2.0 TFSI-Motor: Kompakt, leistungsstark, hocheffizient

Mit dem Zweiliter-Vierzylinder des Audi RS 5 DTM hat Audi seine führende Position im Bereich hocheffizienter Turbomotoren unterstrichen. In seiner ersten Saison war das kompakte Triebwerk das Maß der Dinge.

Der Vierzylinder-Turbo des Audi RS 5 DTM ist der effizienteste und stärkste Motor in der DTM-Geschichte des Unternehmens. Über 610 PS holten die Audi-Ingenieure im ersten Einsatzjahr aus dem nur zwei Liter großen Triebwerk. Auch in punctoZuverlässigkeit war der neue Motor auf Anhieb vorbildlich: Als einziger Hersteller kam Audi mit dem vom Reglement zugewiesenen Motorenkontingent von 1,5 Aggregaten pro Fahrzeug aus. Ein Motor hatte am Saisonende eine Laufleistung von ca. 6.000 Kilometern.

Das Class-1-Reglement der DTM setzt auf maximale Effizienz. Ein hoher Wirkungsgrad und ein niedriger Kraftstoffverbrauch sind in der DTM erfolgsentscheidende Faktoren: Wer den effizienteren Motor hat, kann mehr Leistung aus dem verfügbaren Kraftstoff herausholen. Genau wie in der Serie lautet die Aufgabenstellung, mit hoher Verdichtung und sehr gutem Wirkungsgrad das Maximum aus dem zur Verfügung stehenden Kraftstoff zu holen.

In der DTM 2020 ist die Kraftstoffmenge auf 90 Kilogramm pro Stunde begrenzt. „Das hört sich nach sehr viel an, ist in Anbetracht der Leistung von rund 580 PS aber nicht wirklich viel“, sagt Stefan Dreyer, Leiter Entwicklung Antrieb bei Audi Motorsport. „Der DTM-Motor hat einen extrem niedrigen spezifischen Verbrauch, der sich inzwischen in Regionen bewegt, wo er früher typischerweise bei Dieselmotoren war. Wir zeigen in puncto Gewicht und Leichtbau – gerade unter dem Aspekt der CO₂-Vermeidung – ein paar Wege auf, die in Zukunft hoffentlich auch den Weg auf die Straße finden – so wie beim ersten TFSI für Le Mans und dem TDI.“

Der kompakte Vierzylinder-Turbomotor mit Benzindirekteinspritzung (TFSI) wiegt nur 85 Kilogramm und damit fast halb so viel wie der V8-Saugmotor, der von 2000 bis 2018 in der DTM zum Einsatz kam. Dadurch sank das Leergewicht des Audi RS 5 DTM auf unter 1.000 Kilogramm. Das Leistungsgewicht liegt nun bei rund 1,7 kg pro PS.

Ein DTM-Motor muss wie bisher eine komplette Saison halten. Die Laufleistung ist deshalb auf rund 6.000 Kilometer ausgelegt. „Das Format der DTM ist eine große Herausforderung“, sagt Dreyer. „Die lange Laufleistung, verteilt auf viele Veranstaltungen mit kurzen Runs, ist beinhart. Hinzu kommt, dass der Vierzylindermotor ein ganz anderes Schwingverhalten hat als der V8. Das war bei der Entwicklung des Motors, aber auch für unsere Prüfstände eine Riesenherausforderung.“ Über 100 PS Mehrleistung und auch das höhere Drehmoment bedeuten eine zusätzliche Belastung für den kompletten Antriebsstrang.

Durch ein sogenanntes „Push-to-Pass“-System kann der Fahrer per Knopfdruck kurzfristig sogar zusätzliche Motorleistung abrufen, zum Beispiel für einen Überholvorgang. Über einen Bypass des Fuel Flow Restrictors (FFR) werden für eine Dauer von bis zu fünf Sekunden zusätzliche 10 kg Kraftstoff pro Stunde bereitgestellt, was eine Leistungserhöhung von ca. 60 PS zur Folge hat.

Gefahren wird in der DTM mit serienmäßigen Tankstellenkraftstoff (Aral Ultimate 102). Das begünstigt den Technologietransfer vom Motorsport zur Serie. Der Motor ist zudem bereit für den Einsatz alternativer Kraftstoffe, wie sie Audi im Rahmen des DTM-Finales 2019 in Hockenheim bereits erfolgreich erprobt hat. Dadurch lässt sich der CO₂-Ausstoß von Verbrennungsmotoren weiter deutlich reduzieren.

Audi hat im Motorsport vom legendären Ur-quattro bis zu den erfolgreichen Le-Mans-Prototypen viel Erfahrung mit Turbomotoren. Auf dieser Basis wurde jedes der rund 2.000 Bauteile des DTM-Motors neu konstruiert. Der kompakte Vierzylinder-Reihenmotor ist im Audi RS 5 DTM vorn längs eingebaut. Der mit maximal 3,5 bar absolutem Ladedruck arbeitende Turbolader sitzt auf der rechten Fahrzeugseite und wird mithilfe eines Anti-Lag-Systems (ALS) auch dann auf Drehzahl gehalten, wenn der Fahrer nicht auf dem Gas steht. Kunstvoll im Motorraum nach oben ragt der unter Volllast rotglühende Krümmer des Triebwerks. Die maximal erlaubte Drehzahl liegt bei 9.500 Umdrehungen.