Nach langer Pause bietet Audi nun wieder Modelle mit V6-Motor an. Im neuen Audi S5 soll der Verbrenner dank VTG-, TSG-, AVS- oder MHEV-Technologie extrem sauber und sparsam sein. Wir erklären die Technik im Detail.
Sechszylinder-Motoren waren gerade in den größeren Audi-Baureihen A6, A7 oder Q5 extrem beliebt. Doch weil spezielle Bauteile fehlten, konnten die Ingolstädter bereits seit April 2023 keine V6-Varianten bauen. Nicht wenige zahlungskräftige Kunden wechselten zur Konkurrenz aus München oder Stuttgart. Selbst in der Audi-Bilanz wurde das Fehlen der prestige- und Rendite-trächtigen Klasse deutlich.
Mit dem neuen Audi S5 können die Ingolstädter nun allerdings wieder stolz ein Topmodell mit V6-Motor bewerben. Im S4-Nachfolger schickt der 3,0-Liter-V6-TFSI-Motor stramme 367 PS und 550 Newtonmeter an alle vier Räder. Das reicht für Sprintwerte um 4,5 Sekunden. Dabei soll der intern als VW EA839 bezeichnete Motor mit rund 7,5 Litern Super je 100 Kilometer auskommen. Doch welche Tricks nutzen die Ingolstädter für so viel Effizienz?
MHEV mit 48-Volt-Technik
Zunächst einmal versteckt sich unter der schicken S5-Hülle modernste Mildhybrid-Technik samt 48-Volt-Starter-Generator. Dieses Bauteil vom Zulieferer Vitesco war übrigens auch für den langen Bestellstopp der V6-Motoren verantwortlich. Der Starter-Generator funktioniert im Grunde wie eine größere Lichtmaschine und wird über einen breiten Riemen angetrieben. Dabei baut er eben nicht ein 12, sondern ein 48-Volt-Bordnetz auf. Der Vorteil: auch andere Komponenten wie der elektrische Klimakompressor, der Triebstrang-Generator (siehe unten) oder aktive Fahrwerksteile können sich aus dem kraftvollen 48-Volt-Netz bedienen. Gespeichert wird die Energie übrigens in einer 48-Volt-Batterie auf Lithium-Ionen-Basis im Heck.
Der Riemen-Starter-Generator übernimmt neben der Stromproduktion aber noch eine andere Funktion. Er kann den Motor auch starten, mit kleinem Extrapunch unterstützen und beim Segeln abschalten. Auch Start-Stopp-Routinen im Stadtverkehr oder Stau fallen in seinen Aufgabenbereich.
90-Grad-V6 mit AVS
Der Hubraum des im neuen S5 eingesetzten 3.0-TFSI-Sechszylinder-V-Motors beträgt 2.995 Kubikzentimeter, mit einer Bohrung von 84,5 Millimeter und einem Hub von 89,0 Millimeter, bei einem Zylinderabstand von 93 Millimeter. Das Kurbelgehäuse besteht aus einer im Sandgussverfahren geformten Aluminium-Silizium-Legierung. Die Zylinder-Laufbahnen sind mit einer verschleißfesten Eisenbeschichtung durch atmosphärisches Plasmaspritzen beschichtet. Insgesamt wiegt der Motor 172 Kilogramm.
Bewährt hat sich bei diesem Motor auch Audis "valvelift system" (VLS). Die Technik schaltet den Hub der Ventile über Nockenstücke und elektromagnetische Schubhülsen je nach Last und Drehzahl in zwei Stufen um. Das hebt das Drehmoment und reduziert den Verbrauch. Das VLS an den Einlassventilen steuert direkt die Menge an Ansaugluft für den Motor. So kann die Drosselklappe selbst bei Teillast weit geöffnet bleiben – die Drosselverluste sinken, der Motor atmet frei, der Wirkungsgrad steigt. Das AVS an den Auslassventilen verringert die Spülverluste im Brennraum und sorgt für eine optimale Anströmung des Turboladers mit Abgas.
Triebstand-Generator TSG
Der Riemen-Starter-Generator direkt am Motor ist aber nicht die einzige elektrische Komponente, die Strom in das 48-Volt-Bordnetz einspeisen kann. Denn die modernen Mild-Hybriden von Audi können auch Energie über Rekuperation beim Verzögern des Fahrzeugs zurückgewinnen. Dafür sitzt bei Quattro-Modellen ein zweiter Generator direkt am Verteilergetriebe, der die Kraft der rotierenden Hinterräder über den Kardanantrieb umwandeln kann.
Dieser Elektromotor trägt den schönen deutschen Namen Triebstrang-Generator. Und wenn er nicht gerade im Schubbetrieb mit bis zu 25 kW Leistung Energie in den 48-Volt-Akku rekuperiert, darf er auch beim Antreiben der hinteren Räder helfen. Das spart zusätzlich Kraftstoff beim Anfahren, Beschleunigen oder verlängert das Segeln. Er ist mit 18 kW (24 PS) sogar stark genug, den Audi S5 beim Rangieren oder niedrigen Geschwindigkeiten allein anzutreiben.
VTG-Turbolader im heißen "V"
Turbolader mit variabler Turbinen-Geometrie (VTG) sind bei Audi oder anderen Herstellern längst keine technische Neuheit. Bei dieser Technik besitzen die Turbolader auf der Abgasseite eine verstellbare Turbinen-Geometrie. Das ermöglicht einen harmonischen und agilen Aufbau des Drehmoments schon bei niedrigen Drehzahlen und am Ende einen niedrigeren Verbrauch. Wenn der Fahrer im unteren Drehzahlbereich kräftig Gas gibt, werden die Schaufeln der Turbine steil gestellt. Dadurch wird der Eintrittsquerschnitt in das Turbinengehäuse kleiner und das Abgas direkt auf die Schaufeln gelenkt. Das Turbinenrad dreht sich schneller, die geförderte Menge an Frischluft steigt, und der Ladedruck baut sich spontan auf.
Mit zunehmender Abgasmenge oder einem geringen Ladedruckbedarf werden die Leitschaufeln flacher gestellt. Der Eintrittsquerschnitt vergrößert sich, ein Teil der Abgase strömt am Turbinenrad vorbei. Die Turbine dreht sich langsamer, und der Ladedruck wird begrenzt. Dieser Effekt ist besonders wichtig, wenn der Turbolader bei hoher Motorlast und -drehzahl viel Abgas durchsetzen muss. Ohne die VTG-Technologie wäre das nutzbare Drehzahlband eingeschränkt und der Motor weniger effizient. Der Dreiliter-V6 im neuen S5 besitzt einen Turbolader.
Abgasnachbehandlung mit Doppel-OPF
Damit der neue Audi S5 auf die strengsten Abgasnormen jenseits von Euro 6 vorbereitet ist, verfügt er über das komplette Sortiment der Abgasnachbehandlung. Direkt am Motor, hinter dem Turbolader strömt das Abgasvolumen dafür zunächst in einen 3-Wege-Katalysator. Hier werden die schädlichen Bestandteile Kohlenstoffmonoxid, Stickoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die weniger schädlichen Bestandteile Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser umgewandelt.
Nach der Verzweigung des Abgasstrangs in zwei Auspuffrohre folgen die Otto-Partikelfilter, die sämtliche Feinstaub-Partikel aus dem Abgas durch einen feinporigen Keramikkörper aus Cordierit entnehmen. Die Partikel bleiben auf der rauen Keramik-Oberfläche haften. Die Regeneration des Filters verläuft je nach individuellem Fahrverhalten über eine in der Motorsteuerung regelbare Sauerstoffversorgung und in der Folge kurzzeitige Temperaturerhöhung im Abgastrakt. Das muss längst nicht so oft passieren, wie beim Dieselmotor. Denn beim Ottomotor entstehen nicht in jeder Betriebssituation Partikel.
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