4 mal 12

Warum mehr als 12 V?

Hätten 12 V nicht gereicht, um den EAV anzutreiben? Dazu erklärt Audi: Mit dem heutigen Stand der Technik sind die 12-V-Bordnetze an der Grenze ihrer Möglichkeiten angelangt. In Summe lasten die konventionellen Verbraucher (Licht, Radio etc.) – vor allem bei niedrigen Temperaturen – die Lichtmaschine, die bis zu 3 kW Leistung liefert, komplett aus. Für neue, dynamische Verbraucher wie eben beispielsweise den EAV, der in der Spitze etwa 7 kW benötigt, reicht die Batterieleistung somit nicht aus. Das 48-V-Teil bordnetz mit seiner Lithium-Ionen-Batterie kann jedoch deutlich mehr Leistung bereitstellen als das 12-V-Grundbordnetz mit seiner herkömmlichen Bleibatterie.

EAV mit 48-V-Elektromotor — Bei dem EAV handelt es sich um einen Radialverdichter mit 48-V-Elektromotor für den Antrieb. Der E-Motor arbeitet nach dem Prinzip der Reluktanz, sodass keine Permanentmagneten sowie verschleißanfällige Bürsten und Schleifringe zum Einsatz kommen.

Für das Erklärvideo zum Ladekonzept und Aufbau des 48-V-Teilbordnetz im Audi SQ7 TDI V8 klicken Sie bitte hier.

Steckbrief

Technische Daten des Audi-/SQ7-TDI-V8-Dieselmotors

Hubraum:                    3.956 cm³
Zylinderzahl:                  8 in V-Anordnung
max. Leistung:               320 kW
max. Drehmoment:      900 Nm bei 1.000 bis 3.250/min
V max.:                            250 km/h elektronisch abgeregelt
Durchnittsverbrauch: 7,2 l/100 km
CO²-Ausstoß:               189 g/km

Kein Ende des konventionellen Turbos

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob der elektrische Verdichter über kurz oder lang das Potenzial hat, bei kleineren Motoren den konventionellen Turbo abzulösen. Dazu wird es allerdings nicht kommen, weil der konventionelle Turbo lader die im Abgasstrom vorhandene Verlustenergie aus dem Verbrennungsprozess nutzt und somit grundsätzlich zu einer deutlichen Wirkungsgradsteigerung von Verbrennungsmotoren beiträgt. Somit dürfte er auch auf lange Sicht seine Berechtigung behalten.

Zumal die elektrische Aufladung mittels EAV eher als Ergänzung zur konven tionellen Aufladung zu sehen ist. Audi drückt sich in diesem Zusammenhang wie folgt aus: Die elektrische Aufladung mittels EAV ermöglicht es, die einzelnen Aufladekomponenten ohne Kompromisse zwischen Dynamik (Stichwort Turboloch) und maximaler Leistung bei bestmöglicher Effizienz auszulegen . Denn der elektrische Turbo sorgt dann (kurzzeitig) für optimalen Ladedruck, wenn der Abgasturbolader noch nicht in der richtigen Betriebssituation dafür ist.

Grafik Druchzugskraft, Audi — Nicht zuletzt aufgrund des EAV wartet der SQ7 mit einer vergleichsweise höheren Durchzugskraft auf.

Neuentwicklung

Turbokonzept mit Ansteuerung über Auslassventile

Audi hat den 4.0-TDI-Motor von Grund auf neu entwickelt. Damit der V8-Motor bestmögliche Dynamik bei optimierten Verbrauchswerten erzielt, verfügt er über zwei Abgasturbolader. Diese schaltet das Motormanagement nach dem Konzept der Registeraufladung selektiv zu, da bei niedriger und mittlerer Last nur ein Turbolader angeströmt wird. Die zweite Turbine trägt erst bei höheren Lasten zur Aufladung bei. Das soll ein dynamisches Ansprechverhalten über den gesamten Drehzahlbereich garantieren. Der dritte, also der elektrisch angetriebene Verdichter (EAV) ergänzt besonders im unteren Drehzahlbereich die Arbeit der zwei Turbolader und soll somit eine dynamische Anfahrperformance gewährleisten.

Außer, dass der elektrische Vierdichter beim Ladedruckaufbau mithilft, gibt es noch eine weitere Besonderheit beim Ladekonzept des V8-Diesels. Denn das Zu- und Abschalten der zweiten Abgasturbine erfolgt über das Auslassventil. Dazu haben die Ingenieure erstmals bei einem Dieselmodell von Audi das Valvelift-System (AVS) im Motor integriert. Damit stehen an der Einlass- und Auslassnockenwelle jeweils zwei Nockenkonturen pro Ventil zur Verfügung.

Um die beiden Abgasturbolader unabhängig von einander mit dem Abgasstrom zu versorgen, sind die zwei vorhandenen Auslassventile pro Zylinder hermetisch voneinander getrennt. Im unteren Drehzahlbereich bleibt das Ventil je Zylinder für den erst bei hohen Lasten aktiven Turbolader geschlossen (siehe Grafik unten), sodass der volle Abgasstrom den aktiven Turbolader versorgt. Erst wenn Last und Drehzahl steigen, öffnet das AVS dieses Auslassventil. Dadurch wird der zweite Abgasturbolader angeströmt und dazugeschaltet. Es kommt dann zum Biturbo-Betrieb und der Motor kann seine maximale Leistung entfalten. Die Umschaltung durch das AVS soll den Vorteil bringen, eine schnelle und präzise Zuschaltung der zweiten Abgasturbine zu gewährleisten.

Ladedrucksystem mit drei Verdichtern. Bilder: Audi

Der Passivturbolader ist erst bei höheren Drehzahlen und Lasten aktiv. In diesen Betriebssituationen öffnet das Auslassventil, über das er mit Abgas für den Turbinenantrieb versorgt wird.

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