TDI (Motorentechnik)
„Turbocharged Direct Injection“ ist ein Kürzel für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung und Turboaufladung aus dem Volkswagen-Konzern. Es handelt sich dabei um eine Dieseldirekteinspritzer-Motorenfamilie. Die davon abgeleitete Abkürzung „TDI“ ist eine eingetragene Marke[1]. Der Begriff ist bei Dieselfahrzeugen der Marke Volkswagen, Audi, Seat und Skoda zu finden, sowie beim VW-Ford-Gemeinschaftsprojekt Ford Galaxy.
Volkswagen bietet zudem nicht turboaufgeladene direkteinspritzende Dieselmotoren mit der Marketingbezeichnung SDI an. Siehe auch unter Saugdiesel.
Merkmale
Es handelt sich dabei um einen Dieseldirekteinspritzermotor mit Turboaufladung, dessen Glühkerze im direkten Verbrennungsraum (ohne Nebenkammer) angeordnet ist. Kennzeichen des Dieselmotors ist die meist Omega-förmige Mulde am Kolbenboden. Die geringere Brennraumoberfläche im Vergleich zum Nebenkammer-Motor ermöglicht geringere Wärmeverluste und damit einen besseren Wirkungsgrad. Deshalb haben diese Motoren einen besonders niedrigen Verbrauch. Bedingt durch die höheren Druckanstiege sind sie aber auch ursprünglich wesentlich lauter. Allgemein weisen alle direkteinspritzenden Turbodieselmotoren eine gewisse Anfahrschwäche auf, die auf den nicht sofort ansetzenden Ladeschub des Abgasturboladers zurückzuführen ist.
Ursprung
Dieseldirekteinspritzer gab es bereits vor dem Krieg. Das Verfahren geht ursprünglich zurück auf das sogenannte MAN-Mittelkugelverfahren.
TDI der ersten Generation mit Verteilerpumpe
Den TDI-Motor der ersten Generation gab es ab Herbst 1989. Es begann mit dem Audi 100 der Modellreihe C3 (Typ44). Er wurde erstmals auf der IAA 1989 vorgestellt und war der weltweit zweite PKW mit einer Dieseldirekteinspritzung nach dem Fiat Croma. Die ersten Maschinen basierten allesamt auf dem bekannten VW-Hausmotor (Baureihe 827) auf dessen Basis auch die ersten VW-Wirbelkammer-Dieselmotoren in den 70er Jahren entstanden sind. Der Motor des Audi 100 hatte fünf Zylinder und leistete 120PS. Das maximale Drehmoment von über 200Nm lag bereits ab 1800U/Min an und sorgte für energischen Schub auch im unteren Drehzahlbereich. Die Fahrleistungen konnten sich mit ca 200km/h sehen lassen, genauso wie der Verbrauch von ca. 6L auf 100km. Die ersten TDI-Motoren wiesen eine elektronisch gesteuerte Verteilereinspritzpumpe von Bosch auf (VP43 oder VP44). Sie spritzten mit einem Druck von bis zu 800 bar bei Nennleistung ein. Ab 1991 folgte der Audi 80 mit einem etwas kleineren 1,9-Liter-Vierzylinder-Motor und 190 Nm maximalem Drehmoment.
1993 kam der erste Golf III TDI mit einem weitgehend baugleichen Motor auf den Markt. Problem bei den ersten TDIs war zum einen das immer noch harte Laufverhalten. Der Golf III TDI kam deshalb erst mit größerer Verzögerung zur Serienreife, da die Möglichkeiten der Schalldämmung in seinem relativ kleinen Motorraum wesentlich ungünstiger waren. Außerdem hatte der Motor einen für damalige Verhältnisse enorm guten Wirkungsgrad (ca. 38%). Deshalb gab es Probleme mit der Kühlwasseraufheizung für die Innenraumheizung. Um auch winterlichen Nordland-Verhältnissen genügen zu können, wurde aus diesem Grunde (zuerst bei Audi) ein Zusatzheizer im Kühlwasserkanal integriert.
Die TDI-Motoren der ersten Generation waren die ersten Ziele von Chiptuning-Maßnahmen, die oft die Motormechanik überforderten. Aus diesem Grund brachten VW und Audi später stärkere Varianten auf den Markt. 1996 kam daher der 110 PS starke TDI (erknnbar am roten I). Dieser verfügte nicht nur über eine andere Motorsoftware, sondern auch über stärkere Pleuel und Kolben. Darüberhinaus gab es jahrelang einen Sechszylinder-V-Motor mit Verteilerpumpe. Auch heute noch (2006) sind TDI-Motoren der ersten Generation bei VW im Einsatz: Der 1,9- Liter-Vierzylinder im VW Transporter (T5).
TDI der zweiten Generation mit Pumpe-Düse-Technik
Die ersten Fahrzeuge mit Pumpe-Düse Technik kamen 1998 im damaligen VW Passat (3B5) auf den Markt. Diese Fahrzeuge besitzen keine separate Einspritzpumpe mehr. Ersetzt wurde diese durch ein Zylinder-Kolben-Element, welches über der Einspitzdüse angebracht ist. Beides zusammen nennt man Pumpe-Düse-Element. Verbaut wird dieses im Zylinderkopf. Die dort angesiedelte Nockenwelle übt einen Druck auf das beschriebene Zylinder-Kolben-Element aus, so dass dieses zusammengedrückt wird und Druck aufbauen kann. Der Kraftstoff wird dosiert durch ein Magnetventil zur Einspritzdüse übertragen.
Bekannt ist dieses System bereits aus der Nutzfahrzeugindustrie. Pumpe-Düse-Motoren arbeiten bei Nennleistung mit einem Druck von bis zu 2050 bar, der lange Zeit den höchstmögliche Druck im PKW-Dieselmotoren-Bau war. Entsprechend verbesserten sich die Wirkungsgrade und Verbrauchswerte. So ist der 3Liter Lupo von VW und auch das 1-Liter Fahrzeug mit einem solchen System ausgestattet. Die Wirkungsgrade dieser Motoren liegen beim Dreilliter-Auto bei 45%. VW erhoffte sich von dieser Technik den großen Durchbruch, der jedoch nicht gelang, da das System sehr geringe Fertigungstoleranzen erfordert. Entsprechend teuer ist ein solcher Motor. Da der Volkswagen-Konzern jedoch einen hohen Anteil von Firmenfahrzeugen verkauft, bedeutete die Pumpe-Düse-Technik einen gewissen Wettbewerbsvorteil beim Verbrauch. Dieser Motorentyp findet auch heute noch in den meisten Konzernmodellen Verwendung, läuft aber schrittweise bis zum Jahr 2010 aus.
TDI der dritten Generation mit Common-Rail Technik
Als TDI der dritten Generation sind die Direkteinspitzer mit Common-Rail-Technik zu sehen. Als erster Motor mit dieser Technik war 2001 ein V8-Dieselmotor im Audi A8 ausgestattet. Hier wollte man aus Komfortgründen kein Pumpe-Düse-Einspritzsystem verwenden. Letztendlich erwies sich die Common-Rail-Technologie, wie sie schon seit 1997 bereits bei zahlreichen anderen Herstellern eingesetzt wird, als deutlich günstiger und komfortabler.
Die beherrschbaren Einspritzdrücke von Common-Rail-Systemen liegen heute bereits bei 2000 bar, sodass kein wesentlicher Verbrauchsvorteil mehr für die Pumpe-Düse-Fahrzeuge besteht. Außerdem ist die Produktion von Common-Rail-Systemen bei so hohen Stückzahlen angelangt, so dass auch ein deutlicher Kostenvorteil damit verbunden ist, speziell im Vergleich zur aufwendigen Pumpe-Düse-Technik. Allgemein weisen Common-Rail Systeme einen einfachen Aufbau mit wenigen Komponenten auf, der im Prinzip einer alten LH-Jetronik Benzineinspitzung aus den 80er Jahren ähnelt.
Die Bedeutung der eingefärbten Buchstaben im TDI-Schriftzug
Die VW-TDI-Motoren weisen eine Besonderheit in der Gestaltung des Typenschriftzuges auf. So gab es ab 1996 eine auf 110 PS leistungsgesteigerte Variante des 90-PS-TDI der ersten Generation. Dieser wies erstmals einen leitschaufel-verstellbaren VTG-Lader, eine andere Motorsoftware sowie verstärkte Pleuel und Kolben auf. Solche Fahrzeuge wurden mit einem roten I im Schriftzug versehen. Später kamen die Pumpe-Düse-Motoren mit rotem D und I dazu. Beim Golf IV TDI-Pumpe Düse mit 150PS (Kennbuchstabe unteranderem ARL) wurde ein komplett roter Schriftzug verwendet. Die kleineren TDI-Pumpe-Düse-Motoren hatten wieder ein silbernes TD und lediglich ein rotes I in Typenbezeichnung, so wie der erste 110-PS-TDI.
Ein Rückschluss vom Schriftzug auf den Motor ist also nur in Kenntnis des Modelljahres möglich. Das blaue I ist oft auf Transportern zu sehen und deutet auf einen besonders sparsamen, kleineren TDI hin. Das grüne I ist beim 3L-Lupo zu finden.