Turbodiesel? Ein alter Hut - oder doch nicht? Genau 25 Jahre nach der Vorstellung des ersten TDI-Motors schickt Audi sich an, seine eigene Erfindung zu revolutionieren. Die Studie RS5 TDI concept schreckt nicht einmal davor zurück, sich mit V8-Benzinern zu messen.

Auch ein Vierteljahrhundert Forschung, Entwicklung und Anwendung in Millionen Pkw hat Audi nicht veranlasst, mit der TDI-Technologie zufrieden zu sein. Das sogenannte "Turboloch", also die verzögerte Leistungsentwicklung aufgrund eines erst zunehmenden Abgasstroms, ist immer noch ein Thema. Die bisherigen Versuche, Verbrennungsluft zu komprimieren und dadurch mehr PS herauszuholen, hatten systembedingte Schwächen. Der Kompressor wird über Keilriemen direkt vom Motor angetrieben und kostet daher auch Leistung. Ein einzelner Turbolader, der mit großen Schaufeln viel Druck erzeugen kann, wirkt beim Anfahren kaum, weil der Abgasfluss zu gering ist. Ein zweiter, kleiner Lader bringt zusätzliches Gewicht ins Auto, denn schließlich sind jeweils auch ein Ladeluftkühler sowie Zuleitungen nötig.

Das hat die Audi-Ingenieure nicht ruhen lassen. Ihre neueste Idee: den Druck für die Atemluft des Motors nicht ausschließlich durch Abgas, sondern durch ein unabhängiges Zusatzaggregat zu erzeugen. Die Vier-Ringe-Marke hält sich zugute, Pionier der Diesel-Aggregate mit Turbo-Direkteinspritzung zu sein. In den vergangenen 25 Jahren sei eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes um 98 Prozent erreicht worden. Im selben Zeitraum verdoppelten sich Leistung und Drehmoment bezogen auf den Motor-Hubraum. Den durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch der TDI-Flotte habe Audi allein seit dem Jahr 2000 um rund ein Drittel reduziert. Nun soll der elektrische Lader weitere Fortschritte bringen.

Bis zu 750 Newtonmeter Drehmoment

In der aktuellen Studie Audi RS 5 TDI concept treibt erstmals ein Dieselaggregat ein RS-Modell an. Durch die Kombination eines V6-Biturbos mit einem zusätzlichen elektrisch angetriebenen Turbolader erreicht der RS 5 TDI concept eine Leistung von 385 PS. Das sind 72 PS mehr als in dem 2011 vorgestellten A6-Modell. Bis zu 750 Newtonmeter Drehmoment können so realisiert werden. Der elektrische Turbolader, so der Hersteller, sorge für besonders schnellen, nahezu ansatzlosen Kraftaufbau auch bei niedrigen Drehzahlen. Zwar hat auch der E-Lader sein Eigengewicht (circa fünf Kilogramm) und braucht eine zusätzliche 48-Volt-Batterie, aber der Verzicht auf andere Standardbauteile, so Audi, gleiche dies nahezu aus.

Erste Testkilometer mit dem Konzept-Auto offenbaren Erstaunliches: Der RS 5 TDI concept steht im Antritt dem 175 PS stärkeren Modell RS 6 kaum nach. Dank der 750 Newtonmeter Drehmoment, die bereits ab 1250 Umdrehungen genutzt werden können, spurtet das Coupé gewaltig los. Im Sprint ist er auf den ersten 60 Metern gleich auf mit dem RS 6, erst danach und mit zunehmender Drehzahl spielt der aufgeladene Achtzylinder des großen Bruders seine Power unwiderstehlich aus. Mit präzisen Zahlen ist Audi derzeit noch zurückhaltend, aber der Biss, mit dem der RS5 TDI concept den Asphalt unter die Räder nimmt, sollte für einen Sprintwert von vier bis fünf Sekunden zur 100 km/h-Marke reichen.

U nd so funktioniert das neue Konzept des Elektro-Laders: Zusätzlich zum klassischen Abgasturbolader hat der elektrische Biturbo einen zweiten, seriell angeordneten Lader. Statt des Turbinenrades integriert er eine kleine E-Maschine, die das Verdichterrad mit maximal 7 kW Antriebsleistung beschleunigt. Während nach herkömmlicher Technik erst genügend Abgasstrom für eine hohe Verdichtungsleistung bereit stehen muss, beschleunigt der E-Lader binnen 250 Millisekunden auf maximale Drehzahl. Der elektrische Verdichter ist nach dem Ladeluftkühler angeordnet. Bei sehr niedrigen Motordrehzahlen und entsprechend geringer Abgasenergie am Turbolader schließt eine Bypassklappe und die Luft wird in den elektrischen Verdichter geleitet.

Separates 48-Volt-Bordnetz

Die elektrische Energie, die der Zusatz-Verdichter für seinen Antrieb braucht, ist allerdings nicht aus dem vorhandenen Bordnetz zu gewinnen. Für seine Stromversorgung nutzt er ein separates 48 Volt-Stromnetz samt eigener, kompakter Lithium-Ionen-Batterie im Gepäckraum mit dazugehöriger Leistungselektronik. Die eingesetzte Energie soll, so Audi, zum großen Teil verbrauchsneutral durch Rekuperation in den Schubphasen gewonnen werden. Den scheinbaren Gewichtsnachteil durch eine zusätzliche Batterie an Bord interpretiert der Hersteller als Vorteil auf lange Sicht.

Mit dem neuen 48 Volt-Teilnetz könnten leistungsstarke elektrische Verbraucher der Zukunft - etwa thermoelektrische Heizelemente, elektromechanische Hinterradbremsen oder Motor-Nebenaggregate wie Öl- und Wasserpumpen - mit mehr Energie versorgt werden. Die höhere Spannung bedeute gleichzeitig niedrigere Ströme, wodurch die Kabelquerschnitte kleiner würden und so das Gewicht wiederum gesenkt werde. Deshalb hat Audi sich entschlossen, das 48 Volt-Teilbordnetz schon bald in mehreren Modellreihen in den Markt einführen

Gleichzeitig mit dem RS5 TDI concept haben die Ingolstädter auch noch eine weitere Studie vorgestellt. Im Audi A6 TDI concept arbeitet der neue 3.0 TDI Monoturbo, der 326 PS und 650 Newtonmeter Drehmoment abgibt. Diese Durchzugskraft erreicht er zwischen 1500 und 3500 Umdrehungen pro Minute. Der elektrische Verdichter füllt den Drehmomentverlauf unterhalb dieses Bereichs auf und sorgt für vergleichbar schnelleres Ansprechen. Mehr als vorzeigbar ist die Elastizität: Bei Beschleunigung von 60 auf 120 km/h im sechsten Gang reduziert sich die Zeit von 13,7 Sekunden auf 8,3 Sekunden. Beiden Konzept-Fahrzeugen gemein ist ein emotionaler und aus Kundensicht nicht zu unterschätzender Faktor der Fortbewegung - die Akustik. Ein ausgeklügeltes Sound-Engineering, zu großen Teilen aus dem A6 Biturbo übernommene Technik, untermalt die Beschleunigungsphasen der Prototypen mit einer kernigen Sound-Kulisse.