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Gestatten: Nicolaus Otto. 
Angenehm: Rudolf Diesel.

Text
Johannes Köbler

Fotos
Bernhard Huber

Zwei Brennverfahren, zwei Technikwelten, zwei Audi-Ingenieure.

Jürgen Königstedt und Ulrich Weiß diskutieren über Stärken und Perspektiven der Otto- und Dieselmotoren.


Nicolaus Otto
1832 in Holzhausen an der Haide (Taunus) geboren, schlug Nicolaus August Otto zunächst eine kaufmännische Laufbahn ein. Als technischer Autodidakt baute er 1863 seine erste Gaskraftmaschine, neun Jahre später gründete er die Gasmotoren-Fabrik Deutz AG in der Nähe von Köln. Der Motor, den Otto 1876 konstruierte, war ein Meilenstein bei der Entwicklung des Viertakt-Prinzips. Nicolaus August Otto starb 1891 in Köln.

Herr Königstedt, Herr Weiß, als Ingenieure sind Sie die ideellen Erben zweier großer Erfinder, Nicolaus Otto und Rudolf Diesel. Was begeistert Sie am stärksten an ihren Motorkonzepten?

Königstedt: Ich mag die Bandbreite bei den Ottomotoren, die Turbos und die Saugmotoren. Für eine große Limousine wie den Audi A8 ist ein souveräner Turbo­motor wie der 4.0 TFSI ein wunderbarer Antrieb. Und im R8 ist der V10-Sauger mit seinem Sound, seiner extrem spontanen Gasannahme und seinen hohen Drehzahlen etwas total Faszinierendes. Die maximalen Kolbengeschwindigkeiten liegen höher als in der Formel 1 – und das in einem Serienaggregat. Ich kann mich über mangelnde Herausforderungen eigentlich nicht beschweren.

Weiß: Was mich immer wieder antreibt, ist die Faszination für die technischen Extreme. Meine Mitarbeiter und ich wollen unseren Dieselmotoren zusätzlich zu ihren extrem niedrigen Verbräuchen Leidenschaft und Emotionalität mitgeben, damit sie Dynamik und Fahrspaß vermitteln. Beim V6-Biturbo geht es mit dem aktiven Sound­generator schon stark in diese Richtung, und der SQ5 TDI ist das erste S-Modell von Audi mit einem Diesel. Das ist eine Leistung, auf die wir stolz sind.

Die TDI von Audi werden immer sportlicher und die Ottomotoren immer effizienter – wie stark bewegen sie sich aufeinander zu?

Weiß: Vor 25 Jahren war der erste TDI-Motor von Audi der große Vorreiter in der Automobilindustrie, er hat die Dynamik ins Geschehen gebracht. Seitdem hat der Diesel einen noch stärkeren Wandel erlebt als der Ottomotor – bei der Leistung, beim Drehmoment, bei den Emis­sionen und bei der Laufkultur hat er überall stark aufgeholt.

Königstedt: In den letzten zehn Jahren ist der Verbrauch der Ottomotoren, der zuvor teilweise nur zweitrangig war, stark in den Vordergrund getreten. Unsere Motoren müssen immer leichter und sparsamer sein, sie müssen immer strengere Abgaslimits erfüllen, und daneben besteht natürlich der Wunsch nach immer besseren Fahrleistungen. Diese Anforderungen führen zu Zielkonflikten, die sich nur mit neuen Technologien lösen lassen, beispielsweise mit unserer Zylinderabschaltung cylinder on demand bei den V8-Biturbos. Ein Verbrauch unter zehn Liter pro 100 km im RS 6 Avant, und das mit 412 kW (560 PS) – das ist schon nicht ganz schlecht.

Weiß: Genau das ist der Reiz der Serienentwicklung, wie wir sie betreiben: alle Anforderungen so miteinander in Einklang zu bringen, dass sie für den Kunden ein rundes Gesamtpaket ergeben. Dafür brauchen wir Enthusiasmus, Leidenschaft, Know-how, handwerkliche Kunst und nicht zuletzt starke Lieferanten – wobei wir sie manchmal auch vor uns hertreiben müssen.

Vor 25 Jahren war der erste TDI-Motor von Audi der große Vorreiter in der Automobilindustrie. Er hat die Dynamik ins Geschehen gebracht.
Ulrich Weiß

Wenn sich die Motoren immer mehr ähneln – gibt es dann auch immer mehr Gleichteile?

Königstedt: In der Hardware können wir bei den Komponenten, die vom Brennverfahren unabhängig sind, Synergien nutzen. Damit meine ich Teile wie Ölpumpen, Wasserpumpen, Sensoren und Schnittstellen für die Anbauteile.

Weiß: In Bereichen wie der Software und dem Thermomanagement nutzen wir Funktionalitäten, die modularen Charakter besitzen. Was mein Kollege und ich aber derzeit nicht sehen, ist ein Motor, in dem das Diesel- und das Otto-Brennverfahren miteinander fusionieren. Dafür gibt es heute auch noch keinen Treibstoff, und die Entwicklung neuer Kraftstoffe, wie wir sie bei Audi betreiben, braucht eine gewisse Zeit und einen erheblichen Anschub durch die Gesellschaft.

In den nächsten Jahren dürften beim Ottomotor weitere Verbrauchseinsparungen im Bereich von 15 Prozent möglich sein.
Jürgen Königstedt

Der 4.0 TFSI ist ein faszinierender, starker Sportmotor – er trägt die Downsizing-Strategie von Audi in die große Klasse. Der drehfreudige V8-Biturbo mit seinem Aluminium-Zylinderblock ist konsequent auf geringe Ladungswechsel- und Strömungsverluste ausgelegt, er baut sein Drehmoment von bis zu 700 Nm früh und spontan auf. Schaltbare Klappen in den Einlasskanälen versetzen die einströmende Luft in eine walzenförmige Rotation, je nach Stellung optimieren sie die Füllung beziehungsweise die Verbrennung. Die Abgasseite der Zylinderköpfe liegt innen, die Ansaugseite außen. Die beiden Twinscroll-Turbolader (hier nicht dargestellt) sitzen mit ihrem Ladeluftkühler im Innen-V der Bänke – ein Layout, das für kurze Gaslaufwege und dynamisches Ansprechverhalten sorgt. Das System cylinder on demand trägt stark zur hohen Effizienz des 4.0 TFSI bei.

Der stärkste Vertreter der V6-TDI-Familie von Audi ist als Biturbo konzipiert – ein Umschaltventil verbindet die beiden in Reihe geschalteten Lader. Bei niedrigen Drehzahlen ist es geschlossen; der kleine Hochdruck-Lader mit seiner variablen Turbinengeometrie leistet den größten Teil der Arbeit, der große Niederdruck-Lader übernimmt die Vorverdichtung. Ab etwa 2.500 1/min beginnt sich das Ventil zu öffnen, der kleine Lader übergibt die Hauptarbeit zunehmend an sein großes Pendant. Im Bereich zwischen 3.500 und 4.000 Touren öffnet das Ventil ganz, jetzt arbeitet nur noch der große Lader. Die starke Performance von 230 kW (313 PS) und 650 Nm Drehmoment erforderte beim 3.0 TDI Biturbo tiefgreifende Modifikationen am Motor und in seinem Umfeld. Ein Soundaktuator in der Abgasanlage verleiht dem Dreiliter-Diesel einen satten, sonoren Klang.


Rudolf Diesel
Rudolf Christian Karl Diesel kam 1858 in Paris zur Welt, 1880 schloss er sein Ingenieursstudium in München ab. Nach jahrelanger Grundlagenforschung brachte er 1893 bei der Maschinenfabrik Augsburg, der späteren MAN, den ersten selbstzündenden Motor zum Laufen. Rudolf Diesel starb 1913 während einer Schiffsüberfahrt von Belgien nach England. Im Pkw ging sein Motor 1936 in Serie.

Welche Entwicklungen sehen Sie auf Ihren Feldern für die kommenden Jahre?

Weiß: Ein großes Thema für uns sind die Abgasnachbehandlungssysteme, die wir für die Euro-6-Norm benötigen. Ein zweites Feld ist die intelligente Aufladungstechnik, sie kommt für mich noch vor der weiteren Steigerung des Einspritzdrucks. Der elektrische Biturbo, an dem wir intensiv arbeiten, wird Spontaneität auf einem neuen Niveau bieten. Grundsätzlich gibt es in der Motorentechnik viele Bausteine, die sehr vielversprechend sind, aber hohen Aufwand verlangen. Und überall gewinnt die intelligente Steuerung immer mehr an Bedeutung – in meiner Abteilung ist schon jeder dritte Mitarbeiter ein Elektronikspezialist. Wir arbeiten mit den leistungsfähigsten Rechnersystemen, die wir auf dem Markt finden, und müssen sie permanent weiter aufrüsten.

Königstedt: In den nächsten Jahren dürften ungefähr zusätzliche 15 Prozent Verbrauchseinsparung beim Ottomotor möglich sein – durch weiteres Downsizing, weiter reduzierte Reibung und neue Brennverfahren. Die duale Einspritzung bei unseren größeren Vier­zylindern bringt schon neue Freiheitsgrade, und die variable Verdichtung kann auch ein sehr interessantes Thema werden. Generell wird die Luft im Wettbewerb immer dünner. Wenn ein Weltklasse-Sprinter die 100 Meter in 9,8 Sekunden läuft, dann bleibt zu den 9,7 Sekunden noch eine riesige Anstrengung. Man läuft nie locker vorneweg.

Stichwort Downsizing: Wie klein kann ein Benzinmotor von Audi künftig sein?

Königstedt: Unser 1.4 TFSI läuft mit der COD-Technik schon heute bei niedriger Last als Zweizylinder. Prinzipiell würde ich einen Dreizylinder zwar nicht ausschließen, aber das Prinzip „Je weniger, desto besser“ gilt bei uns nicht. Downsizing ist nicht in jedem Fall der richtige Weg, deshalb sprechen wir bei Audi auch vom Rightsizing – von dem Prinzip, für jedes Fahrzeugkonzept den richtigen Antrieb zu entwickeln.

Ulrich Weiß (links): Geboren in Vaihingen/Enz, studierte er in Stuttgart Maschinenbau. Unterbrochen von einer Station bei Daimler, arbeitet er seit 1994 für Audi. Der 44-jährige Weiß ist Leiter Entwicklung Dieselmotoren. 
Jürgen Königstedt (rechts): Der gebürtige Kölner studierte in Aachen Maschinenbau. Über Volkswagen kam er 1996 zu Audi. Königstedt, 51 Jahre alt, leitet die Entwicklung der V-Ottomotoren vom Sechs- bis zum Zehnzylinder.

Würden Nicolaus Otto und Rudolf Diesel heute leben – wären sie dann noch die großen, genialen Erfinder?

Weiß: Sie würden, genau wie wir, in großen Teams arbeiten, die viele Bereiche bis hin zur Chemie abdecken. Die spektakulären Geistesblitze wie vor 100 Jahren kann es heute nicht mehr geben, aber es gibt ständig neue, intelligente Lösungen für Detailprobleme.

Königstedt: Otto war wohl auch mehr Kaufmann als Ingenieur. Und da war er eine eindrucksvolle, mutige Persönlichkeit – ein Unternehmer im besten Sinne.

Wenn Sie mal versuchen, in die weitere Zukunft zu blicken – hat dort der Diesel- oder der Benzinmotor die besseren Karten?

Weiß: Darüber entscheiden unsere Kunden im Zusammenspiel mit der Politik, die die Verbrauchs- und Abgasvorschriften erlässt und den Umgang mit den Ressourcen bestimmt. Derzeit beobachten wir, auch in unserem Haus, einen starken Trend zu SUV-Fahrzeugen, faktisch also zu Dieselmotoren. Aber mittelfristig wird der Diesel außerhalb von Europa einen weiteren Markt brauchen. In den USA gibt es erste Erfolge, ihn hoffähig zu machen, die wir weiter ausbauen wollen.

Königstedt: … wobei die wachsenden Märkte wie China und Indien heute stark Otto-lastig sind. Möglicherweise können wir in einigen Jahren unseren Kunden Hybridsysteme anbieten, die nur noch einen geringen Mehrpreis haben. Das spräche dann eher für den Ottomotor.

Herr Königstedt, Herr Weiß, verstehen Sie beide sich eigentlich eher als Partner oder als Rivalen?

Königstedt: Wir sind beide große Auto-Fans und jeder hat großen Respekt vor der Leistung des anderen …

Weiß: … und schaut ihm auch gern mal über die Schulter, ohne Berührungsängste. Mein Hochzeits­auto war ein R8 Spyder, den mir die Kollegen freundlicherweise ausgeliehen haben.

Königstedt: Ich bin erst jüngst eine Zeitlang in einem Diesel-Dienstwagen gesessen. So schlimm war das gar nicht.