Jubiläum bei Audi: 25 Jahre TDI - der Aufstieg seit 1989 Leistungsstufen

15.12.2014
Inhalt
  1. 25 Jahre TDI: Audi etabliert Elektronik im Dieselmotor
  2. Audi-TDI-Motor ab 1995 mit neuer Turbolader-Technik
  3. Audi ist mit dem TDI im Motorsport erfolgreich

Als 1989 der erste Audi TDI mit elektronischer Direkteinspritzung startete, sollte dies die Dieselmotorentechnik revolutionieren. Seitdem macht der TDI bei Audi eine beispiellose Karriere, mit der es auch in Zukunft steil nach oben geht

Wenn es so etwas wie ein Synonym für moderne Dieseltechnik gibt, dann ist es das Kürzel TDI. Dabei kennt man die Abkürzung für „Turbo-Direct-Injection“ bereits seit 1989. Seinerzeit wandelte sich der Diesel dank der sich immer mehr durchsetzenden Turboaufladung vom lethargischen „Ackergaul“ für den Taxi- und Nutzfahrzeugbetrieb zum asketischen Langstreckenläufer in durchaus repräsentativen schnellen Luxuslimousinen und Sportwagen.

 

25 Jahre TDI: Audi etabliert Elektronik im Dieselmotor

Doch mit dem Turbolader an sich hatten die Techniker bis dato das Wirkungsgradpotenzial des Diesels bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Im Grunde wusste auch jeder, wo man den Hebel ansetzen musste, um den Turbodiesel noch kräftiger und gleichzeitig sparsamer zu machen: am seinerzeit gängigen Wirbelkammer-Brennverfahren. Um eine rückstandsarme Verbrennung auf erträglichem Geräuschniveau zu realisieren, wurde der Dieselkraftstoff in eine Wirbelkammer eingespritzt, die nur über einen engen Kanal mit dem eigentlich Brennraum über dem Kolben verbunden war.

Auf dem Weg durch den engen Verbindungskanal erhöht sich zwar die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase, was wiederum für eine intensive Verwirbelung und ein gleichmäßiges Verbrennen des Kraftstoff-Luftgemischs sorgt. Aber unterm Strich kostet die Überwindung dieser Engstelle natürlich Energie. Also lag es nahe, die Einspritzung direkt in den Brennraum zu verlagern und auf den Umweg über die Wirbelkammer zu verzichten.

Das war jedem Ingenieur klar, der schon mal etwas von Thermodynamik gehört hatte, und so liefen dann auch bereits seit Jahren bei fast allen namhaften Dieselmotorenherstellern diverse Direkteinspritzer auf den Prüfständen der Forschungslabore. Doch keiner trieb die Entwicklung derart konzentriert und vehement voran wie Audi. Dies führte 1989 zum ersten Serien-Pkw mit einem Turbodiesel-Direkteinspritzer: dem Audi 100 2.5 TDI.

Mit seinen 120 PS und dem für damalige Verhältnisse brachialen Drehmoment von 265 Newtonmetern katapultierte sich der Fünfzylinder-Audi ganz weit nach vorn, verbrauchte nach damaliger Norm aber nur 5,7 Liter Diesel/100 km. Selbst auf schnellen Autobahnetappen waren in der Praxis Reichweiten von über 1000 Kilometern möglich (Tankinhalt: 80 Liter).

Mit der Verlegung der Einspritzung direkt in die muldenförmig ausgeführten Kolbenböden hielt zwangsläufig auch die Elektronik Einzug in den Diesel. Sie war für die komplexe Steuerung der Verteilereinspritzung (maximaler Systemdruck: 900 bar) unabdingbar. Von Beginn an legte der TDI ein bemerkenswertes Innovationstempo vor. Die Perfektionierung der elektronischen Einspritzung und der Verbrennung durch höhere Einspritzdrücke stand dabei ebenso im Fokus wie die Ladertechnik.

 

Audi-TDI-Motor ab 1995 mit neuer Turbolader-Technik

Ein wichtiger Meilenstein war der Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) auf der Abgasseite. Damit stopfte man das gefürchtete Turboloch und verhalf dem 1995 im Audi A4 präsentierten 1.9 TDI (110 PS) zu einem spontanen Ansprechen im unteren Drehzahlbereich. Das kannte man vom bisherigen von VW entwickelten 1.9er-Vierzylinder mit 90 PS so nicht.

Im inzwischen Audi A6 getauften Oberklässler hielt hingegen der 2,5-Liter-Fünfzylinder bis 1997 durch und brachte es zum Schluss auf beachtliche 140 PS. Die Ablösung stand jedoch in Form des geschmeidig laufenden V6 TDI bereit und half dem A6 mit seinen 150 PS aus ebenfalls 2,5 Liter Hubraum auf die Sprünge. Die nun mit einer Radialkolbenpumpe arbeitende Verteilereinspritzung brachte es auf einen maximalen Systemdruck von damals unglaublichen 1850 bar, was auch einen positiven Einfluss auf Verbrennung und Abgas hatte.

Mit bis zu 180 PS schaffte es der Sechszylinder TDI sogar bis in den leichten Alu-Luxusliner A8. Das Audi-Topmodell bekam dann 1999 auch den ersten Achtzylinder-TDI. Herausragendes Merkmal des 3,3-Liter-Motors waren aber nicht allein seine acht Zylinder oder die Leistungs- und Drehmomentausbeute (225 PS, 480 Nm). Vielmehr wegweisend für den TDI und auch alle anderen neueren Turbodiesel-Motoren war die hier von Audi erstmals eingesetzte Common-Rail-Einspritzung, bei der eine gemeinsame Leitung für alle Zylinder als Druckspeicher dient.

Somit kann auch bei niedrigen Drehzahlen bereits mit einem recht hohen Einspritzdruck von bis zu 1350 bar gearbeitet werden, was auch die dieseltypischen Nagelgeräusche abschwächt. Nach dem Common-Rail-Prinzip arbeiten bis heute alle modernen Diesel-Einspritzsysteme. In der Weiterentwicklung des TDI gab es noch einige Highlights – vom dreizylindrigen A2 1.2 TDI (2001) mit einem Normverbrauch von 2,99 l/100 km bis hin zum übermächtigen V12-TDI im Q7 (500 PS, 1000 Nm).

Den aktuellen Stand, was die Balance aus Leistung, Dynamik, Verbrauch und Abgas angeht, repräsentiert derzeit der 3.0 V6 clean diesel. Darauf aufbauend zeigen bereits erste Versuchsträger mit einer Kombination aus Abgasturbolader und elektrischem 48-Volt-Verdichter, wie es ab 2015 weitergeht: Der TDI bleibt sparsam, wird aber noch sauberer und dynamischer.

 

Audi ist mit dem TDI im Motorsport erfolgreich

Dynamik bei gleichzeitig niedrigem Verbrauch? Diese verlockende Kombination lässt auch die Motorsportpäpste bei Audi nicht ruhen. Mit den spektakulären FSI-Langstreckenprototypen bereits seit 1999 in Le Mans erfolgreich, feierten die Ingolstädter 2006 den ersten Sieg mit einem Diesel. Der Audi R10 TDI holt aus seinem mächtigen 5,5-Liter-V12-TDI über 650 PS, bügelt mit einem Drehmoment von mehr als 1100 Nm jeden Konkurrenten und erreicht je nach Übersetzung und Aerodynamik-Setup bis zu 330 km/h.

Bereits bei 5000 Touren wird hochgeschaltet, wodurch die Prototypen erstaunlich leise ihr Werk verrichten, und der gefürchteten schwarzen Dieselrußfahne begegnet man mit zwei Partikelfiltern. Der Schlüssel zum Erfolg damals wie heute ist aber nicht nur die reine Performance des TDI, sondern seine Zuverlässigkeit. Und natürlich der niedrige Verbrauch. Denn die entscheidenden Runden Vorsprung holt man nun mal draußen auf der Strecke und nicht beim Tanken oder Reparieren in der Box.

Die Überlegenheit der Audi TDI-Renner festigt sich über die Jahre hinweg, ab 2009 mit dem zehnzylindrigen R15 TDI und ab 2011 mit den V6-Rennmotoren im R18 TDI sowie seit 2011 mit dem R18 e-tron quattro. Hier wird der Audi Le Mans-Renner zum TDI-Hybrid-Allradler. Während der 4,0-Liter-V6-Diesel (537 PS, 800 Nm Drehmoment) die Hinterachse antreibt, entlässt die elektrische Motor-Getriebe-Einheit (MGU) parallel etwa 170 kW auf die Vorderräder, was Traktion und Kurvendynamik des R18 nochmals steigert.

Mit Erfolg: Denn auch 2014 heißt der LeMans-Sieger Audi, diesmal wieder mit den Protagonisten Marcel Fässler, André Lotterer und Benoit Treluyer. Und 2015 darf man wieder einmal gespannt sein auf die weiterentwickelte Performance des TDI – nicht nur im Rennsport.

Die TDI-Entwickler
Als „Mister TDI“ hat sich Richard Bauder (64) einen Namen gemacht, als er den ersten TDI mitentwickelte und von 1993 bis 2012 die Dieselentwicklung in Neckarsulm leitete. Sein Nachfolger ist seit 2012 Ulrich Weiß (45), der seitdem die TDI-Motorenentwicklung leitet, aber auch schon 1994 zu Audi stieß. Zusammen mit Andreas Fröhlich (47), seit 1991 bei Audi und seit 2011 Leiter der Konstruktion Dieselmotoren, stellt Weiß die Weichen für den TDI der Zukunft. Die künftigen Le Mans-Erfolge für den TDI fest im Visier hat indes Ulrich Baretzky (60). Er ist bereits seit 1994 Chef der Rennmotorenentwicklung und sitzt seit 2013 zudem im Aufsichtsrat von MAN Diesel & Turbo.

Jürgen Voigt

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