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.

Die angegebenen Ausstattungen und Daten beziehen sich auf das in Deutschland angebotene Modellprogramm. Änderungen und Irrtümer vorbehalten.