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S3

Text
Johannes Köbler

Illustration
Steven Pope

Kraft und Effizienz

Audi bringt im S3 einen neuen, starken Benzinmotor an den Start. Der 2.0 TFSI für den sportlichen Kompakten präsentiert den jüngsten Stand der Technik.

1 Ansauganlage mit zusätzlicher indirekter Einspritzung
2 Ladeluftkühler
3 Verstellbare Einlassnockenwelle
4 Verstellbare Auslassnockenwelle
5 Zylinderkopf mit Audi valvelift system und integriertem Abgaskrümmer
6 Turbolader mit elektronisch gesteuertem Wastegate
7 Hochleistungskolben und -pleuel
8 Wälzgelagerte Ausgleichswelle
9 Bedarfsgeregelte Ölpumpe

Der neue Audi S3 setzt sich mit seiner Dynamik an die Spitze seiner Klasse. Der Sprint von null auf 100 km/h dauert im Zusammenspiel mit der optionalen S tronic gerade mal 5,1 Sekunden, mit dem manuellen Getriebe sind es 5,4 Sekunden. Die elektronisch abgeregelte Spitze von 250 km/h ist bei beiden Ausführungen nur Formsache. Im Schnitt begnügt sich der S3 mit der S tronic jedoch mit nur 6,9 Liter Kraftstoff pro 100 km, was einer CO₂- Emission von 159 Gramm pro km entspricht. Ein serienmäßiges Start-Stop-System trägt zu diesem vorbildlich niedrigen Wert bei.

Der 2.0 TFSI stellt einen weiteren Meilenstein der Downsizing-Strategie von Audi dar. Von Grund auf neu entwickelt, hat er mit seinem Vorgänger nur noch den Hubraum von 1.984 cm³ gemeinsam (Bohrung x Hub 82,5 x 92,8 Millimeter). Der Vierzylinder baut kompakt und leicht – mit 148 Kilogramm wiegt er gut fünf Kilogramm weniger als sein Vorgängermotor. Bei 5.500 1/min steht seine Nennleistung von 221 kW (300 PS) bereit, bei 6.800 Touren greift der Begrenzer ein. Im weiten Bereich zwischen 1.800 und 5.500 1/min liegen 380 Nm an der Kurbelwelle an. Als echter Sportmotor reagiert der Vierzylinder sehr spontan auf die Gaspedalbefehle.

Zwei Ausgleichswellen, die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gegenläufig zueinander rotieren, sorgen für hohe mechanische Laufkultur. Der Sound, den der Zweiliter produziert, ist sportlich-sonor und besonders intensiv erlebbar, wenn das serienmäßige Fahrdynamiksystem Audi drive select im Modus dynamic arbeitet. Hier reagiert der Motor zudem schneller auf Gaspedalbefehle; kurze Verbrennungen begleiten die Gangwechsel der S tronic. Bei höherer Last und Drehzahl öffnen die beiden Soundklappen in der Abgasanlage, dadurch wird der Klang noch voller.

Viele Details unterstreichen den Hochleistungscharakter des neuen Vierzylinders. Modifizierte Aluminiumkolben sowie höherfeste, neu gelagerte Pleuel übertragen die Kräfte auf die Kurbelwelle. Das Grauguss-Kurbelgehäuse erhielt Versteifungen an den Hauptlagerstühlen und am Hauptlagerdeckel. Der Zylinderkopf besteht aus einer neuen Aluminium-Silizium- Legierung, die sich durch hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit sowie geringes Gewicht auszeichnet. Die hohlen Auslassventile sind mit kühlendem Natrium gefüllt.

Der groß dimensionierte Turbolader, eine weitere Neuentwicklung, ist auf Abgastemperaturen bis 1.000 Grad Celsius ausgelegt. Mit seinem maximalen Ladedruck von 1,2 bar kann er theoretisch pro Stunde 1.000 Kilogramm, also 850.000 Liter, Luft durchsetzen. Ein leistungsfähiger Luft-/Luft-Ladeluftkühler senkt die Temperatur der verdichteten Luft stark ab und erhöht so ihre bei der Verbrennung verfügbare Masse. Das elektronisch gesteuerte Wastegate arbeitet sehr schnell und präzise; es verringert die Ladungswechselarbeit, weil es im Teillastbereich den Grundladedruck und damit den Abgasgegendruck senkt.

Technische Daten
Hubraum 1.984 cm³
Leistung 221 kW (300 PS) bei 5.500 1/min
Maximales Drehmoment 380 Nm von 1.800 bis 5.500 1/min
0 – 100 km/h 5,1 s *
Vmax 250 km/h **
Verbrauch 6,9 l pro 100 km
CO₂-Emission 159 g pro km
* mit S tronic
** elektronisch abgeregelt

Der 2.0 TFSI bringt auf vielen Technikfeldern wegweisende Lösungen mit, etwa die zusätzliche indirekte Einspritzung, die die Benzindirekteinspritzung FSI im Teillastbereich ergänzt. Hier verringert sie den Verbrauch und die Partikelemissionen – der Vierzylinder hält bereits die Limits ein, die ab 2017 in der zweiten Stufe der Euro 6-Norm gelten werden. Die FSI-Einspritzung, die mit bis zu 200 bar Druck arbeitet, kommt beim Start und bei höheren Lasten zum Zug, die vergrößerten Einspritzventile haben je sechs Löcher.

Die vier Zylinder sind immer gut gefüllt. Die Einlassnockenwelle lässt sich stufenlos um 60 Grad Kurbelwinkel verstellen, die Auslassnockenwelle um 30 Grad; auf der Auslassseite variiert zudem das Audi valvelift system den Hub der Ventile in zwei Stufen. Sogenannte Drumble-Klappen (Drall und Tumble) versetzen die einströmende Luft in eine gezielte Ladungsbewegung. Die Verdichtung beträgt 9,3 : 1 – für einen Turbomotor ungewöhnlich hoch.

Der Abgaskrümmer ist in den Zylinderkopf integriert und wird dort vom Kühlmittel umspült. Diese Lösung senkt die Temperatur des Abgases und beschleunigt die Erwärmung beim Kaltstart. Beim innovativen Thermomanagement des 2.0 TFSI regeln zwei Drehschieber, in einem Modul zusammengefasst, den Fluss des Kühlmittels. Sie sorgen dafür, dass das Motoröl nach dem Start schnell auf Betriebstemperatur kommt, und stellen die Kühlmitteltemperatur je nach Fahrsituation zwischen 85 und 107 Grad Celsius ein. So erzielen sie bei jeder Last und Drehzahl das beste Verhältnis zwischen minimaler Reibung und hohem thermodynamischen Wirkungsgrad. Eine neuartige Beschichtung der Kolbenhemden und eine Wälzlagerung der Ausgleichswellen halten die Reibung niedrig, die Ölpumpe arbeitet bedarfsgeregelt.