Der Kommentar der fassungslosen Konkurrenten:

"a Bulletproof engine "

53 Siege in 67 Rennen ohne einen einzigen Ausfall wegen eines Motorschadens stellen eine einzigartige und bislang unerreichte Erfolgsserie dar.
Worauf ist nun der Erfolg dieses V8 FSI Biturbomotors begründet?
Ein Erfolgsgeheimnis ist sicherlich die einfache, klare und gussgerechte Konstruktion der Bauteile. Bereits in einer sehr frühen Phase wurden die entsprechenden Modellbauer und Gießer mit ihrer Erfahrung in die Konstruktion mit einbezogen,
um hier Defizite von Anfang an zu vermeiden.

Dennoch, und das ist sicher ein weiterer Grund für den Erfolg, wurden viele Funktionen in die Gussteile integriert. Damit wurden viele typische Schwachstellen von Rennmotoren wie z. B. außenliegende öl- und Wasserleitungen mit ihren Anschlussstellen vermieden.
Das Grundkonzept des Motors wurde auch durch seine
Integration ins Fahrzeug mitbestimmt.
Der Motor im R8 ist volltragend, d. h. alle Kräfte, die auf die Achsen wirken, werden durch den Motor geleitet. An der Stirnseite ist er über acht Stehbolzen starr mit dem Monocoque aus CFK verbunden. Auf der Kuppungsseite erfolgt der Verbund mit dem
öltank aus Magnesium über acht und mit dem anschließenden
Getriebegehäuse über sechs Stehbolzen. Die bewegten Teile des Triebwerkes sind untereinander durch Zahnräder verbunden. Dieser Zahnradtrieb und die vom Fahrzeug eingeleiteten Kräfte erfordern eine sehr hohe Steifigkeit des Triebwerks und seiner Haupt-komponenten, auf die nun im Folgenden detailliert eingegangen werden soll. 

2.1 Zylinderkopf

Die Zylinderköpfe werden aus einem einzigen Rohteil auf Umschlag gefertigt. Damit wurden einerseits die
Erstellungs- und Änderungskosten, andererseits der Zeitbedarf für €nderungen drastisch reduziert. Der Kopf ist einteilig
aufgebaut. Die Kerzendome sind mit einer längslaufenden
Wand verbunden, die bis auf die Brennraumplatte hinunterreicht.
Die vier Ventile, die einen Ventilwinkel von 25¡ einschließen, werden über Tassenstößel von den beiden obenliegenden Nockenwellen betätigt. Bereits bei der Konzeption der Köpfe
wurde der intensiven Kühlung der Brennraumplatte besondere
Aufmerksamkeit geschenkt.
Hier wurde mit Hilfe von CFD-Berechnung eine absolut stabile Kühlung sichergestellt. Diese wurde im Rahmen der Integration der Einspritzdüse für die FSH I-Technologie weiter optimiert. Damit ist es möglich, mit 98 Oktan Superplus Tankstellenkraftstoff eine Verdichtung von 1:12.2 zu realisieren. Bei der Auslegung des Zylinderkopfes wurde ebenso schon die Verwendung der FSI Einspritzdüse untersucht. Der Kopf wurde dann, mit der Einführung der FSI-Technologie für 2001, mit geringem Aufwand geändert In den Zylinderkopf integriert sind, neben dem ölversorgungskanal für die Schmierung der Nockenwellen und Tassenstößel, auch ein Steuerventil, das die ölversorgung des Turboladers sicherstellt.
Der Gussdieser Köpfe erfolgt bei der Audi Tochter Cosworth Technology im gleichnamigen Niederdruck-Sandguß-Verfahren.
Als Gusslegierung findet die G-AlSi 7 Mg-wa.Verwendung.
Die Sicherstellung der Qualität erfolgt durch fertigungsbegleitendes Durchleuchten mit Röntgen und Computertomographie.

2.2 Zylinderkopfhaube

Der Zylinderkopf wird von einer Zylinderkopfhaube abgeschlos-sen, die an ihrer Vorderseite zwei Aufnahmen für die bereits erwähnten Stehbolzen trägt. Die eingeleiteten Kräfte werden über je 4 Stehbolzen je Nocken-wellenlagerbrücke in den Zylinderkopf eingeleitet. Die obere Hälfte der Nockenwellen-lagerung ist in diese Haube eingegossen und wird konsequenterweise bei der
Herstellung im ZSB bearbeitet. Als Gießverfahren wurde
hier ein Feinguß nach dem Hero - Verfahren der Fa. Tital mit Wachskern gewählt, um der komplizierten Struktur der Anschraubung Rechnung zu tragen. Damit verbunden war das Ziel möglichst geringe Wand-stärken (minimal 2 mm) und hohe Festigkeitswerte durch gerichtete Erstarrung zu realisieren. Das geringe Gewicht muß realisiert werden, um den Schwerpunkt des Motors so tief wie möglich zu halten.
Als Gusslegierung wurde die G-AlSi7 Mg wa. gewählt. Eine weitere Behandlung des Gussteils war nicht erforderlich. Die Oberfläche wird pulverbeschichtet, um auch den optischen Anforderungen Rechnung zu tragen.
Im Fahrzeug allerdings ist der Blick auf dieses Teil durch die zahlreichen darüberliegenden Elektronikelemente weitgehend verdeckt.
Die Hochdruckbenzin-pumpen sind jeweils an der Rückseite
ange-flanscht und werden von der Einlassnockenwelle angetrieben. Sie stammen aus dem Konzernregal und waren
für den Einsatz an VW FSI-Motoren vorgesehen.

2.3 Zylinderkurbelgehäuse

Das Zylinderkurbelgehäuse ist, der Philosophie der gesamten
Konstruktion folgend, als "closed deck"- Gehäuse ausgeführt.
Damit wird zum einen ein sehr stabiles Bauteil erzeugt, zum
anderen ist damit auch der hohen Beanspruchung im Bereich der
Zylinderkopfdichtung Rechnung getragen.
Die Zylinder sind analog zu den Audi-Serienteilen
zusammengegossen und tragen so zusätzlich zur Gesamtsteifigkeit bei. Das Gussteil wird im Niederdruck
Sandgussverfahren gegossen. Als Legierung findet auch hier
die G-AlSi7Mg wa Verwendung. Die hohe Komplexität zeigt sich in der Verwendung von 20 Kernkästen, die für dieses Gussteil erforderlich sind.
Bei einem Zylinderabstand von 93 mm wurden
Zylinderbohrungen zwischen 85 und 87 mm (Bentley 4.0 l) realisiert.
Die Zylinder sind mit Nikasil im Flutverfahren
beschichtet. Die dazu erforderliche Gussqualität in der Laufbuchse stellte eine besondere Herausforderung an den Gießer dar. Es war eine besonders intensive Gussteilentwicklung unter Zuhilfenahme der Gusssimulation für die Erzielung der sehr guten Gussqualität erforderlich.
Eine Substitution des Aluminiumwerkstoffs durch die
Magnesiumlegierung WE 43 wurde ebenso erprobt.
Die gewonnenen Erkenntnisse sind ermutigend in Hinsicht auf die Verwendung von Nikasil als Laufbahnbeschichtung

Bild Gußsimulation Honsel (2003)

für diese Legierung. Die hohe Belastung des Gehäuses macht allerdings eine weitgehende €nderung der Konstrukion erforderlich. Die Umströmung der Zylinderbuchsen durch das Kühlwasser kann jeweils an der Stirnseite der äußeren Zylinder über Stifte eingestellt werden.
Der gesamte Kühlwasserfluss wurde ebenso wie der des Zylinderkopfs mit CFD-Berechnungen optimiert.
Der Wasserkreislauf entspricht einer Schleife in Form einer acht wobei der öl/Wasser- Wärmetauscher den Schnittpunkt darstellt. Damit wurde sichergestellt, dass das System auch bei Leistungsabfall einzelner Komponenten weit gehend funktionsfähig bleibt. Im ãV Ò des Kurbelgehäuses laufen alle eingegossenen Wasserleitungen und ölleitungen in einem Wasser/öl-Wärmetauscher zusammen. In diesem wird sowohl das Motoröl als auch das Getriebeöl konstant auf dem erforderlichen Temperaturniveau gehalten.
Darunter im V befinden sich Druckölgalerien, die sowohl die Lagerstellen als auch die zwei Kolbenspritzdüsen/ Zylinder mit öl versorgen.
Die Galerien zur Kolbenkühlung werden über ein Ventil unterhalb eines frei wählbaren minimalen öldrucks abgeschaltet, um die Betriebssicherheit des Kurbeltriebs unter allen Umständen sicherzustellen. Am vorderen Ende, analog zu den Zylinderköpfen befindet sich der Zahnradschacht, ebenfalls einteilig, in dem die Zwischenräder für den Nockenwellenantrieb gelagert sind.
In der versetzten Zylinderbank 1 bis 4 ist der Hauptdruckölkanal stirnseitig eingegossen.
Ein weiterer ölkanal befindet sich am kupplungsseitigen Ende.
Durch diesen wird das aus dem Kurbelgehäuse abgesaugte öl
zum öltank befördert. Der Kurbelraum ist in vier separate Kammern unterteilt, deren Wände von fünf massiven Lagerstühlen gebildet werden. Diese bilden die obere Hälfte der Kurbelwellenlagerung.

2.4 Leiterrahmen

Den unteren Teil der Kurbelwellenlagerung bildet der Leiterrahmen, der gleichzeitig auch das Kurbelgehäuse nach unten abschließt. Dieser ist das im Motor/Fahrzeug-verbund
am höchsten belastetete Bauteil. Aufgrund seiner Komplexität
und auch um höchste Festigkeit zu erzielen, ist er als Feingussteil
nach dem Thyssen Sofia-Verfahren mit gerichteter Erstarrung
gegossen. Auch hier war zur Realisierung ein kom-plexes Werkzeug sowie die Verwendung von wasserlöslichen Kernen er-forderlich. Dies erlaubt zum einen geringe Wandstärken bis zu 1,8 mm, zum anderen können viele Oberflächen aufgrund der hohen Gussqualität unbearbeitet bleiben. Als Legierung kommt
die G-AlSi7Mg wa. zum Einsatz.

Der Leiterrahmen wird über acht Stiftschrauben in den Lagerstühlen mit dem Kurbelgehäuse verschraubt und am Rand zusätzlich über Schrauben abgedichtet. Die Bearbeitung erfolgt als ZSB mit dem Zylinderkurbel-gehäuse.
Nur so können die engen Toleranzen für den Zahnradantrieb der Nebenaggregate sichergestellt werden. Zwischen den Zahnrädern befinden sich vier Anschraubpunkte zum Monocoque. Links und rechts davon befinden sich die öl- und Wasserpumpen, auf die noch gesondert eingegangen wird.

Seitlich der Pleuelgeige sind 2 ölsammelschächte angeordnet, in
denen das vom Kurbeltrieb weggeschleuderte öl abgesondert und
anschließend von den Saugpumpen in den öltank befördert wird.
Die zuverlässige Funktion der ölabscheidung aus dem Kurbelraum
auch bei Längs- und Querbeschleunigungen bis zu 3 G ist
unabdingbare Voraussetzung für die Haltbarkeit und die Leistungsentwicklung des Motors.
Diese Schächte bilden durch ihr speziell ausgebildetes Profil außerdem die Holme der Leiter. An der Rückseite des Zahnradschachts sind an beiden Motorseiten des Leiterrahmens die öl-und Wasserpumpen angeordnet. Sie werden über Zahnräder angetrieben und über je vier lange Passsstehbolzen präzise angeordnet und befestigt.

2.5 Nebenaggregate links

Auf der in Fahrtrichtung linken Seite befinden sich zwei Zahnradsaug-pumpen. Sie haben die Aufgabe, das öl aus dem Kurbelraum, aus dem Zylinderküpfen 5 bis 8 sowie aus dem Turbo-lader links abzu-saugen. Die Pumpen-gehäuse sind aus Mg Guss WE43 mit einer Beschichtung gegen Oxidation versehen. In diesen Gehäusen laufen jeweils zwei Zahnradpaare, deren Breite die Pumpleistung bestimmt. Angeschlossen an diese Pumpen ist das Zwischengetriebe für die Wasserpumpe, die unmittelbar dahinter angeflanscht ist. Das Gehäuse des Zwischengetriebes besteht ebenfalls aus der Mg- Legierung WE43. Das Gehäuse der Wasserpumpe besteht aus G-AlSi10 Mg wa. Durch die unterschiedlichen †bersetzungen von öl-und Wasserpumpen ist sichergestellt, dassjede Pumpenart in dem für sie optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann. Damit besteht zusätzlich auch die Möglichkeit, innerhalb einer bestimmten Bandbreite auf geänderte Bedingungen reagieren zu können, ohne konstruktive €nderungen vornehmen zu müssen.

2.6 Nebenaggregate rechts

In Fahrtrichtung rechts ist prinzipiell die gleiche Anordnung zu erkennen.
Hier sind drei Saugpumpen mit dem bereits beschrie-benen Getriebegehäuse
und der Wasserpumpe kombiniert.
Vor dieser Einheit ist hier allerdings die Druckölpumpe angebaut.
Sie fördert aus dem hinter dem Motor liegenden Öltank das öl und erzeugt den not-wendigen öldruck für alle Drehzahlbereiche des Motors. Die Kontrolle dieses Drucks wird über das integrierte Druckhalteventil gewährleistet. Von dort wird das Drucköl durch den am Leiterrahmen befestigten ölfilter über eine
einge-gossene Leitung im Zylinderkubelhehäuse
zum bereits erwähnten öl/Wasser-Wärmetauscher geleitet
Auch das Gehäuse dieser Pumpe besteht aus der
bereit genannten Mg-Legierung.
Im Verlauf eines Le Mans-Rennens muss diese Pumpe mehr als 100 000l öl fördern und dabei einen öldruck zwischen 4 und 6 bar zuverlässig darstellen. Die Saugstufen haben etwa das drei-fache Volumen (öl-Luft) umzusetzen.

3. Zusammenfassung und Ausblick

Der Motor des R8 ist trotz seiner beispiellosen Erfolgsserie kein Mysterium, sondern das Ergebnis einer guten Ingenieurarbeit. Die im Motor verwendeten Werkstoffe können Sie auch in Serienmotoren finden. Audi
war und ist immer bestrebt, trotz des absoluten Willens zum Erfolg, technische Lösungen zu finden, die früher oder später unseren Kunden zu Gute kommen. Oder aber Serienlösungen, und hierzu zählen auch die Legierungen, im harten Wettbewerb auf ihre Eignung zu testen. Wir werden uns auch in Zukunft dieser Herausforderung stellen, um den Slogan von Audi sowohl für unsere Konkurrenten als auch für unsere Kunden immer wieder aufs Neue eindrucksvoll unter Beweis zu stellen:
                             
Vorsprung durch Technik 

Quellen     
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1)	Kotauschek,W.; Diel,H.; Baretzky U.; Ullrich W. Der Audi V8 FSI Biturbo für das 24 h Rennen in Le Mans 24. Wiener Motoren Symposium , 2003
2)	Ulrich Baretzky, Tomas Andor, Hartmut Diel and Wolfgang Ullrich The Direct Injection System of the 2001 Audi Turbo V8 Le Mans EnginesSAE Motorsports Engineering Conference, Indianapolis 2002