Vergrößertes Downsizing
Weniger als fünf Liter Verbrauch in einem 190 PS starken A4 mit Ottomotor? Das verspricht uns nun Audi. Der Autohersteller präsentiert auf dem 36. Internationalen Wiener Motorensymposium einen 2.0 TFSI mit 140 kW im Miller-Zyklus. Tricks wie Hybridisierung sollen dabei nicht im Spiel sein
- Florian Pillau
Ingolstadt/Wien, 7. Mai 2015 – Weniger als fünf Liter Verbrauch in einem 190 PS starken A4 mit Ottomotor? Das verspricht uns nun Audi. Der Autohersteller präsentiert auf dem 36. Internationalen Wiener Motorensymposium (bis 8. Mai) einen 2.0 TFSI mit 140 kW im Miller-Zyklus. Tricks wie Hybridisierung sollen dabei nicht im Spiel sein, die Effizienz soll mit rein konventionellen Mitteln erreicht worden sein. Das lässt aufhorchen, denn bislang wurde Ottomotoren im Miller-Zyklus häufig elektrisch nachgeholfen. Aber vielleicht wissen wir diesbezüglich nur noch nicht die ganze Wahrheit. Audi spricht in seiner Pressemitteilung tatsächlich von einem „Durchbruch“. Der Motor soll erstmals in der nächsten Generation des A4 angeboten werden.
Bekannte Rezepte neu genutzt
Bereits seit zehn Jahren ist der TFSI-Motor mit Turboaufladung und Direkteinspritzung in Serie und machte dank seiner Auslegung Effizienzgewinne durch Downsizing und Downspeeding möglich. Diese Vorteile sollen nun noch besser genutzt werden können, weil der Motor in weiten Bereichen seines Kennfelds mit einer verlängerten Expansionsphase laufen kann. Audi spricht davon, den dafür bekannten Miller-Zyklus weiterentwickelt zu haben. Das ist vor allem deswegen sinnvoll, wenn man weiterhin ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen erzeugen können möchte, wozu Motoren im Miller-Zyklus bislang nicht in der Lage waren. Sie wurden daher häufig im Zusammenspiel mit einer E-Maschine eingesetzt.
Bei dem neu entwickelten Vierzylinder mit zum bisherigen 2.0 TFSI unveränderten 1984 cm3 Hubraum ist das offenbar ganz anders, denn er bringt es auf 320 Nm Drehmoment über einen weiten Drehzahlbereich von 1450 bis 4400/min. Im NEFZ „unterbietet der Vierzylinder seine Vorgänger und vergleichbare Wettbewerber mit Verbrauchswerten von unter 5,0 l/100 km deutlich“ schreibt Audi.
Das neue Brennverfahren sei „im Kern mit dem so genannten Miller-Zyklus vergleichbar“. Das bedeutet, das Einlassventil schließt bereits deutlich vor dem unteren Totpunkt. Mit dem dadurch gesenkten Mitteldruck wurde ein hohes Verdichtungsverhältnis erreicht, das den Wirkungsgrad der Verbrennung steigern hilft. Die Ingenieure haben die Ansaugzeit stark von 190 bis 200° auf nur mehr 140° Kurbelwinkel verkürzt. Bei hoher Leistungsanforderung kann die bereits bekannte variable Ventilsteuerung (AVS) eine längere Ansaugzeit bis 170° Kurbelwinkel einregeln.
Vielleicht doch eine Form der Elektrifizierung?
Die Restriktion bei den Ansaugzeiten wird im neuen TFSI durch einen erhöhten Ladedruck kompensiert, um dem Motor trotz kürzerer Ansaugzeit die für seine Leistung nötige Zylinderfüllung zu verschaffen. Wie der Ladedruck erzeugt wird, erfahren wir interessanterweise nicht. Neben den bekannten Möglichkeiten Abgasturboaufladung und Kompressor, die gemischt oder in Reinform auch als Registeraufladung möglich wären, wäre die Einführung eines elektrisch unterstützten Turboladers denkbar – und damit doch eine, wenn auch nur indirekte und milde Elektrifizierung. Immerhin hat Audi diese Aufladung ("eLader") bereits serienreif entwickelt.
Im Teillastbereich ist die Saugrohreinspritzung bei der Gemischbildung der Direkteinspritzung überlegen, deshalb behielt der Motor die kombinierte Einspritzung, die Audi erstmals 2011 bei den 1.8 TFSI im A4 einsetzte. Weltweit erstmals in Serie brachte diese Doppeleinspritzung übrigens bereits 2006 Toyota bei seiner Marke Lexus in den Modellen GS 450h und LS 460 als "D-4S".
Größerer Hubraum im Sinne des Downsizing
Um bei diesen Maßnahmen das gewünschte Leistungsniveau ohne weitere Kompromisse beim angestrebten Brennverfahren zu erreichen, wurde zwar der Hubraum von 1,8 auf zwei Liter vergrößert. Vieles beim Vorgänger-Motor bewährte wurde aber beibehalten, wie beispielsweise beim Thermomanagement, das die Kühlwasserströme so steuert, dass verschiedene Wärmezonen mit der jeweils effizientesten Bauteiltemperatur entstehen. Dazu trägt auch ein Abgaskrümmer, der in den Zylinderkopf integriert ist bei. Ebenfalls bekannt aus dem Vorgänger ist die Reduktion der Reibung durch verkleinerte Triebwerkslager, beschichtete Kolben, Nadellager für die Ausgleichswelle sowie der konstruktiv berücksichtigte Einsatz von Leichtlaufmotorenöl (0W-20). Audi gibt das Gewicht des neuen 2.0 TFSI mit 140 Kilogramm an.