Audi S4 /Audi S6 Modell C4 Basismotor 2,2l 20V Turbo MKB: AAN

 

 

Wie alles begann:

 

Angefangen hat alles mit einem Restposten an Kubelwellen der Fa. Oettinger, die ich mit einem Kollegen gekauft habe. Es handelte sich um die aus Chrom Molybdänstahl gefertigte Kurbelwelle mit einem Hub von 94,5mm (Serie 86,4). Die Besonderheit dieser Welle ist, dass sie die Pleuelzapfen der ersten 5 Zylindergeneration hat (46mm), die sind etwas kleiner als die der 2. Generation (ca.47mm).

Nun gut jetzt hatten wir diese schönen und schweren Kurbelwellen und ich durfte mir nun Gedanken machen, wie  diese Kurbelwellen zum Einsatz kommen können. Eine interessante Herausforderung, denn weder Kolben noch passende Pleuel oder Lagerschalen zum Adaptieren von neuerenPleuels, die Oettinger vor Jahren im Programm hatte, gab es jetzt jedoch nicht mehr.

 

Dennoch stand fest es geht nach vorn und sie werden sich drehen. Als Motortypen wollten ich dann 2 oder 4 Ventiler Saugmotoren bauen. Mit einem Hub von 94,5, und einer Bohrung von 82,5mm wäre ein Gesamthubraum von 2524 cm³ entstanden. Mit so einem Hubraum und einer min Verdichtung von 10:1 wäre schon ein schicker Motor entstanden. Der sowohl Leistung als auch über ein sattes Drehmoment verfügen würde.

 

Aber es stellt sich die Frage, wie haltbar würden die Motoren sein. Um diese Frage beantworten zu können wollte ich es unter Bedingungen testen die ein Saugmotor nie erreichen würde. Also stand fest es wird ein Turbo, als Versuchsträger fiel mir dann gleich ein C4  S4 Automatik ins Auge, so rein Zufällig. Dieses Fahrzeug verfügte auch über eine LPG Gasanlage, womit die ganze Sache noch interessanter wurde.

Und schon wieder stellten sich neue Fragen, wie wird dieses Konzept als  2,5l mit Automatik, Allrad und Gasanlage laufen? Wie würde der Verbrauch aussehen und wie ist der Wagen überhaupt fahrbar, wie würde er laufen wenn er einem schweren Anhänger ziehen muss? Läuft er leiser weil die Kurbelwelle schwerer ist? Geht der Verbrauch runter weil der Hub größer ist? Kann man den Kick Down Schalter ausbauen weil er auch so gut genug durchzieht? Merkt man überhaupt noch das es ein Turbomotor ist?  Ich war mir sicher, dass es ein schicker Motor wird der einem  Freude machen wird.

 

Bild: 1

 

 

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Netter Gedanke, ich habe dann bei Oettinger angerufen und gefragt, ob es irgendwelche Erfahrungen mit dieser Kurbelwelle und einen 20V Turbo Konzept geben würde. Daraufhin sagte man mir, dass es nur einen Test mit einem WR (Audi Quattro) gegeben hat aber nie mit einem 20V Turbo. Man könnte mir auch nicht sagen, ob das funktioniert. Ok, dass reichte mir dann auch als Info.

Ich war überzeugt, dass diese Kurbelwelle mehr kann als sie bis jetzt zeigen durfte. Also war die Entscheidung gefallen einen 2,5L 20V Turbo zu bauen. Und jetzt ging es ans Eingemachte, denn jetzt gab es wieder sehr viele Fragen, die zu beantwortet waren.

Die Grundsatzfragen waren:

Welche Eigenschaften soll dieser Motor später haben?

Wie konstruiere ich diesen Motor und welche Kompromisse kann ich  akzeptieren?

Was darf dieser Motor kosten?

 

 

Nun ging es ans Eingemachte und die erste Frage die sich gleich stellte, welchen Motorblock verwende ich jetzt, den Serien AAN- Block oder den 5 Zyl. TDi-Block? Beide Blöcke haben ihre Vorteile. Nach einigem hin und her habe ich mich für den AAN-Block entschieden. Es standen auch die Kosten und der Einbauaufwand im Vordergrund. Hinzu kam, dass ich gern, soweit es möglich war, alle Serienanbauteile weiter verwenden wollte. Auch der Wartungs- und Instandsetzungsaufwand sollte gering bleiben, so dass der Wagen auch woanders ohne Probleme hätte instandgesetzt werden können. Schließlich kann ja immer mal etwas kaputt gehen.  

Der AAN-Block hat auch schon ab Werk im Kurbelgehäuse Aussparungen, die einen Freilauf der Oettinger Kurbelwelle garantieren. Somit entfielen schon einmal die aufwändigen Fräßarbeiten, die zugleich auch den Block schwächen würden.

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Das Foto zeigt sehr schön diese Vertiefungen. Auf dem nächsten Bild

Bild: 5

 

 

sind die beiden Kurbelwellen zu sehen. Oben ist die Serien Kurbelwelle und unten die von Oettinger. Allein die Optik zeigt schon, dass die Oettinger Kurbelwelle sehr massiv gebaut ist. Auf den folgenden zwei Bildern sind beide Kurbelwellen im Block zu sehen.

Bild: 6

 

Bild: 7

 

Nun kam ein weiterer Punkt, der mir sehr viel Kopfschmerzen bereitete:

Wie löse ich das Problem mit den Kolben und den Pleuel? Sollte ich nur für einen Motor extra Pleuel anfertigen lassen oder gibt es andere Möglichkeiten. Die Kosten schienen schon hier langsam aus dem Ruder zu laufen, denn wirklich sicheres Material war für diese kleine Stückzahl einfach zu teuer. Und was ist, wenn etwas nicht passt, was dann? Ich informierte mich dann bei verschiedenen Fachleuten und entschied mich für Teile aus dem Originalersatzteilbaukasten, die für dieses Motorkonzept verändert zum Einsatz kommen sollten.  Die Pleuel, die original für den 46ger Pleuelzapfen waren, wurden leicht bearbeitet.

Mit den Kolben sah es schon anders aus. Sie stellen eine echte Herausforderung dar, denn sie mussten gleich mehrere Anforderungen erfüllen. Zum Einen durften sie wegen des großen Hubs nicht zu lang unterhalb des Kolbenbolzen sein, denn mit den kurzen Pleuel und dem großen Hub war nicht mehr viel Platz im UT bis zu den Gegengewichten der Pleuelzapfen und zum Anderen war der Platz nach oben auch begrenzt.

 

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Und nicht nur das, es sollte auch noch ein besonderer Brennraum geschaffen werden, mit dem eine bestimmte Verdichtung umgesetzt werden sollte, auch der Gasbetrieb musste  berücksichtig werden. Weil es im Gasbetrieb zu anderen Verdichtung- und Verbrennungstemperaturen kommt, sollte der Kolben kritische Bereiche der Kopfdichtung  abdecken.  Es entstand ein Kolben, der weit aus dem Block durch die Kopfdichtung bis in den Zylinderkopf ragte. Das war nicht so einfach denn auch der Zylinderkopf musste jetzt Exakt den Rundungen des Kolbens angepasst werden. Hinzu kann das die Platzverhältnisse sich mit zunehmender Temperatur im Brennraum verändern denn wo im kalten Zustand noch Platz ist, kann es im warmen Zustand zu eng werden. Auch war zu beachten, dass der Kolben bei hohen Drehzahlen einen andern Weg beschreitet als wenn man den Motor von Hand dreht. Das haben Versuche gezeigt. Das alles war bei der Bearbeitung des Kolbens zu berücksichtigt. So wurde der Kolben und sein Umfeld Stück für Stück angepasst, als der erste Kolben fertig war wurden die anderen nach seinem Vorbild bearbeitet. Mein Ziel war es die Verbrennung Central in die Brennraummulde und weg von den Kritischen Zonen zu legen. Ein weiterer Punkt war der, dass dem Kolben so wenig wie möglich abgenommen werden sollte, so das eine Optimale und standfeste Führung in den Zylindern sicher gestellt war. Denn diese musste mit dem deutlich größeren Hub und dem kürzeren Pleuel deutlich größere Seitenkräfte aufnehmen.

 

Hier nun ein paar Bilder.

Als die Kolben ihre Grundform erhalten hatten, wurden sie in den Motorblock eingebaut jetzt konnte ich zum ersten Mal sehen ob wirklich alles passt. Die Ventiltaschen sind hier noch nicht vorhanden.

 

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