Anatomi af en stor maskine

Samtale med Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter om den nye 911

911 er en drømmebil for mange. Vi mødes igen med lederen af ​​Porsches motorafdeling for at fortælle os om de omskiftelser, som virksomhedens udviklingsteams måtte stå over for, da de lavede en model. De følgende linjer er dedikeret til teknologien i den nye 992.

At trække dækslets udløserhåndtag over motoren kan være vildledende. Efter et tøvende blik indser du, at det, der formodes at være et låg, faktisk er et panel, der er mindre end bagspoileren, hvorunder du kan se, hvad der ligner en plastikbalje med to blæsere installeret. Deres funktion er klar, men deres udseende har en anden effekt - det fremkalder luftkølede modeller med deres blæsercentrerede blæser omgivet af højspændingskabler.

450. Dette tal udtrykker hestekræfterne i den nye generation 4 Carrera S og Carrera 992S 1986-liters bi-turbo-seks-cylindret flad-seks motor og vækker umiddelbart andre associationer - denne super Porsche fra 959 kaldet 450, som også ydede 33 hk . Med. En god anledning til at sammenligne og udtrykke udviklingen af ​​teknologi inden for forbrændingsmotorer med samme mærke. Men hvis 959'eren for XNUMX år siden var den højeste og endda eksotiske form for teknisk formåen, er en motor med tilsvarende kraft i dag drevet af de førnævnte versioner af Carrera S, som er lavere i mærkehierarkiet.

Vores ligheder strækker sig også til slagvolumen, som er meget tæt på - 2848's 3cc versus 959'erens 2981cc. 3'erens motor er et sandt teknologisk mesterværk for sin tid, med kompleks kombineret køling. Cylindrene køles af en kraftig blæser, mens hovederne er afhængige af et 992L vandkølesystem. Medvirkende til varmeafgivelsen er der naturligvis, som med alle Porsche "luft"-motorer, et oliekølersmøresystem, der hverken kan rumme. ikke mere og ikke mindre end 959 liter olie. På grund af modellens arkitektur med bagmotor og forreste radiatorer er 25 således omgivet af rørledninger, der danner et fælles cirkulationssystem.

I denne henseende har der ikke ændret sig meget i dag. 911 Carrera 4S, der kan betragtes som en nær slægtning til 959 takket være den dobbelte transmission, er ikke afhængig af en kraftig blæser, men køler i stedet og rummer 28,6 liter væske, mens smøresystemet kræver 11,3 liter. smør.

Imidlertid har arkitekturen, som inkluderer et vandret arrangement på seks cylindre, ikke desto mindre en anden vigtig indikator for ligheden mellem begge motorer - pålidelighed. Faktisk er dette typisk for alle virksomhedens boxercykler, som ikke vil annullere garantien, når de køres på banen. For Porsche har samspillet mellem bevægelige motorkomponenter, henholdsvis friktionen i området af stempelringene, stemplet, cylinderen såvel som i lejerne af krumtapakslen og timingmekanismen, altid været af afgørende betydning.

Turbiner af forskellig art

I begge modeller er turboladere placeret på begge sider af cylinderbankerne, men i 959'eren blev der bygget et kaskadetanksystem, som forblev en hvid svale i teknologihistorien. Kombinationen af ​​en lille og stor turbolader virker fristende og bruges i dag ofte i dieselmotorer, men egner sig ikke til benzinmotorer – på grund af den lille mængde gas ved lav belastning og omdrejninger, men ved høje temperaturer er den ikke så effektiv som en integreret. i direkte indsprøjtningsenheder med et højt kompressionsforhold af twin-jet turbiner kombineret med udstødningsmanifolder indbygget i hovederne. Om nødvendigt mekaniske (Volvo) eller elektriske (Mercedes) kompressorer. Til en vis grad ligger ovenstående årsager til grund for forskellene i ydeevne mellem 992- og 995-motorerne. Selvom Carrera 991S-motoren i modsætning til de større turboladede (stadig 4-generation) turboladede versioner har fast geometri wastegate-turboladere med et maksimalt påfyldningstryk på 1,2 ,530 bar, maksimalt drejningsmoment er 2300 Nm ved 450 o/min. Begge maskiner når en maksimal effekt på 6500 hk. ved 500 rpm, men på trods af at have en lille turbolader, er maksimalt drejningsmoment fra 959 Nm til 5500 kun tilgængeligt ved...33 rpm. Dette er virkelig et levende udtryk for teknologiens udvikling gennem disse XNUMX år.

Effektivitetsligning

Og alligevel, hvad forklarer disse forskelle? Svaret er en kombination af mange teknologiske faktorer. 992 drager fordel af en "kasse" motorarkitektur, hvor hver cylinderbank er fyldt med en enkelt turbolader. I den forbindelse kan det betragtes som summen af ​​to tre-cylindrede motorer, og det er en velkendt sag, at denne type motor er meget velegnet til turboladet udstyr på grund af den lange afstand af pulsationsbølgerne og manglen på interferens mellem dem. I straight-seks motorer kan gasserne fra hver af de tre cylindre ledes til en anden turbine eller til et andet dobbelt-turbinekredsløb, men på grund af afstanden mellem cylinderbankerne er kun den første løsning tilbage som en mulighed for seks -cylindrede boxermotorer. en billig, men mindre effektiv ordning med en). I kaskadeladningen af ​​959'eren oplader hver af de seks cylindre hver af turboladerne, når den kører.

Men det er kun en del af ligningen. 992-motoren har et 9,4 mm længere slagtilfælde (en forudsætning for højere drejningsmoment), da moderne højteknologiske materialer tillader, at trækkraften øges, når stempelhastigheden øges fra 14,5 til 16,6 m / s. ... Takket være direkte indsprøjtning (i en ny generation med piezoinjektorer til finere blanding), en kompleks forbrændingsproces, bankekontrol og trykluft afkølet til en lavere temperatur ved hjælp af moderne vandvarmevekslere (som også hjælper med at forkorte luftvejen til cylindrene), øges kompressionsforholdet til 10,2: 1. Ved at tilføje VarioCam-variabelt opladningssystem til den aktuelle ligning er denne forskel i motorydelse meget klarere.

Det er tid til at ændre ... og vende tilbage

Tre-liters Carrera-motoren er ikke kun meget forskellig fra sin fjerne forgænger, men også ret sofistikeret i forhold til sin donor, præsenteret relativt for nylig i 991. I princippet er en stigning i effekt og drejningsmoment med 30 enheder (fra 420 til 450 hk og fra 500 ). op til 530 Nm) synes let at opnå med en simpel softwareindstilling. Meget mere radikal var holdningen til Matthias Hofstetter, lederen af ​​Porsche-motorafdelingen, med hvem forfatteren af ​​denne linje havde en chance for at mødes for anden gang under præsentationen af ​​992.

Et interessant faktum, som du ikke finder i nogen presse, er, at den nye 911 oprindeligt er designet som en plug-in hybrid. For at gøre dette blev det forreste spor udvidet, og det var der, mellem forhjulene, at lithium-ion-batteriet skulle have været placeret. Den nyudviklede transmission med to koblinger og otte i stedet for syv gear har en øget husstørrelse mellem krumtapakslen og to sæt koblinger - cirka otte centimeter. Den skulle indeholde en "elektrisk skive", som Hofstetter kaldte motoren, sandsynligvis på grund af dens skivedesign. Så langt så godt, og i teorien ser det godt ud, især da det at flytte tyngdepunktet frem og ned vil have en gavnlig effekt på vægtfordelingen af ​​911'eren. I praksis reagerer bilen dog på sådanne ønsker på en meget ejendommelig måde vej. "De første (prototype) versioner af 992 havde en skarp acceleration," siger Matthias Hofstetter, "og vakte en rigtig sensation til højre." Den fine balance i modellen går dog ad helvede til, og 911'eren bliver ustabil og uforudsigelig i sving. Montering af motorer foran med drejningsmoment-vektor-evne kunne opveje manglerne til en vis grad, men det betyder en tilbagevenden til tegnebrættet og store nye designomkostninger. I hvert fald er det mere simple enmotorede hybridsystem blevet opgivet, et ret seriøst designarbejde er aflyst, og 911'eren er tilbage på kurs uden nogen el-assistenter. Indsatsen for at øge kraften og reducere forbruget er fokuseret på komponenter som motor, transmission og karrosseri.

I den øgede effekts navn er den nye version af motoren udstyret med større turboladere - henholdsvis tre millimeter (op til 48 mm) og fire millimeter (op til 55 mm) til turbine og kompressor. Dette gjorde det muligt at opnå et tryk på 1,2 bar på trods af de forhindringer, som det nye dieselpartikelfilter skabte. Positionen af ​​trykluftvarmevekslerne er også blevet ændret, idet de bevæger sig fra områder på ydersiden af ​​cylinderbankerne til et område i midten og over motoren. Dette forkorter luftvejen, forbedrer motorresponsen og reducerer pumpetab (hvilket var svært at opnå, hovedsagelig på grund af den konservative holdning hos folk ombord på Porsche over for så drastiske designændringer). Den nye konfiguration sætter scenen for en 10-graders reduktion i motorstyret luftstrøm, og dette sammen med piezo-injektorer, der skaber en tyndere luft-brændstofblanding, gør det muligt at øge kompressionsforholdet med en halv enhed til 10,2:1 ( det er et godt tidspunkt at nævne, at for at forhindre forudsætninger for detonation er 959'erens kompressionsforhold kun 8,3:1). For at udligne gassernes vej til turbinerne blev kredsløbet desuden ændret til et enkelt ved at flytte fra bunden til toppen. Således roterer møllerne i en anden retning, når de ses bagfra.

Ved hjælp af VarioCam-systemet med forskellige knastakselprofiler justerer Porsche-ingeniører bevægelsen af ​​de to indsugningsventiler på forskellige måder, som har forskellig delbelastning. Således begynder luften, der kommer ind i motoren, at "hvirvel", hvilket skaber turbulent bevægelse, både langs den lodrette akse (den såkaldte vortex) og vandret (salto). Dette hjælper med at forbedre forbrændingsprocessens kvalitet betydeligt, hvor flammefronten bevæger sig hurtigere og forbrændingen er mere effektiv. Ved fuld belastning udjævner slagtilfældet, fordi lufthastigheden er høj nok til, at en sådan løsning simpelthen ikke er nødvendig. Som et resultat siger Hofstätter, at forurenende stoffer i rågasemissionerne reduceres betydeligt med det resultat, at katalysatoren nu har meget mindre arbejde at gøre. Dermed stiger dens kilometertal til over 300 tusind kilometer. Desuden er den pågældende katalysator på grund af gassernes lavere temperatur ikke længere fremstillet af metalplade, men er en støbning, som igen reducerer modstanden mod strømmen af ​​gasser og i sig selv øger effektiviteten. Hele ”arkitektoniske ensemble”, inklusive partikelfilteret med integrerede ventiler, kræves for at skabe et 911 lydbillede, der er helt unikt.

Mere aluminium i sagen

Transmissionen er helt ny, nu med otte gear, som på grund af køreplanen er unik for 911 og ikke bruges i nogen model af mærket eller bekymringen. Det første gear er kortere end det foregående, og det ottende er længere end det forrige højeste syvende gear. De nye udvekslingsforhold giver også mulighed for et længere slutdrev, hvilket resulterer i en mere støjsvag motor og kører ved lavere hastigheder ved høje motorvejshastigheder.

Mere præcis transmission af drejningsmoment til forakslen er en forudsætning for forbedret køretøjsadfærd, og det skyldes det nye design af multipladekoblingen i frontdifferentialet. Hele enheden er vandkølet, forstærkede skiver og en hurtigere undslipning. Alt dette forbedrer ikke kun dynamikken, men også maskinens terrænevne, f.eks. Når du kører på sne.

Selvom den hovedsageligt bruger den nuværende 992-arkitektur, har den i praksis ændret sig betydeligt. Andelen af ​​stål i dette "multi-mix" design er reduceret fra 63 til 30 procent. Udenfor er store antikke stålpaneler blevet udskiftet med aluminiumsplader, hvilket kræver en ny tilgang til fastgørelse af dem. Andelen (ekstruderet aluminium) stiger markant i den understøttende del af kroppen. Som et resultat er torsionsmodstanden endnu bedre.

Tilføjet til den samlede effektivitetspakke er adaptiv kropsaerodynamik, der bruger forskellige strategier til at lede luft gennem bagspoileren og ind i åbninger foran forhjulene. Sidstnævnte er udstyret med aktive ventiler, der åbner afhængigt af køleenhedernes behov. Bagspoileren har også en anden rolle, idet den dirigerer luft, når det er nødvendigt for at forbedre motorkølingen og især intercoolerne. Og til alt dette skal vi selvfølgelig tilføje Porsches unikke bremser og chassis samt momentvektor og downhill med en aktiv krængningsstabilisator på bagakslen samt aktiv baghjulsstyring.

Tekst: Georgy Kolev

2020-08-30