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Volkswagen V10 TDI-Motor: Drehmoment, Leistung, Laufruhe

Die Entwicklungsziele des V10 TDI-Motors hatte Volkswagen klar gesteckt: eine außerordentliche Drehmoment- und Leistungs-Charakteristik sowie eine mustergültige Laufruhe. Sollte das Aggregat doch auch in der Prestige-Baureihe von Volkswagen, dem Phaeton, zum Einsatz kommen. Das Ergebnis: ein 5,0 Liter großes Zehnzylinder-Triebwerk, das 230 kW leistet und bereits bei 2.000 U/min nicht weniger als 750 Newtonmeter Drehmoment entwickelt. Der Zehnzylinder-TDI macht den Phaeton zur weltweit stärksten Limousine mit einem Dieselmotor. So beschleunigt der Phaeton V10 TDI in 6,9 Sekunden auf 100 km/h. Der Kraftstoffverbrauch liegt bei durchschnittlich 11,4 Litern Diesel auf 100 Kilometer.

Erstmals vorgestellt wurde dieser Motor im Oberklasse-SUV Touareg. Technisch tragen, neben dem großen Hubraum (4.921 cm3), zur sportwagengleichen Kraft- und Leistungsentfaltung entscheidend die weiterentwickelte Pumpe-Düse-Hochdruckdirekteinspritzung (bis zu 2.050 bar) und die Aufladung über ein Biturbo-System mit elektrischer Laderverstellung bei.

Der Zylinderabstand des Zehnzylinders beträgt 88 Millimeter, die Bohrung 81,0 und der Hub 95,5 Millimeter. Verdichtet ist der Motor in einem Verhältnis von 18:1. Die zwei Fünfzylinderbänke stehen in einem Winkel von 90 Grad zueinander und ermöglichen eine flache Bauweise des TDI. Ebenso prägnant ist die kompakte Länge von 544 Millimetern. Eine wesentliche Voraussetzung für das kompakte Längsmaß des Motors stellt der neuartig in einer Ebene zusammengefasste Steuer- und Nebenaggregateantrieb in einer akustisch vom Aluminium-Kurbelgehäuse entkoppelten Radkassette dar. Die Abmessungen wurden in einem sehr frühen Stadium der Entwicklungsarbeit definiert, um den Motor längs in der sportlich konturierten Frontpartie des aerodynamischen Phaeton einbauen zu können.

Um eine möglichst gute Laufruhe zu erreichen, setzt VW unter anderem eine gegenläufig zur Kurbelwelle rotierende Ausgleichswelle ein, die die verbliebenen freien Massenmomente erster Ordnung eliminiert. Unterstützt wird deren Wirkung durch sechs aus einer Wolframlegierung gefertigte und an der Kurbelwelle befestigte Gegengewichte. Schwingungstechnisch bewegt sich der V10 TDI damit auf dem Niveau eines Zwölfzylinder-Motors. Darüber hinaus kennzeichnet den Motor durch einen Hubzapfenversatz von 18 Grad an der Kurbelwelle ein gleichmäßiger Zündabstand von 72 Grad; auch unter Last wird dadurch ein günstiges Schwingungsverhalten erreicht. Der Zylinderkopf geht in seiner Grundkonstruktion auf die bereits bei Volkswagen eingesetzten Pumpe-Düse-Motoren kleineren Hubraums zurück. Für den Einsatz im V10-Motor haben die Ingenieure den neu konzipierten Kopf auf eine Querstromausführung umkonstruiert, damit die Einlass-Seite im V-Raum zwischen den beiden Zylinderreihen realisierbar wurde.

Die Direkteinspritzung selbst übernimmt eine Schlüsselrolle: Sie optimiert die Mitteldrücke und die spezifische Leistung sowie die Abgasqualität. Die im Zehnzylinder eingesetzte neue Pumpe-Düse-Einheit des Typs UI-P1 zeichnet sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad, ein kompakteres Magnetventil und einen deutlich gesteigerten Teillast-Einspritzdruck aus. Fortschritte, die unmittelbar zu einer Verbesserung der Emissionsqualität führen. Entsprechend der durchgängig zweiflutigen Ausführung des Ladungswechsels im V10 TDI sind alle wesentlichen Bauteile einmal pro Zylinderreihe ausgelegt. Zu ihnen gehören die Luftfilter, die Heißfilm-Luftmassenmesser (HFM), die Abgasturbolader (ATL), die Ladeluft-kühler (LLK), die Abgasrückführungen (AGR-Ventil und -Kühler) und die Drosselklappen. Damit besteht der V10 rein konstruktiv aus zwei luft- und abgasseitig vollständig getrennten, jedoch mechanisch und regelungstechnisch gekoppelten Fünfzylindermotoren.

Die gemeinsame Regelung des Zwillings erfolgt über ein Master-Slave-System. Besonders der Gleichlauf und hier die Lastverteilung auf beide Zylinderbänke stellt höchste Ansprüche an den Einsatz der elektronisch geregelten Stellelemente. Sie managen alle maßgeblichen Komponenten wie die Drosselklappen, die Pumpe-Düse-Elemente und die Turbolader. Die Organisation der vielschichtigen Steuerungs- und Regelungsaufgaben übernimmt eine neue Steuergerätegeneration mit der Bezeichnung EDC16. Sie tritt ebenfalls als Duo auf, verfügt über einen 32-Bit-Mikroprozessor und eine deutlich erhöhte Rechnerleistung. Je ein Steuergerät regelt dabei eine Fünfzylinderbank. Die weiterentwickelte Software der EDC16 erlaubt es erstmals, dass die Fahrfunktionen aufgeteilt und damit im Hinblick auf die Leistungsentwicklung und das Emissionsverhalten besser koordiniert werden können. Das Fahrpedal fordert direkt das Radmoment, wodurch der Momenteneingriff an der physikalisch erforderlichen Stelle erfolgt.

Zur Reduzierung der Emissionen ist der Motor mit pneumatisch gesteuerten Abgasrückführventilen und schaltbaren AGR-Kühlern ausgestattet. Darüber hinaus tragen motornah angebrachte Oxidationskatalysatoren zur Optimierung der bereits grundsätzlich geringen Rohemissionen bei. Der Phaeton V10 TDI erfüllt die Abgasnorm EU 3. Im Detail besteht die in zwei Stränge unterteilte Abgasanlage aus jeweils einem motornahen, ovalen Keramikvorkonverter und einem triovalen Oxidationskonverter im Unterbodenbereich. Die Vorrohre sind luftspaltisoliert, um ein günstiges Ansprechverhalten und eine schnelle Betriebstemperatur der Unterbodenkonverter zu gewährleisten. Aufgrund einer optimalen Schwingungsentkoppelung wurde es möglich, die Wandstärken der Abgasanlage zu verringern und damit rund 30 Prozent Gewicht einzusparen; die gesamte Abgasanlage wiegt in der Folge weniger als fünfzig Kilogramm. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte