NEUE GENERATION DES 3,0-L-TDI-MOTORS VON AUDI

2003 ging die erste Generation des 3,0-l-V6-TDI-Motors bei Audi in Serie; im Jahr 2010 folgt nun die zweite

Generation. Der vollständig neu entwickelte Motor stellt eine gelungene Kombination aus niedrigem Kraftstoff-

verbrauch, geringen Emissionen und hoher Leistungsentfaltung bei gleichzeitig deutlich reduziertem Motor-

gewicht dar. Ermöglicht wird dieses Ergebnis durch viele innovative Lösungen, in deren Mittelpunkt die Themen

Reibungsminimierung und Leichtbau stehen. Thermodynamisch wurde das bekannte Audi-Vierventil-Brenn-

verfahren überarbeitet. Als Einspritzsystem kommt ein weiter optimiertes Piezo-Inline-Common-Rail- System

mit bis zu 2000 bar maximalem Raildruck zum Einsatz. Auch der Abgasturbolader wurde in Richtung höherer

Spontaneität überarbeitet. Im Folgenden werden Konstruktion und Mechanik des neuen Motors beschrieben,

der zweite Teil in der MTZ 11 stellt Thermodynamik, Applikation und Abgasnachbehandlung dar.

TEIL 1 – KONSTRUKTION UND MECHANIK

INDUSTRIE NEUE MOTOREN

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NIEDRIGE EMISSIONEN, GERINGER VERBRAUCH

V6-TDI-Motoren haben bei Audi schon Tradition. 1997 begann die Erfolgsgeschichte mit dem weltweit ersten 2,5-l-V6-TDI-Motor mit Vierventiltechnik und Verteiler-Einspritzpumpe. Ende 2003 folgte der erste V6-TDI mit Common-Rail-Einsprit-zung, ein 3,0-l-Motor mit Kette als Steuer-trieb. Daraus wurde im Jahr 2004 auch die leistungsreduzierte Variante mit 2,7 l Hub raum abgeleitet. Beide Motoren haben inzwischen eine Evolutionsstufe durch-laufen und sind in diversen Fahrzeugen erfolgreich am Markt, nicht nur bei Audi, sondern auch im VW-Konzern. Inzwischen wurden über 1,6 Millionen V6-TDI-Motoren produziert.

In 2010 folgt nun die zweite Generation des 3,0-l-TDI-Motors. Ein Motor mit einer Leistungsspreizung von 150 bis 184 kW und einer Drehmomentspreizung von 400 bis 550 Nm. Modernste Dieseltechnik mit

dem Piezo-Inline-Common-Rail-System bis 2000 bar Raildruck, konsequentes Thermo-management, umfangreiche Reibungsopti-mierungen sowie das Start-Stopp-System verhelfen der neuen Motorgeneration in Kombination mit neuen Achtgang-Auto-matikgetrieben zu niedrigen Emissionen sowie äußerst günstigen Verbräuchen. Optimaler Fahrspaß ohne Reue ist den Kunden somit garantiert.

Das Gewicht des Motors konnte gegen-über der Vorgängergeneration um hohe 25 kg reduziert werden. Verantwortlich hierfür sind sowohl innovative Lösungen hinsichtlich Leichtbau als auch der Ein-satz von Leichtbauwerkstoffen wie Magne-sium, Aluminium und Kunststoff.

MOTORBESCHREIBUNG

Der neue V6-Motor weist einen V-Winkel von 90° und einen Zylinderabstand von 90 mm auf. Mit einer Bohrung von 83 mm und einem Hub von 91,4 mm ergibt sich

DIPL.-ING. RICHARD BAUDER ist Leiter der Entwicklung

Dieselmotoren bei der Audi AG in Neckarsulm.

DIPL.-ING. ANDREAS FRÖHLICH ist Leiter der Konstruktion

V6-Dieselmotoren bei der Audi AG in Neckarsulm.

DIPL.-ING. DANILO ROSSI ist Leiter der Mechanikentwicklung V6-Dieselmotoren bei der Audi AG

in Neckarsulm.

AUTOREN

HAUPTABMESSUNGEN UND KENNDATEN DES MOTORS

MERKMAL EINHEIT

BAUART – V6-Motor mit 90°-V-Winkel

HUBRAUM cm3 2967

HUB mm 91,4

BOHRUNG mm 83,0

HUB / BOHRUNG – 1,10

VERDICHTUNG – 16,8:1

ZYLINDERABSTAND mm 90

KURBELWELLE – geschmiedet, vierfach gelagert

HAUPTLAGERDURCHMESSER mm 65,0

PLEUELLAGERDURCHMESSER mm 60,0

PLEUELLÄNGE mm 160,5

VENTILDURCHMESSER

– EINLASS mm 28,7 (2 x)

– AUSLASS mm 26,0 (2 x)

EINSPRITZSYSTEM –Common Rail, 1800 / 2000 bar (Bosch CRS 3.2 / 3.3) mit Piezo-Injektor und Hochdruckpumpe CP4.2

ABGASTURBOLADERGarrett VTG 2056 (150 kW) bzw. Garrett VTG 2260 (175 / 184 kW) mit variabler Turbinengeometrie, E-Steller

ZÜNDFOLGE – 1, 4, 3, 6, 2, 5

NENNLEISTUNG kW 150 – 184 kW bei 4000 / min

DREHMOMENT Nm 400 – 550 von 1250 – 3000 / min

EMISSIONSSTUFE – EU5

GEWICHT NACH DIN 70020 GZ kg 193

MOTORLÄNGE mm 437,0

Technische Daten

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ein Hubraum von 2,967 l. Abhängig von Fahrzeugeinbauten und Getriebekombina-tionen wird eine Leistungsspreizung von 150 bis maximal 184 kW dargestellt. Das Drehmomentangebot reicht von 400 bis 550 Nm. Durch das kompakte Motor-package und dem zweiteiligen getriebe-seitigen Kettentrieb konnte die extrem kurze Baulänge von nur 437 mm zwischen Getriebeflansch und Vorderkante Schwin-gungsdämpfer erreicht werden.

Zur Erfüllung der Leistungs- und Dreh-momentwerte sowie der Emissionsziele wurde das bekannte Audi-Vierventil-Brenn-verfahren weiterentwickelt. Es kommt die neueste Generation des Bosch-Common-Rail-Systems mit einem maximalen Rail-druck von 2000 bar zur Anwendung. Die technischen Hauptmerkmale sind in zusammengefasst.

KURBELGEHÄUSE

Das Konstruktionsprinzip der Kurbel-gehäuse an allen Audi-V-Diesel-Motoren wurde auch für die neue Motorgeneration übernommen, . So kommt erneut der Werkstoff Vermikulargraphitguss (GJV-450) zum Einsatz. Hohe Festigkeit und somit hohe Belastbarkeit bei den gegebe-nen geometrischen Randbedingungen von nur 90 mm Zylinderabstand gaben hierfür den Ausschlag. Auch bei der Kurbelwellen-lagerung wurde aus Festigkeits- und Stei-figkeitsgründen auf das bewährte Prinzip der Lagerrahmenkonstruktion zurück-gegriffen. Als Werkstoff wird Sphäroguß GJS-600 verwendet. Durch Wandstärken-reduzierungen sowie konstruktive Opti-mierungen hinsichtlich Leichtbau wurde

das Gewicht des Zusammenbau-Zylinder-kurbelgehäuses um 8 kg gegenüber der Vorgängergeneration gesenkt.

Aus Packagegründen wurden alle seit-lichen Wasserführungen in das Zylinder-kurbelgehäuse integriert. Gegenüber dem Vorgänger wurde das Wasserpumpenge-häuse aus Gewichtsgründen vom Zylinder-kurbelgehäuse in den Dichtflansch aus Aluminium verlagert. Der Kurbelraum wird von einem zündkraftfreien Ölwan-nenoberteil umfasst. Erstmals kommt beim Ölwannenoberteil als Werkstoff Magnesium-Druckguss zum Einsatz. Der Gewichtsvorteil gegenüber Aluminium beträgt 1,8 kg. Das so gewählte sehr steife Konzept mit GJV-Kurbelgehäuse, Lager-rahmen und hoch gezogener Ölwanne bietet nicht nur hinsichtlich Gewicht, sondern auch akustisch deutliche Vorteile und stellt somit für Audi das beste Kons-truktionsprinzip dar.

Zur Erzielung einer möglichst optimalen Zylinderform im motorischen Betrieb wird das Kurbelgehäuse brillengehont. Hierzu wird bei den Fertigbearbeitungsprozessen der Zylinderbohrungen der montierte Zylinderkopf mittels Honbrillen simuliert. Die im motorischen Betrieb nahezu opti-mal runde Bohrung erlaubt eine deutliche Reduzierung der Kolbenringvorspannung bei gleichzeitig niedrigen Blow-by-Werten. Die hierdurch reduzierte mechanische Reibung stellt einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung der neuen Motor-generation dar. Als letzter Bearbeitungs-schritt der Zylinderbohrung kommt die bereits aus dem Vorgängermotor bekannte UV-Photonenbelichtung zum Einsatz. Geringe Ölverbräuche schon von Beginn an sind somit auch beim neuen Motor garantiert.

KURBELTRIEB

Die aus dem Werkstoff 42 CrMoS4 ge -schmiedete Kurbelwelle ist zur Erreichung gleicher Zündabstände beim 90°-V-Motor in Split-Pin-Bauweise ausgeführt. Für eine ausreichende Festigkeit sind sowohl Haupt- als auch Pleuellagerzapfen induktionsgehär-tet. Der Bereich des 30°-Split-Pin stellt hier-bei eine besondere Herausforderung dar.

Die neu konstruierte Kurbelwelle leistet einen großen Beitrag zur Gewichtseinspa-rung am Gesamtmotor. Durch Entfall der mittleren Gegengewichte und Einführung von Hubzapfen-Erleichterungsbohrungen konnte das Gewicht im Vergleich zur Vor-gängergeneration um 2 kg gesenkt werden.

Die geschmiedeten Pleuel aus dem Werkstoff 36 MnVS4 sind schräggeteilt

Zylinderkurbelgehäuse mit Lagerrahmen und Ölwanne

Kettentrieb mit Antrieb Hochdruckpumpe, Aus gleichs-welle und Öl-/Vakuumpumpe

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und gecrackt. Die Aluminiumkolben sind zur optimalen Kühlung von Muldenrand und Ringpaket mit einem Salzkernkühl-kanal und Spritzölkühlung ausgeführt.

Haupt- und Pleuellagerschalen wurden bei der neuen Generation auf bleifreie Werkstoffe umgestellt. Bei Zünddrücken bis 185 bar stellt dies besondere Anforde-rungen an Fertigungstoleranzen sowie an Sauberkeit der Einzelbauteile und der Montageprozesse.

KETTENTRIEB

Eines der Hauptmerkmale der Audi-V-Motorenfamilie – der getriebeseitige zwei-spurige Kettentrieb – wurde beim neuen

V6-TDI weiter optimiert, . Neu ist das Layout des Kettentriebs. Im Steuertrieb kommt zum Antrieb der beiden Einlass-Nockenwellen und der Ausgleichswelle eine mit 206 Gliedern relativ lange Hül-senkette zum Einsatz. Die Kette hat eine extrem verschleißfeste Beschichtung der Bolzen, die sogenannte IC-plus-Beschich-tung. Hierbei handelt es sich um eine wei-terentwickelte, maximal 20 μm starke Chrom-Karbid-Schicht. zeigt die mit Hilfe der Radio-Nuklid-Technik ermittelten Verschleißgeschwindigkeiten von Ketten mit herkömmlichen inchromierten Bolzen und IC-plus-beschichteten Bolzen. Bei stark rußbeladenem Öl wird die Verschleiß - geschwindigkeit und damit die Kettenlän-

gung um bis zu 80 % reduziert. Selbst nach harten Tests mit hohen Laufzeiten steigen die Längungswerte nicht über aus-gezeichnete 0,08 % bei einem maximal zulässigen Grenzwert von 0,5 %.

Auch die Kette des Nebenantriebs ist als Hülsenkette ausgeführt. Sie treibt die hinten im Innen-V platzierte Hochdruck-Einspritzpumpe sowie die in einem gemein-samen Gehäuse untergebrachte Öl- und Vakuumpumpe an. Durch das neue Ketten-layout konnte gegenüber der Vorgänger-generation die Anzahl der Ketten und Ket-tenspanner von vier auf zwei reduziert werden. Auch der Entfall zweier Zwischen-räder sowie das neue Antriebskonzept der Hochdruckpumpe ohne zusätzlichen Zahn-riementrieb tragen nicht nur entscheidend zur Montagevereinfachung, sondern auch sehr wesentlich zur Reibungs- und Gewichts-reduzierung bei. Der Gewichtsvorteil der neuen Konstruktion liegt bei 4 kg gegen-über dem Vorgängermotor.

ZYLINDERKOPF UND VENTILTRIEB

Von der Vorgängergeneration übernom-men wurde das bekannte Audi-Vierventil-Brennverfahren mit einem Tangential- und einem Füllkanal auf der Einlassseite sowie zwei zu einem Hosenrohr zusammenge-führten Auslasskanälen. Die Einlasskanäle wurden im Wesentlichen durch bearbei-tete Sitzdrallfasen in Drall und Durchsatz weiter optimiert.

Verschleißgeschwindigkeit Kette

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Um die Bauteiltemperaturen im Bereich der Ventilstege trotz der Leistungssteige-rung auf einem ertragbaren Niveau zu halten, wurde das Querstrom-Kühlkon-zept des Zylinderkopfs überarbeitet. Die Auslassventile wurden auseinandergezo-gen und verkleinert, um den Kühlwasser-querschnitt zu vergrößern. Außerdem wurde der Wasserraum insgesamt so gestaltet, dass ein gezielter Wasserfluss mit hohen Strömungs geschwindigkeiten und somit optimaler Kühlung in den brennraumnahen Bereichen zwischen den Ventilen und dem Injektorschacht ermöglicht wird. Der Wassereintritt erfolgt auf der Auslassseite über jeweils drei getrennte Kanäle je Zylinder. Der Haupt-strom wird hierbei zwischen die Auslass-ventile geleitet und verteilt sich danach in den restlichen Ventilstegen, . Die filigrane Ausführung des Wasserraums um den Injektorschacht und zwischen den Einlassventilen erfordert höchste Prä-zision bei der Kernherstellung und der

Positionie rung in der Kokille. Mit der neuen Konstruk tion konnten die Maximal-temperaturen im heißesten Bereich zwi-schen den Auslassventilen trotz Leistungs-steigerung um zirka 10 K gesenkt werden.

Die gebauten Hohl-Nockenwellen wer-den nach der Zylinderkopfmontage mit geteilten Doppellagerböcken als Paket auf die Zylinderköpfe montiert, . Diese Mon-tagereihenfolge ermöglicht eine Ausführung der Nockenwellen ohne spezielle Freigänge zur Montage der Zylinderkopfschrauben bei gleichzeitig enger Nockenwellenlage. Der Antrieb der Auslassnockenwellen er -folgt aus Akustikgründen über verspannte Zahnräder. Das Prinzip der Ventilbetätigung mit reibungsarmen Rollenschlepphebeln wurde von der Vorgängergeneration über-nommen. Zur Reibungsoptimierung des Ventiltriebes wurden zusätzlich die Lager-durchmesser der Nockenwelle von 32 auf 24 mm verringert.

Dieses Konstruktionsprinzip erlaubt außerdem, dass der Zylinderkopf aus AlSi10MgCu 0,5 deutlich flacher ausge-führt werden konnte. In Kombination mit der leichten Zylinderkopfhaube aus Kunststoff konnte das Gewicht der beiden Zylinderköpfe, trotz deutlicher spezifi-scher Leistungssteigerung des Gesamt-motors, um 3 kg gesenkt werden. In die Zylinderkopfhauben ist zusätzlich das Entlüftungssystem des Motors mit einem Feinölabscheider integriert.

EINSPRITZKOMPONENTEN

Als Hochdruckeinspritzsystem kommt das neueste Common-Rail-System von Bosch mit bis zu 2000 bar Einspritzdruck und Piezo-Inline-Injektoren zum Einsatz, . Je nach Leistungs- und Einbaufall beträgt der maximale Raildruck 1800 beziehungs-weise 2000 bar und wird jeweils mit dem

Zylinderkopf mit Anbauteilen

Einspritzkomponenten

Kühlung Zylinderkopf – Ansicht von unten

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passenden Düsendurchfluss kombiniert. Aus Gewichtsgründen sind die geschmiedeten Rails extrem kurz ausgeführt.

Der Raildruck wird von einer Zweistem-pel-Hochdruckpumpe der neuesten Genera-tion, der sogenannten CP4.2 mit Alumini-umgehäuse, erzeugt. Die Hochdruckpumpe sitzt getriebeseitig im Innen-V unterhalb des Turboladers. Der Antrieb erfolgt mittels Simplexkette direkt von der Kurbelwelle aus. Um die Förderung einspritzsynchron zu gestalten, wurde die Übersetzung von 1:0,75 zur Kurbelwelle gewählt. Zur Redu-zierung der Kettenkräfte ist die Pumpe pha-senorientiert am Motor angebaut.

ÖLKREISLAUF UND KURBELGEHÄUSEENTLÜFTUNG

Zur Effizienzsteigerung kommt die bereits aus der Vorgängergeneration bekannte ge-regelte Ölpumpe mit zwei Druckstufen zum Einsatz. Neu ist jedoch die Ausführung als Pumpenkombination. In einem Gehäuse sind sowohl die Ölpumpe als auch die

Vakuumpumpe integriert. Mit der Positi o nie-rung in der Ölwanne konnte hinsichtlich Package eine ideale Lösung dargestellt wer-den. Angetrieben werden die beiden Pum-pen über eine Steckwelle vom getriebesei-tigen Kettentrieb. Das Entlüftungssystem wurde bei der neuen Motorgeneration vom Innen-V in die Zylinderköpfe verlegt. In bei-den Zylinderkopfhauben sind sowohl Grob- als auch Feinölabscheider integriert, .

LUFTANSAUGUNG

Übergabepunkt für die fahrzeugseitigen Luftführungen zum Motor ist der Drossel-klappenstutzen vorne am Motor, . Dieser konnte so positioniert werden, dass die Lage in allen Fahrzeugeinbauten identisch ist, was zu Gleichteilen bei den motorsei-tigen Luftführungen führt. An die Drossel-klappe schließt sich ein kurzes Luftfüh-

Luftführung

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rungsteil aus Kunststoff an, in das auch das rückgeführte Abgas mittels einer ther-misch entkoppelten Blechkonstruktion aus Edelstahl eingeleitet wird. Mit der geomet-rischen Ausführung der Einleitung des Abgases wird die Wandanlagerung an die Innenwand des Kunststoffrohres in allen Betriebspunkten vermieden und gleichzei-tig eine gute Vermischung sichergestellt.

Die Drallregelung erfolgt bei der neuen Motorgeneration durch nur eine zentrale Klappe anstatt der bisher verwendeten sechs Einzelklappen. Nach der zentralen Drallklappe ist deshalb das Saugrohr bis zu den beiden Zylinderbänken jeweils zweiflutig ausgeführt. Das Saugrohr aus Kunststoff (PA6) ist zu diesem Zweck aus drei Schalen aufgebaut, welche miteinan-der reibverschweißt sind. Die Saugrohr-geometrie wurde in mehreren CFD-Berech-nungsschleifen hinsichtlich Druckverlust und Gleichverteilung der Luftströme auf die einzelnen Zylinder optimiert. Der reduzierte Druckverlust ist vorteilhaft für Leistung, Verbrauch und Spontaneität.

ABGASRÜCKFÜHRUNG

Das AGR-System spielt zur sicheren Erfül-lung der Emissionsstufen eine entscheidende Rolle. Die hinsichtlich hoher Rückführ-raten druckverlustoptimierte AGR-Strecke entnimmt das Abgas am Turbo lader ge-häuse vor der Turbine. Alle Funktionsele-mente der Abgasrückführung sind im AGR-Modul – bestehend aus AGR-Ventil, AGR-Kühler und Bypassventil – vereint,

. Das auf der heißen Seite angeordnete, elektrisch betätigte AGR-Ventil wurde neu entwickelt. Zur Reduzierung des Druck-verlustes wurde der Sitzdurchmesser des Ventils von 27 mm bei der Vorgängergene-ration auf nun 30 mm erhöht.

Der kühlleistungsgesteigerte AGR-Küh-ler aus Edelstahl in Röhrenbauweise ist in das Aluminiumgehäuse des Moduls integ-riert. Zur Umgehung des AGR-Kühlers im Bypassfall wird anstatt einer Klappe ein pneumatisch betätigtes Hubventil einge-setzt. Gegenüber einer Klappe mit nicht zu vermeidendem Spalt ist die durch ein

Hubventil garantierte Dichtheit im Kühl-betrieb für die maximale Kühlleistung von großem Vorteil. Der prinzipbedingte Nach-teil des höheren Druckverlustes wurde durch geschickte Ausführung der An- und Abströmung vermieden.

Im Abgasaustritt des AGR-Moduls sitzt ein AGR-Temperatursensor, mit dessen Hilfe die Abgastemperatur nach Kühler auf einen Mindestwert geregelt wird. Das Ziel eines möglichst kalten rückgeführten Abgases zur maximalen Reduzierung der NO

x-Emissionen wird hiermit bei gleich-zeitiger Vermeidung von Kondensatbil-dung bei zu geringen Gastemperaturen erreicht. Der Druckverlust der gesamten AGR-Strecke konnte gegenüber der Vor-gängergeneration trotz gesteigerter Kühl-leistung um zirka 10 % verringert werden. Das Ergebnis sind Emissions- und Ver-brauchsvorteile durch ein breiter nutz-bares AGR-Kennfeld mit hohen AGR-Raten ohne ein Anstellen der Drosselklappe zur Einleitungsunterstützung.

ABGASKRÜMMER UND TURBOLADER

Die beiden Abgaskrümmer des neuen V6-TDI sind als einteilige, luftspaltisolierte Konstruktion inklusive den Entkopplungs-elementen vom Zylinderkopfflansch bis zum Flansch des Turbinengehäuses ausge-führt, . Abgaswärmeverluste in der Auf-heizphase werden somit gering gehalten.

Zur Darstellung der Leistungsspreizung zwischen 150 und 184 kW kommen zwei Abgasturboladervarianten mit spezifisch angepasstem Laufzeug und Verdichtertrim zum Einsatz. Für alle Varianten wurde die Lagerung des Laufzeugs hinsichtlich redu-zierter Reibleistung weiterentwickelt. So konnte ein schnelles Ansprechverhalten und ein gleichförmiger Drehmomentaufbau dargestellt werden. Für eine gute Strömungs-akustik ist bei allen Anwendungen am Verdichtereintritt ein Pulsationsdämpfer an den Turbolader angebaut.

WASSERKREISLAUF UND THERMOMANAGEMENT

Zur Effizienzsteigerung wurde dem Wär-mehaushalt des Motors im Rahmen der Entwicklung besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Neben möglichst schnellem Auf-heizen des Aggregats durch stehendes Kühlmittel in der Warmlaufphase sollen die Vorteile des Thermomanagements für alle

AGR-System

Abgaskrümmer, Turbolader und AGR- Modul

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Reibmitteldruck im FEV-Streuband aller dort vermessenen Motoren

Betriebsbereiche des Motors erschlossen werden. So ist der Kühlkreislauf des neuen Audi V6-TDI als Split-cooling-Konzept aus-geführt, das heißt das Zylinderkurbelge-häuse und die Zylinderköpfe werden in zwei parallel geschalteten, getrennten Kühl-kreisläufen durchströmt. Eine detaillierte Beschreibung des Funktionsprinzips erfolgt im zweiten Teil des Artikels in der MTZ 11.

ANTRIEB NEBENAGGREGATE

Mittels Poly-V-Riementrieb werden Genera-tor, Klimakompressor, Wasserpumpe und je nach Fahrzeug-Einbaufall auch die Lenk -hilfepumpe angetrieben. Das treibende Rad auf der Kurbelwelle ist als Riemenschei-bendämpfer ausgeführt. Aufgrund erhöhter Anforderungen des Start-Stopp-Betriebs

war eine Weiterentwicklung der Elastomer-mischung erforderlich. Durch eine Absen-kung der Riemenspannung konnten die Lagerkräfte an Umlenkrollen und Riemen-scheiben reduziert werden, was eine Reib-leistungsreduzierung zur Folge hatte. Ein Freilauf am Generator beruhigt zusätzlich die Schwingungen beim Startvorgang.

MECHANISCHE REIBLEISTUNG

Der Reibmitteldruckverlauf mit dem Gas-wechselverlust des Vollmotors ist in dargestellt; der neue V6-TDI befindet sich im unteren Bereich des FEV-Referenzstreu-bands aller dort untersuchten Dieselmotoren. Dies ist eine der wichtigsten Vorausset-zungen für die Effizienzsteigerung der neuen Motorgeneration.

Die relevanten Merkmale des neuen V6-TDI-Motors bezüglich Reibungs- und Gaswechseloptimierung sind:

Kolbenringe und Zylinderlaufbahn: Durch die Brillenhonung der Zylinder-laufbahnen konnte die Rundheit der Bohrung im motorischen Betrieb deut-lich verbessert werden. Als Folge war eine Verringerung der Tangentialkräfte der Kolbenringe um zirka 35 % möglich.Kettentrieb: Optimiertes Layout mit nur zwei anstatt zuvor vier Kettentrieben und zusätzlicher Kettenkraftreduzierung.Ventiltrieb: Neues Nockenwellenlager-konzept mit einzelnen Lagerböcken und reduzierten Durchmessern.Entdrosseltes Saugrohr, optimierte Ein-lasskanäle und Aufladung: Diese Kom-ponenten führen zu deutlich reduzierten

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Gaswechselverlusten, insbesondere wirksam im oberen Drehzahlbereich.Regelbare Ölpumpe: Wie schon in der Vorgängergeneration eingeführt, kommt eine Flügelzellenpumpe mit Volumen-stromregelung und zwei Druckstufen zum Einsatz [5]. Die Fördercharakteris-tik verändert sich durch einen schwenk-bar gelagerten Verstellring, um den Volumenstrom der Pumpe auf den tat-sächlichen Bedarf des Motors anzupas-sen. Das untere Druckniveau wird bis zu einer maximalen Motordrehzahl von 2500/min in Abhängigkeit von Motorlast, Öltemperatur und weiteren Betriebspa-rametern geschaltet.

MOTORGEWICHT

Durch konsequenten Leichtbau und die neue Konstruktion des Motors konnte das Gewicht nach DIN 70020 GZ um ins-gesamt 25 kg gegenüber der Vorgänger-generation auf 193 kg nach DIN 70020-GZ gesenkt werden. Nur durch Gewichtsein-sparungen bei nahezu allen Komponenten konnte dieses Mindergewicht erreicht werden, . Aufgrund der Kompaktheit und kurzen Bauweise ergeben sich zu- sätzliche sekundäre Gewichtseffekte im Gesamtfahrzeug, die sich hinsichtlich Vorderachslast und somit Fahrdynamik positiv auswirken.

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Durch die intelligente Konstruktion konnte nicht nur ein sehr kurzer, sondern auch ein sehr leichter V6-Dieselmotor dar-gestellt werden, und das mit den Vorteilen der hohen Festigkeit eines Zylinderkurbel-gehäuses aus Vermikulargraphitguß. Auch für zukünftige noch höhere Anforderungen sind so die richtigen Entwicklungsschritte bereits eingeleitet.

ZUSAMMENFASSUNG

TDI-Motoren von Audi mussten für ein optimales Fahrzeugdesign schon immer sehr kurz und kompakt ausgeführt wer-den. Mit der neuen Generation des V6-TDI setzt Audi erneut einen Meilenstein in der Dieselmotorenentwicklung. Modernste Dieseltechnik wurde mit konsequentem Leichtbau kombiniert. Das Motorgewicht konnte gegenüber der Vorgängergeneration um 25 kg reduziert werden. Viele Detaillö-sungen zur Reibungsminimierung verhelfen dem Motor zu sehr niedrigen Verbrauchs-werten in den jeweiligen Fahrzeugeinbauten.

Mit 184 kW und 550 Nm bietet der neue Motor in seiner maximalen Leistungsstufe exzellente Leistungs- und Drehmoment-werte. Zudem überzeugt der V6-TDI durch eine ausgezeichnete Motorakustik und Lauf-kultur. Der V6-TDI-Motor ist bereits heute für zukünftige Weiterentwicklungen in Leis-tung, Emissionen und Verbrauch ausgelegt.

LITERATURHINWEISE[1] Bauder, R.; Clos, R.; Hatz, W.; Hoffmann, H.; Pölzl, H.-W.; Reichert, H.J.: Die neuen V-Motoren von Audi. Wiener Motorensymposium 2002[2] Bauder, R.; Reuss, T.; Hatz, W.; Pölzl, H.-W.: Der neue V6-TDI von Audi. Wiener Motoren-symposium 2004[3] Anton, C.; Bach, M.; Bauder, R.; Franzke, G.; Hatz, W.; Hoffmann, H.; Ribes-Navarro, S.: Der neue 3,0-l-V6-TDI-Motor von Audi Teil 1: Kons-truktion und Mechanik. In: MTZ 65 (2004) Nr. 7[4] Bauder, R.; Brucker, D.; Hatz, W.; Lörch, H.; Macher, A.; Pamio, Z.-G.; Reuss, T.; Riegger, R.; Schiffgens, H.-J.: Der neue 3,0-l-V6-TDI-Motor von Audi Teil 2: Thermodynamik, Applikation und Abgasnachbehandlung. In: MTZ 65 (2004) Nr. 9[5] Bauder, R.; Bach, M.; Köhne, M.; Streng, C.; Hofmann, H.; Rossi, D.: Der neue 3,0-l-V6-TDI-Motor im Audi Q5. In: ATZ extra – Der neue Audi Q5 (2008)[6] Bauder, R.; Bach, M.; Fröhlich, A.; Hatz, W.; Helbig, J.; Kahrstedt, J.: Die neue Generation des 3.0 TDI Motors von Audi. Wiener Motorensymposi-um 2010

Gewichtseinsparung Einzelkomponenten

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Bei der Erstellung des Beitrags haben zudem

mitgewirkt:

Dipl.-Ing. Manfred Bach, Leiter der Kons-

truktion Dieselmotoren bei der Audi AG in

Neckarsulm.

Dipl.-Ing. Jan Helbig, Leiter der Mechanik-

entwicklung Dieselmotoren bei der Audi AG

in Neckarsulm.

Dipl.-Ing. Jens Ortwein, Motorverantwort-

licher Mechanikentwickler für V6-TDI bei der

Audi AG in Neckarsulm.

Dipl.-Ing. Gerd Seifried, Motorverantwort-

licher Konstrukteur für V6-TDI bei der Audi

AG in Neckarsulm.

DANKE

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