Bekannter Name, komplexe Technik: Der neue Audi R18

Der Name bleibt unverändert, doch die Technik ist komplett neu: Mit einem von Grund auf neu entwickelten Le-Mans-Prototyp (LMP1) peilt Audi in der Saison 2014 den dritten Titel in Folge in der Sportwagen-WM FIA WEC und den 13. Erfolg bei den 24 Stunden von Le Mans an. Der Audi R18 e-tron quattro des Modelljahres 2014 ist der komplexeste Rennwagen, den Audi je gebaut hat. Auf den ersten Blick wirkt der neue Hybrid-Sportwagen wie eine  Weiterentwicklung des bisherigen R18. Das neue LMP1-Reglement, das 2014 in Kraft tritt, sorgte jedoch dafür, dass Audi Sport faktisch jedes Bauteil neu entwickelt hat.

«Der nächste Audi R18 e-tron quattro steht für eine völlig neue Generation von Le-Mans-Prototypen», erklärt Audi-Motorsportchef Dr. Wolfgang Ullrich. «Das LMP1-Reglement hat sich in seinen Prinzipien grundsätzlich verändert. Es geht darum, mit viel weniger Energie ähnlich schnelle Rundenzeiten zu erzielen wie bisher. Aus weniger mehr machen: ein zukunftsweisender Ansatz.»

Chris Reinke, Leiter LMP bei Audi Sport, spricht von einer «gedanklichen Revolution». «Eine im Motorsport grundlegende Herangehensweise wird aufgegeben. Statt Leistung wird die eingesetzte Energie begrenzt – das entspricht dem Zeitgeist und öffnet den Ingenieuren große technische Freiheiten. Wir werden 2014 in Le Mans höchst unterschiedliche Konzepte am Start sehen.»

Die Konfiguration des neuen Audi R18 e-tron quattro wurde in den Grundzügen bereits 2012 festgelegt und Ende des vergangenen Jahres begann die Konstruktion aller Einzelteile. Sein Roll-out absolvierte der neue LMP1-Sportwagen im September, seitdem wird der jüngste R18 auf der Rennstrecke erprobt.

Im neuen Technischen Reglement wurden viele prinzipielle Definitionen, die den Antrieb, die Karosseriemaße, die Sicherheit und die Aerodynamik betreffen, grundlegend neu bestimmt. Audi Sport setzt beim neuen R18 auf ein ähnliches Konzept wie bisher – allerdings mit einigen innovativen Detaillösungen und einem zusätzlichen Hybrid-System.

Neue Wege bei Antrieb und Energiemanagement

Noch nie ist ein Rennwagen so komplex angetrieben worden wie der neue LMP1-Sportwagen von Audi. Im Grundsatz unverändert, aber weiterentwickelt ist der 3,7-Liter-Turbo-Diesel, der einen entscheidenden Anteil dazu leistet, die strikten Energievorgaben des Reglements einzuhalten. Der neue R18 muss mit bis zu 30 Prozent weniger Kraftstoff auskommen als sein Vorgänger.

Neben dem Verbrennungsmotor sind erstmals zwei Hybrid-Systeme in das Antriebskonzept integriert. Wie schon zuvor wird beim Bremsen durch eine Motor-Generator-Unit (MGU) kinetische Energie an der Vorderachse zurückgewonnen, die in einen Drehmassenspeicher fließt. Erstmals ist zudem der Turbolader des Verbrennungsmotors an eine E-Maschine gekoppelt. Durch sie lässt sich die Hitzeenergie des Abgasstroms in elektrische Energie verwandeln – beispielsweise beim Erreichen der Ladedruckgrenze. Auch diese Energie fließt in den Drehmassenspeicher. Je nach Betriebsstrategie kann die gespeicherte Energie beim Beschleunigen wieder an die MGU an der Vorderachse zurückfließen, aber auch an den neuartigen E-Turbolader.

Die gesamte Auslegung dieser Systeme und ihre direkte Auswirkung auf die Motor- und Antriebssteuerung erfordern hochkomplexe Abstimmungsarbeiten. Audi Sport hat dies zunächst theoretisch analysiert und simuliert und die Technik anschließend auf Prüfständen und seit Oktober auch auf der Rennstrecke erprobt. Die Optionen für die Fahrer und Techniker sind dabei umfangreicher als je zuvor.

Deutlich geänderte Bedingungen für die Aerodynamiker

Neue Freiheiten, zugleich größere Einschränkungen – diese wenigen Worte fassen die neuen Rahmenbedingungen für die Aerodynamik zusammen. Einige Beispiele: Die zehn Zentimeter schmalere Karosserie der neuen LMP1-Sportwagen bedeutet, dass die Stirnfläche des R18 mathematisch kleiner wird – ein Vorteil. Die Karosserie beherbergt schmalere Räder, was wiederum den Luftwiderstand verringert. Dem stehen andere Neuerungen gegenüber, die aerodynamisch keine Pluspunkte erbringen: Der Rennwagen muss mit 1.050 Millimetern nun 20 Millimeter höher sein als zuvor, ebenso sind größere Cockpitdimensionen vorgeschrieben. Mit der geringeren Gesamtbreite des Autos wird auch der Unterboden schmaler, zudem ist er im Bereich der Ausschnitte für die Vorderräder ganz anders geformt. Dadurch wird die Fläche kleiner, die Abtrieb erzeugen kann. Bei der Gestaltung des Vorderwagens genießen die Ingenieure neue Freiheiten. Statt eines Diffusors darf erstmals ein echter vorderer Flügel mit Flap zum Einsatz kommen. Das verspricht aerodynamische Vorteile und günstigere Kosten, denn diese Karosseriepartie lässt sich künftig leichter an die verschiedenen Strecken anpassen. Bisher mussten unterschiedliche Karosseriegruppen gefertigt werden.

Eingeschränkt wiederum wurden die aerodynamischen Freiheiten an der Heckpartie: Die Nutzung des Abgases im Bereich des hinteren Diffusors - der «angeblasene Diffusor» -  wie beim Audi R18 e-tron quattro des Modelljahres 2013 ist künftig verboten.

Sicherheit weiter verbessert

Verbessert wurde durch neue Vorgaben im Reglement die Sicherheit. Das Monocoque muss künftig höheren Lasten standhalten. Zugleich ist es in bestimmten Bereichen mit zusätzlichen Gewebelagen verstärkt, die nur schwer stoßweise durchdrungen werden können. Dies verringert die Gefahr, dass bei Unfällen spitze Gegenstände eindringen.

Erstmals sind Radhalteseile vorgeschrieben, welche die äußeren Baugruppen der vorderen Radaufhängungen mit dem Monocoque und die der hinteren mit der Chassisstruktur verbinden. Jedes der beiden vorgeschriebenen Seile pro Rad kann Kräfte von 90 KN aushalten – das entspricht einer Gewichtskraft von neun Tonnen. Neu ist auch eine Struktur aus CFK hinter dem Getriebe – der sogenannte «Crasher», der bei einem Unfall Energie absorbiert.

Auch hier wird den Audi-Ingenieuren einiges abverlangt: All diese Neuerungen erhöhen das Gewicht, hinzu kommt das zweite Hybrid-System. Der bisherige Le-Mans-Prototyp von Audi wog 915 Kilogramm. Künftig aber darf das Gewicht auf 870 Kilogramm abgesenkt werden.

Eine Vielzahl weiterer Innovationen – etwa bei der Sicht und der Ergonomie im Innenraum – zeichnen den neuen Audi R18 e-tron quattro aus, der am 20. April 2014 beim 6-Stunden-Rennen in Silverstone (Großbritannien) seine Rennpremiere feiern wird. Saisonhöhepunkt der FIA-Langstrecken-Weltmeisterschaft WEC sind die 24 Stunden von Le Mans am 14./15. Juni 2014.