Piezo-Injektoren bis zu 2.000 bar Einspritzdruck auf. Beide VTG-Turbolader generierten bis zu 1,6 bar relativen Ladedruck. Das Kurbelgehäuse war aus Vermikular­graphit gegossen und die Zylinderbänke standen im idealen Winkel von 60 Grad zueinander – der V12-Diesel von Audi faszinierte auch durch seine enorme Laufruhe.

2008: Der Audi R8 V12 concept und der R8 TDI Le Mans
Anfang 2008 präsentierte Audi den Audi R8 V12 TDI concept in Detroit, wenige Wochen später stand der baugleiche R8 TDI Le Mans auf dem Genfer Autosalon. Mit beiden Studien nahm die Marke auf die Siege Bezug, die der Audi R10 TDI 2006 und 2007 beim 24-Stunden-Rennen errungen hatte.

Ähnlich wie im Rennwagen sorgte auch im Showcar ein V12 TDI mit sechs Litern Hubraum für Vortrieb. Der Mittelmotor saß direkt hinter dem Fahrer und dem Beifahrer, der beim Audi R8 übliche Golfbag-Stauraum entfiel. 368 kW (500 PS) und 1.000 Nm Drehmoment – Letztere bei 1.750 1/min – beschleunigten den Zweisitzer in 4,2 Sekunden von 0 auf 100 km/h und weiter auf mehr als 300 km/h Spitze. Der Verbrauch lag laut Berechnung unter zehn Liter pro 100 Kilometer.

2008: Audi A3 TDI clubsport quattro
Der Audi A3 TDI clubsport quattro wurde im Mai 2008 erstmalig präsentiert. Er leistete 165 kW (224 PS) und produzierte bei 1.750 Touren 450 Nm Drehmoment. Das Showcar sprintete in 6,6 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreichte 240 km/h Höchstgeschwin­digkeit.

Die spezifischen Werte des Zweiliter-Diesels lagen bei 83,8 kW (113,8 PS) und 228,7 Nm pro Liter Hubraum. Ein vergrößerter VTG-Turbolader drückte die Luft in die Brennräume, die Common-Rail-Anlage spritzte den Kraftstoff unter 1.800 bar Druck ein. Schaltbare Resonanzkammern in den Endrohren der Abgasanlage verliehen dem 2.0 TDI einen vollen Sound.

2010: Audi e-tron Spyder
Der Audi e-tron Spyder – einer der Stars des Pariser Salons 2010 – war ein offener Zweisitzer von gut vier Metern Länge. Er besaß eine Struktur aus Aluminium in Audi Space Frame-Bauweise, eine Außenhaut aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) und einen Plug-in-Hybridantrieb.

Ein Dreiliter-TDI mit Biturbo-Aufladung trieb die Hinterräder mit 221 kW (300 PS) und 650 Nm an. Zwei E-Maschinen, die 64 kW und 352 Nm abgaben, wirkten auf die Vorderräder; sie ließen sich einzeln ansteuern und ermöglichten so ein intelligentes Torque Vectoring. Die Stromversorgung erfolgte durch eine Lithium-Ionen-Batterie mit 9,1 kWh Kapazität. Die elektrische Reichweite lag bei 50 Kilometern; auf 100 Kilometer verbrauchte der Audi e-tron Spyder 2,2 Liter Kraftstoff (59 Gramm CO2 pro km). Die dynamischen Eckdaten: von 0 auf 100 km/h in 4,4 Sekunden, der Topspeed war auf 250 km/h begrenzt.

2013: Audi nanuk quattro concept
Auf der IAA 2013 in Frankfurt am Main zeigte Audi die Technikstudie Audi nanuk quattro concept. Das Crossover-Konzept eines zweisitzigen Coupés verband die Dynamik eines Hochleistungssportwagens mit der quattro-Kompetenz von Audi – auf der Straße, der Rennstrecke und im Gelände.

Als Antrieb diente ein V10 TDI, der längs vor der Hinterachse saß. Der mächtige Diesel schöpfte aus 5,0 Liter Hubraum mehr als 400 kW (544 PS) Leistung und entwickelte bereits ab 1.500 1/min 1.000 Nm Drehmoment. Er nutzte eine Biturbo-Registeraufladung und das Audi valvelift system (AVS) – Technologien, die Audi inzwischen intensiv weiterentwickelt hat. Seine Common-Rail-Anlage baute bis zu 2.500 bar Druck auf. Der Audi nanuk quattro concept sprintete in 3,8 Sekunden aus dem Stand auf 100 km/h und erreichte 305 km/h Höchstgeschwindigkeit. Im Mittel verbrauchte er nur 7,8 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer.

2005 bis 2009: Weitere Showcars mit TDI-Motoren
Neben den genannten Showcars hat Audi weitere Studien mit TDI-Antrieb der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Audi allroad quattro concept auf der Detroit Auto Show 2005 stellte den damals neuen V8-Diesel vor, der wenig später in Serie ging. 2008 wiederum zeigte Audi in Shanghai das Cross Coupé quattro und in Los Angeles das Cross Cabriolet quattro. Der geschlossene Zweitürer nutzte den 2.0 TDI, das Cabriolet den Dreiliter-Diesel. Und Anfang 2009 stand der Sportback concept auf dem Audi-Stand in Detroit. Der Vorläufer des Audi A7 Sportback hatte den 3.0 TDI clean diesel mit SCR-Katalysator (selective catalytic reduction) unter der Haube.

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Seit seiner Premiere 1989 hat Audi den TDI-Motor kontinuierlich weiterentwickelt. In 25 Jahren hat die Marke mit den Vier Ringen ihren Vorsprung immer wieder neu ausgebaut und dabei zahlreiche Meilensteine gesetzt.

1970er Jahre: Druck durch die Ölkrise
Die Entwicklung des TDI begann bei Audi Mitte der 1970er Jahre – Im Rahmen der Ölkrise entstand der Auftrag für einen sparsamen neuen Motor. Während der Vorentwicklung entschied sich das Entwickler-Team aus zehn Audi-Ingenieuren für das Mehrstrahlverfahren; Systemlieferant Bosch entwickelte eine elektronisch geregelte Axialkolben-Einspritzpumpe, die bis zu 900 bar Druck aufbaute. Dort öffneten Zweifeder-Halter die Düsennadeln in zwei Stufen mit unterschiedlichem Hub – sie erlaubten die Voreinspritzung kleiner Kraftstoffmengen, was die Verbrennung weicher und die Akustik angenehmer machte.

1989: 2.5 TDI
Auf der IAA in Frankfurt/Main präsentierte Audi 1989 einen Meilenstein der Technik – den 2.5 TDI, eingebaut in einem Audi 100. Der Reihenfünfzylinder mit 2.461 cm3 Hubraum war ein direkteinspritzender Turbodiesel mit vollelektronischem Management – der erste TDI. Damals ahnte noch niemand, dass er dem Dieselmotor für die Automobil-Serienproduktion in Europa zum Durchbruch verhelfen und den Beginn einer neuen Zeitrechnung markieren sollte.

Mit 88 kW (120 PS) Leistung und 265 Nm Drehmoment, Letztere bei 2.250 1/min, setzte die Kraftentfaltung im Wettbewerbsumfeld völlig neue Maßstäbe. Der Audi 100 2.5 TDI erreichte fast 200 km/h Spitze, verbrauchte im Mittel nach der damaligen Norm jedoch nur 5,7 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer. Ab 1994 leistete der Fünfzylinder, mit einer neuen Radialkolben-Pumpe, Oxikat und Abgasrückführung im Audi A6 103 kW (140 PS). Alternativ stand eine Version mit 85 kW (115 PS) zur Wahl.

1991: 1.9 TDI mit VTG-Lader
Auch in der Mittelklasse traten die TDI-Aggregate bei Audi ihren Siegeszug an. 1991 zog der 1.9 TDI mit vier Zylindern in den Audi 80 ein, er gab 66 kW (90 PS) und 182 Nm ab. Vier Jahre später folgte im Audi A4 eine Ausbaustufe mit 81 kW (110 PS). Verantwortlich für den Zuwachs war vor allem ein neuer Turbolader mit verstellbaren Leitschaufeln auf der Abgasseite – der VTG-Lader ermöglichte einen harmonischen und frühzeitigen Drehmomentaufbau schon ab 1700 Umdrehungen.

1997: Weltweit erster V6-TDI
Im Jahr 1997 leistete Audi erneut Pionierarbeit. Eine weitere Innovation auf dem Pkw-Dieselsektor war die Kombination eines V6-TDI mit einem Vierventil-Zylinderkopf. Das 2,5-Liter-Aggregat kam auf 110 kW (150 PS) und 310 Nm Drehmoment. Der Motor präsentierte Lösungen wie die Drall- und Tangentialkanäle im Einlass sowie eine Radialkolben-Einspritzpumpe, die bis zu 1.850 bar Druck aufbaute. Der 2.5 TDI kam im A4, im A6 und im A8 zum Einsatz, in seiner letzten Evolutionsstufe mit132 kW (180 PS).

1999: V8 TDI
3.328 cm3 Liter Hubraum, vier obenliegende Nockenwellen, 32 Ventile, zwei VTG-Lader – der V8 TDI, seit Oktober 1999 serienmäßig im Audi A8, war ein Hightech-Statement. Sein Kurbelgehäuse bestand aus hochfestem und leichtem Vermikulargraphitguss, die Ladeluft und das rückgeführte Abgas wurden mit Wasser gekühlt. Eine Common-Rail-Anlage – damals neu bei Audi – spritzte den Kraftstoff mit 1.350 bar Druck ein. Mit 165 kW (225 PS) und 480 Nm Drehmoment war der V8-TDI ein souveräner und kultivierter Antrieb; in punkto Höchstgeschwindigkeit erschloss er mit 242 km/h eine neue Größenordnung.

2001: 1.2 TDI
Audi setzte 2001 einen nachhaltigen Akzent: Der Audi A2 1.2 TDI erzielte einen Durchschnittsverbrauch von 2,99 Liter pro 100 Kilometer (81 Gramm CO2 pro Kilometer). Als Antrieb des kompakten Fünftürers mit der strikt aerodynamisch geformten Aluminium-Karosserie diente ein Dreizylinder mit 1,2 Liter Hubraum und einer Leistung von 45 kW (61 PS) und 140 Nm. Der Zweiventiler nutzte einen VTG-Lader und eine Pumpe-Düse-Einspritzung mit 2.050 bar Druck– eine Technologie aus dem Volkswagen Konzern, die Audi im Vorjahr eingeführt hatte. Der A2 1.2 TDI ist bis heute das einzige fünftürige Dreiliter-Auto der Welt geblieben.

2004: 3.0 TDI
Der 3.0 TDI, der 2004 debütierte, war das erste Mitglied der neuen V-Motoren-Familie von Audi mit einheitlich 90 Grad Bankwinkel, 90 Millimeter Zylinderabstand und Kettenantrieb an der Rückseite. Wie alle großen Audi-Dieselmotoren hatte er einen leichten und hochfesten Block aus Vermikulargraphitguss. Ein Dieselpartikelfilter – neu bei der Marke – reinigte das Abgas.

Ein weiteres Novum bildeten die Piezo Inline-Injektoren – sie konnten winzige Kraftstoffmengen injizieren und durch extrem schnelles Öffnen und Schließen mehrfach abgesetzte Einspritzungen realisieren. Damit ermöglichten sie einen fein modulierten Anstieg des Drucks auf maximal 1.600 bar und einen Brennverlauf, der für ruhige Motorakustik sorgte. Der V6 TDI startete in drei Versionen mit 150 kW (204 PS), 165 kW (224 PS) und 171 kW (233 PS). Er fand in der Modellpalette breite Verwendung, 2009 legte Audi seine zweite Generation auf.

2008: V12 TDI
Der Zwölfzylinder, der Ende 2008 im Q7 einsetzte, setzte der TDI-Technologie von Audi die Krone auf – als stärkster Pkw-Seriendiesel der Welt. Zu seinen Kennzeichen gehörten die Common-Rail-Anlage, die 2.000 bar Druck erzeugte, und die beiden VTG-Lader. Der Zylinderwinkel von 60 Grad sorgte für exzellenten Massenausgleich und damit für souveräne Laufruhe.

Aus seinen 6,0 Liter Hubraum holte der V12 TDI 368 kW (500 PS) und 1.000 Nm Drehmoment, Letztere von 1.750 bis 3.250 1/min. Mit ihnen beschleunigte er den großen SUV wie einen Sportwagen in 5,5 Sekunden von null auf 100 km/h und weiter auf 250 km/h elektronisch begrenzte Höchstgeschwindigkeit.

2009: 3.0 TDI clean diesel
Als Reaktion auf die immer schärferen Abgasvorschriften, vor allem in den USA, brachte Audi 2009 die clean diesel-Technologie auf den Markt. Der 3.0 TDI clean diesel hatte eine Common-Rail-Anlage mit 2.000 bar Druck und neuartige Brennraumsensoren an Bord. Die feine Zerstäubung und die präzise Verbrennung des Kraftstoffs sorgten für niedrige Rohemissionen. Im Abgasstrang reduzierte ein SCR-Katalysator (selective catalytic reduction) die Stickoxide. Das eingespritzte wässrige Additiv AdBlue zerfiel im heißen Abgasstrom zu Ammoniak, das mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagierte.

2013 folgte ein neues Bauteil, das zwei bisherige zusammenfasste: der Dieselpartikelfilter mit SCR-Beschichtung. Keramische Substrate – Aluminiumtitanat beziehungsweise Siliziumkarbid – an den Filterwänden übernehmen hier die NOx-Umwandlung. Ein nachgeschalteter Sperrkatalysator (Ammonia Slip Catalyst, ASC) wandelt verbliebene Ammoniakmoleküle um, die bei hohen Lasten auftreten können.

Von A wie Abgasrückführung bis V wie Vierventiltechnik – Audi beherrscht das Alphabet der Dieseltechnologie perfekt.

Audi 100 TDI (1989)
Auf der IAA in Frankfurt/Main präsentierte Audi 1989 einen Meilenstein der Technik. Der Fünfzylinder im Audi 100, der 2.461 cm3 Hubraum aufbot, war der erste direkteinspritzende Turbodiesel mit vollelektronischem Management – der erste TDI. Mit 88 kW (120 PS) Leistung und 265 Nm Drehmoment, Letztere bei 2.250 1/min, lieferte der Zweiventiler satte Kraft bei wegweisend geringem Verbrauch.

Drallkanäle im Einlass dienten zur Verwirbelung der Luft. Die Verteiler-Einspritzpumpe baute bis zu 900 bar Druck auf, die Fünflochdüsen in den Injektoren sorgten für ein präzises Spraybild. Der Zweifeder-Düsenhalter – einer der großen Durchbrüche in der Entwicklung des TDI – machte eine Voreinspritzung möglich, die der Verbrennung die Härte nahm und das Geräuschniveau verringerte. Der Ladeluftkühler schließlich senkte die Temperatur der verdichteten Ansaugluft ab.

Abgasrückführung (AGR)
Bei hohen Brennraumtemperaturen bilden sich in einem Verbrennungsmotor Stickoxide. Ein großer Teil von ihnen lässt sich mithilfe der Abgasrückführung vermeiden. Die AGR speist bei den TDI-Motoren von Audi einen großen Teil des Abgases in die Brennräume zurück; dadurch geht der Anteil an frischer, sauerstoffreicher Luft zurück, und die Verbrennungstemperaturen sinken.

Audi hat die AGR bereits bei seinem ersten TDI eingeführt: der 2,5-Liter-Fünfzylinder erhielt sie in seiner Evolutionsstufe im Jahr 1994. Um die Wirkung zu steigern, haben heute fast alle Motoren eine gekühlte Anlage an Bord. Das Abgas durchströmt auf dem Rückweg zum Motor einen Wasserkühler. Der neue 2.0 TDI und der künftige 1.4 TDI kombinieren eine gekühlte und eine ungekühlte AGR miteinander.

Abgasturbolader
Ein Turbolader besteht aus einer Turbine, die vom Abgasstrom angetrieben wird, und einem Verdichter für die Ansaugluft. Die beiden Bauteile liegen sich auf einer gemeinsamen Welle gegenüber, ihre maximale Drehzahl kann mehr als 200.000 1/min erreichen. Die Turbolader von Audi bauen bis zu 2,2 bar relativen Ladedruck auf, der 3.0 TDI Biturbo verdichtet bei Volllast rechnerisch pro Stunde 1.200 Kubikmeter Luft.

Zu den Monoturbos und zum Biturbo im Audi-Programm kommt künftig der elektrische Biturbo. Audi entwickelt die Turbo-Technologie unter Hochdruck in allen Bereichen weiter, um das Ansprechverhalten, den Wirkungsgrad, das Gewicht und die Akustik noch besser zu machen.

Audi e-diesel
Audi e-diesel ist ein synthetischer, CO2-neutraler Kraftstoff der Zukunft. Er entsteht, indem spezielle Mikroorganismen, die im Wasser leben, per Photosynthese langkettige Alkane – wichtige Bestandteile von Dieselkraftstoff – produzieren. Dafür benötigen sie lediglich Sonnenlicht und CO2. Der neue Kraftstoff besticht durch seine chemische Reinheit und die hohe Cetanzahl.

Audi hat mit dem US-amerikanischen Biotechnologieunternehmen Joule in New Mexico eine Demonstrationsanlage aufgebaut, die neben Audi e-diesel auch Audi e-ethanol herstellt. Autos, die diese Kraftstoffe nutzen, fahren ähnlich umweltschonend wie reine Elektroautos, die mit Ökostrom betrieben werden.

Biturbo
Der 3,0-TDI-Biturbo ist der stärkste V6-Diesel von Audi. Ein Umschaltventil verbindet seine beiden in Reihe geschalteten Lader. Bei niedrigen Drehzahlen ist es geschlossen; der kleine Lader mit seiner variablen Turbinengeometrie leistet den größten Teil der Arbeit, der große Lader übernimmt die Vorverdichtung. Ab etwa 2.500 1/min beginnt sich die Klappe zu öffnen, der kleine Lader übergibt die Hauptarbeit zunehmend an sein großes Pendant. Im Bereich zwischen 3.500 und 4.000 Touren öffnet das Ventil ganz, jetzt arbeitet nur noch der große Lader.

Aufgrund seines Hochleistungskonzepts hat Audi den Motor und sein Umfeld in zahlreichen Details weiterentwickelt. Ein Soundaktuator in der Abgasanlage verleiht dem Diesel einen satten, sonoren Klang, der an einen Achtzylinder erinnert. Der 3,0-TDI-Biturbo arbeitet unter anderem im Audi SQ5 TDI, dem ersten S-Modell von Audi mit einem Dieselmotor.

clean diesel
Um die Limits der neuen Abgasnorm Euro 6 zu erfüllen und dafür die Stickoxid-Emissionen drastisch zu senken, stellt Audi seine TDI-Motoren auf die clean diesel-Technologie um. In den meisten Fällen erfordert sie Maßnahmen im Motor und im Abgasstrang; bei den kompakteren Motoren und Modellen genügt hier ein DeNox-Katalysator.

Aufwendiger ist die Technologie für die großen Modelle und Aggregate. Der neue 3.0 TDI etwa hat einen vergrößerten Oxidationskatalysator, in der Version mit 160 kW (218 PS) ist er elektrisch beheizbar. Der vergrößerte Oxi-Kat liegt koaxial hinter dem Turbinenaustritt des Turboladers. Erstmals im Automobilbau kombiniert Audi einen NOx‑Speicherkatalysator mit einem Dieselpartikelfilter sowie der SCR‑Einspritzung (selective catalytic reduction) in einer Bauteilgruppe. Ein Dosiermodul spritzt das Additiv AdBlue ein.

Common-Rail
Eine Common-Rail-Einspritzanlage ist ein rohrförmiger Hochdruckspeicher, der den Kraftstoff unter hohem Druck – in den Serienmotoren von Audi bis 2.000 bar – konstant vorhält. Er wird mittels einer Pumpe gefüllt, die vom Motor angetrieben wird. Kurze Stahlleitungen verbinden die Injektoren mit der Rail, elektrische Impulse steuern ihr Öffnen und Schließen.

Die Common-Rail-Technologie trennt die Druckerzeugung von der Einspritzung, dadurch können die Entwickler alle Injektionen im Kennfeld frei festlegen. Das verleiht ihnen hohe Freiheit – pro Arbeitstakt sind bis zu neun Einzeleinspritzungen möglich. Die Voreinspritzungen sorgen für einen weichen Druckeinstieg und damit für eine leise Verbrennung, die Nacheinspritzungen reduzieren die Schadstoffemissionen und dienen auch zur Regeneration des Partikelfilters.

Elektrischer Biturbo
Der elektrische Biturbo ist eine völlig neue Technologie von Audi. Der Abgasturbolader kooperiert hier mit einem zusätzlichen, elektrisch angetriebenen Verdichter. Statt auf ein Turbinenrad setzt er auf eine kleine E-Maschine, die das Verdichterrad in kürzester Zeit auf sehr hohe Drehzahlen beschleunigt.

Der elektrische Lader ist hinter den Ladeluftkühler geschaltet, in den meisten Betriebszuständen wird er durch einen Bypass umgangen. Wenn die Energie des Abgases bei sehr niedrigen Drehzahlen gering ist, schließt die Bypassklappe, und das neue Bauteil wird aktiv. Die neue Technologie ermöglicht beim Anfahren und im niedrigen Drehzahlbereich einen bislang unbekannten spontanen Kraftaufbau.

Hybridisierung
Audi hat bereits verschiedene Hybridmodelle auf dem Markt, in diesem Jahr kommt der kompakte Audi A3 Sportback e-tron mit seiner Plug-in-Hybridtechnologie zu den Händlern. In Kürze folgt der nächste Schritt: die neuen Modelle mit längs eingebauten Motoren.

Der Modulare Längsbaukasten der zweiten Generation ist für die Zusammenarbeit der E-Maschinen mit den Verbrennungsmotoren, auch mit den TDI-Aggregaten, ausgelegt. Je nach Modell erfolgt sie auf maßgeschneiderte Weise. Audi hat eine Technik-Matrix entwickelt, deren Elektrifizierungsstufen bis zum Plug-in-Hybridantrieb reichen.

Innere Reibung
Bei vielen TDI-Motoren hat Audi die innere Reibung drastisch reduziert. Zu den Mitteln dafür zählen Highend-Bearbeitungstechnologien in der Fertigung, etwa das Laserbelichten und das Brillenhonen der Zylinderlaufbahn. Die noch dauerhafteren und präziseren Laufbahnen erlauben es, die Spannkräfte der Kolbenringe zu minimieren – die Kolben gleiten noch leichter. Verkleinerte Lager an der Kurbelwelle, den Pleueln und den Nockenwellen tragen ebenfalls stark zur Reibungssenkung bei.

Ein weiteres Innovationsfeld sind die Materialien in den Motoren. Beim neuen 3.0 TDI beispielsweise hat der erste Kolbenring eine Beschichtung, die in einem neuartigen Verfahren entsteht. Die Kolbenbolzen tragen eine diamantähnliche Kohlenstoff-Beschichtung mit der Bezeichnung DLC (diamond-like-carbon).

Ladeluftkühler
Wenn der Turbolader die Ansaugluft verdichtet, erhitzt er sie auf bis zu 200 Grad Celsius. Heiße Luft hat jedoch eine geringere Dichte, enthält also weniger Sauerstoff für die Verbrennung. Deshalb ist hinter den Turbolader ein Ladeluftkühler geschaltet, der die komprimierte Luft vor dem Eintritt in den Brennraum wieder stark abkühlt.

Ladeluftkühler sind bei Audi Standard. Als Kühlmedium benutzen sie, je nach Bauform, Luft und/oder Wasser, das aus dem Kühlkreislauf kommt. Auch beim Ladeluftkühler achten die Audi-Ingenieure auf maximale Effizienz – beim Gewicht, beim Wirkungsgrad und bei der Reduzierung der Strömungswiderstände.

Mehrlochdüsen
Die Common-Rail-Systeme von Audi sind Bauteile von höchster Präzision. Sie injizieren den Kraftstoff in winzigen Mengen in die Brennräume, er tritt unter bis zu 2.000 bar Druck mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit aus den Düsen aus.

Bei einigen Motoren nutzt Audi Piezo-Injektoren mit Achtlochdüsen – jedes Loch hat nur etwa 0,1 Millimeter Durchmesser. Durch die extrem feine Zerstäubung entsteht ein Spraybild im Brennraum, das die Zündung und die Verbrennung schnell, homogen, akustisch komfortabel und vor allem höchst effizient ablaufen lässt.

Nebenaggregate
Auch bei den Nebenaggregaten der Motoren steigert Audi kontinuierlich die Effizienz. Die neuen Ölpumpen beispielsweise, die hydraulisch vom Volumenstrom geregelt werden, nehmen immer nur so viel Energie auf, wie sie tatsächlich benötigen. Mittelfristig arbeitet Audi an elektrifizierten Aggregaten.

Partikelfilter
Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff im Motor entstehen in einigen Bereichen der Brennräume Rußpartikel. Um sie zu eliminieren, setzt Audi Dieselpartikelfilter ein, die einen Wirkungsgrad von mehr als 95 Prozent erreichen.

Die einströmenden Partikel bleiben per Adhäsion an der porösen Filterwand haften. Sie werden regelmäßig abgebrannt – wann genau, hängt vom jeweiligen Fahrprofil ab. Als Auslöser fungieren gezielte späte Nacheinspritzungen; sie sorgen dafür, dass die Temperatur des Abgases kurzfristig stark ansteigt.

Piezo-Prinzip
Das Piezo-Prinzip ist der ideale Partner für die Common-Rail-Einspritzung. Piezo-Kristalle verändern beim Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Struktur im Bruchteil von Millisekunden, sie dehnen sich leicht aus. Im Injektor sind mehrere hundert Piezo-Plättchen übereinandergestapelt; die Ausdehnung des Pakets wird direkt (inline) auf die Einspritz-Düsennadel übertragen, ohne dazwischengeschaltete Mechanik.

Schon nach wenigen tausendstel Sekunden schließen die Injektoren wieder. So sind winzige Einspritzmengen von nur 0,8 Milligramm Gewicht, weniger als ein tausendstel Gramm, möglich.

SCR-Katalysator
Das Kürzel SCR steht für selective catalytic reduction – für die Umwandlung der Stickoxide im Abgas. Aus einem Vorratstank wird eine Lösung, das so genannte AdBlue, in den SCR-Katalysator eingedüst. Im heißen Abgasstrom zerfällt das wässrige Additiv zu Ammoniak, mit dessen Hilfe die Stickoxide in unschädlichen Stickstoff und Wasser umgewandelt werden. Beim neuen 3.0 TDI fasst Audi den SCR-Katalysator mit dem Dieselpartikelfilter zusammen.

Thermomanagement
Das Thermomanagement senkt den Kraftstoffverbrauch der TDI-Motoren um mehrere Prozent. Je nach Motor unterscheidet es sich in Details. Beim neuen 3.0 TDI etwa haben das Zylinderkurbelgehäuse und die Zylinderköpfe getrennte Kühlkreisläufe; um die Druckverluste zu verringern, sind die Wassermäntel der Köpfe in zwei Bereiche aufgeteilt.

In der Warmlaufphase wird das Kühlmittel nicht umgewälzt, der Ölkühler wird über einen Bypass umgangen. So kommt das Motoröl rasch auf seine Betriebstemperatur, die Phase der erhöhten Reibungsverluste durch kaltes, zähes Öl im Kurbel- und Ventiltrieb verkürzt sich sehr. Der Kopf-Kreislauf versorgt die Innenraumheizung und die Abgasrückführungs­anlage. Auch bei warmem Motor und niedriger Last kann das Wasser im Kurbelgehäuse immer wieder mal stehen bleiben – das spart Antriebsenergie für die Wasserpumpe.

Variable Turbinengeometrie
Die Variable Turbinengeometrie (VTG) ist bei den TDI-Motoren von Audi Standard. Sie ermöglicht einen spontanen und harmonischen Aufbau des Drehmoments schon im niedrigen Drehzahlbereich. Wenn der Fahrer kräftig Gas gibt, werden die Leitschaufeln der Turbine flach gestellt. Der Eintrittsquerschnitt in das Turbinengehäuse wird kleiner. Dies zwingt das Abgas, mit höherem Tempo einzuströmen. Das Turbinenrad dreht sich schneller, die geförderte Menge an Frischluft steigt, der Ladedruck wird spontan aufgebaut.

Mit zunehmender Abgasmenge oder bei geringem Ladedruckbedarf werden die Leitschaufeln steiler gestellt. Der Eintrittsquerschnitt vergrößert sich, die Abgase strömen langsamer. Auch das Turbinenrad dreht sich langsamer, während der Ladedruck und die Turbinenleistung annähernd konstant bleiben. Audi nutzt bei den großen TDI-Aggregaten elektrische VTG-Steller, bei den Vierzylinder-Dieselmotoren pneumatische.

Vermikulargraphitguss
Bei den V6-TDI-Motoren von Audi und beim Achtzylinder besteht das Kurbelgehäuse aus Vermikulargraphitguss (GJV-450). Das Material mit seiner würmchenförmigen Graphit­verteilung, das in einem Hightech-Gussprozess entsteht, zeichnet sich durch extreme Festigkeit aus, auch bei hohen Temperaturen. Im Vergleich zu Grauguss (GJL) ermöglicht es geringere Wandstärken, die das Gewicht senken.

Vierventiltechnik
Motoren mit vier Ventilen arbeiten effizienter als Zweiventiler, weil ihr Gaswechsel schneller abläuft und ihr Füllungsgrad höher ist. Sie verbrennen den Kraftstoff besser, damit erzielen sie mehr Leistung und Drehmoment bei geringerem Verbrauch und niedrigeren Emissionen.

Audi führte die Vierventiltechnik mit zwei obenliegenden Nockenwellen beim Diesel 1997 mit dem 2,5-Liter-V6-TDI ein. Sie machte es möglich, die Einspritzdüse am idealen Ort – genau in der Mitte des Brennraums – zu platzieren. Ein weiterer großer Vorteil waren die beiden Einlasskanäle. Im Drallkanal verwirbelt die einströmende Luft bei niedriger Last und Drehzahl, was das Drehmoment erhöht. Der Tangentialkanal erlaubt hohe Dynamik durch reduzierte Widerstände bei höheren Drehzahlen.