Der Audi 2.0 l R4 TFSI Rennmotor für die DTM – Sieg der Effizienz

Autoren

Dipl.-Ing. H. Diel, Dipl.-Ing. W. Kotauschek, Dipl.-Ing. (FH) S. Dreyer, Dipl.-Ing. U. Baretzky,  AUDI AG, Neckarsulm / Ingolstadt:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Die Einführung des energiebasierten Reglements für die DTM in 2019 machte es möglich, das volle Effizienzpotential des neuentwickelten 2.0 l R4 TFSI Rennmotor von Audi zu zeigen. Auf der Grundlage der methodischen Entwicklung der Audi Le Mans Motoren war es möglich, das Know-How vom Diesel- auf den modernen Ottomotor zu transferieren. Der Motor wurde auf der Grundlage des DTM Class One Reglements konstruiert und entwickelt. Der Zylinderkopf ist auf einem hochentwickelten Brennraum aufgebaut. Dieser wird durch die im engen Ventilwinkel und sphärisch angeordneten Ventile, der zentral angeordneten Zündkerze und Injektor und durch die spezielle Kolbenkrone gestaltet. Der Hoch-Tumble Einlasskanal und das Einspritzbild des Injektors sind Schlüsselfaktoren um die höchste Verbrennungseffizienz zu erreichen. Der Verbrennungsprozess wurde für die vom Reglement vorgegeben Parameter Kraftstoffqualität und –durchfluss optimiert. Der Schlüsselfaktor ist die magere Verbrennung. Die Zylinderkopfkühlung ermöglicht die hohe thermische Belastung aus dem Brennraum zu beherrschen. Kolben und Kurbeltrieb wurden für die hohen Belastungen optimiert. Erhebliche Klopfphänomene mussten verstanden und überwunden werden. Die hohen mechanischen und thermischen Belastungen führten zu mehreren Herausforderungen im Bereich Motormechanik: dynamische Schwingungen in der Kurbelwelle, dem zahnradgetriebenen Nockenwellenantrieb und dem Transaxle-Abtrieb. Hinzu kommen die von den oszillierenden Kräften 2^ter Ordnung hervorgerufene Schwingungen. Reibungsminimierung und die Optimierung des Öldurchflusses reduzierten die mechanischen Verluste des Motors. Eine extensive Dauerlauferprobung wurde durchgeführt, um schon in der ersten Rennsaison die reglementbedingte erforderliche Laufleistung sicherzustellen. Das transiente Verhalten des Motors wurde durch ein Anti-Lag-System optimiert. Aufgrund der begrenzten Rennstrecken-Erprobung wurde die Fahrbarkeit auf einem Simulator in Kombination mit Vollmotor-Prüfstandserprobung durchgeführt. Die Gesamtentwicklung ist das Resultat einer sehr intensiven Zusammenarbeit von Konstruktion, Berechnung, Einzylinder- und Vollmotorerprobung. Im Folgenden werden die Themen näher erläutert.

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