Der VTG-Turbolader im Audi R18 TDI
Die Reglements des 24-Stunden-Rennens von Le Mans zwingen die Entwickler dazu, die Motoren immer mehr unter Druck zu setzen. Der Solo-VTG-Lader im R18 TDI muss dabei Temperaturen bis zu 1050 °C verkraften
Ingolstadt, 8. Juni 2012 – Vor sechs Jahren gewann Audi das 24-Stunden-Rennen in Le Mans mit einem 5,5-Liter-V12-TDI, der rund 650 PS leistete und 1200 Nm auf die Kurbelwelle wuchtete. Durch Veränderungen im Reglement muss man mittlerweile mit weniger Hubraum und Leistung auskommen: Zum Rennen in der aktuellen Saison tritt Audi mit einem 3,7-Liter-V6-TDI an, der nur sechs Zylinder hat und von nur einem Turbolader unter Druck gesetzt wird. Das war beim R10 TDI von 2006 noch anders: Ihm standen zwei Turbolader zur Verfügung, um seine 550 PS zu erzeugen. Zwar setzte Audi auch schon 2011 den Monolader ein, erst jetzt aber will man Näheres über die Ladertechnik sagen, die wahrlich grenzwertig ist.
Mehr Druck und Temperatur
Der V6 für das diesjährige Rennen soll rund 510 PS leisten. Um diese Leistung aus gerade einmal 3,7 Litern Hubraum zu bekommen, arbeitet der aktuelle Motor mit viel höheren Drücken und Temperaturen als die Maschine aus dem Jahr 2006, wie Ulrich Baretzky, Leiter der Motorenentwicklung bei Audi Sport, erklärt. „Dadurch haben sich die Kolbenflächenleistung und die Zylinderleistung erheblich erhöht.“ So muss jeder einzelne Zylinder inzwischen rund 60 Prozent mehr leisten als noch 2006 im Audi R10 TDI.
Der VTG-Turbolader im Audi R18 TDI (8 Bilder)
Audi tritt in diesem Jahr mit zwei verschiedenen R18 beim 24-Stunden-Rennen in Le Mans an: einem V6-TDI und dem R18 e-tron mit Hybridantrieb
Nur ein Turbo
Der Mono-Turbo sitzt zwischen den Zylinderbänken. Die in der Innenseite des V6 gelegenen Auspuffkrümmer lassen ihre Abgase von beiden Seiten radial in den Lader strömen. Das Gehäuse des Turbinenrades hat zwei Eingänge für die Abgasströme und einen axialen Ausgang. Mit der Beschränkung auf nur eine Turbine will Audi den Gesamtwirkungsgrad erhöht haben. Durch die extrem kurzen Rohre geht nur wenig Wärmeenergie verloren, zudem seien die Spaltverluste geringer als bei der Verwendung von zwei Ladern. Diese Spaltverluste spielen ja auch in anderen Bereichen des Motorbaus eine Rolle: Es besteht eigentlich immer ein Interesse daran, Spalte in Relation zu wirksamen Flächen und Volumina klein zu halten. Man könnte flapsig sagen: Wenn schon etwas durchrutscht, soll dieser Verlust relativ zum Ertrag wenigstens klein ausfallen.
Im Turbolader müssen bis zu 2000 m3 Luft pro Stunde komprimiert werden, was in etwa der Menge entspricht, die zuvor zwei Turbolader im V10 verdichtet haben. Dazu kommt ein sehr hoher Einspritzdruck von bis zu 2600 bar. Aktuelle Common-Rail-Diesel in Serienmotoren spritzen mit bis zu 2000 bar ein. Ein höherer Druck beeinflusst zwar Verbrauch und Leistung positiv, steigert aber auch die thermischen und mechanischen Belastungen im Brennraum.