Suuren koneen anatomia

Keskustelu Porschen moottoripäällikön Matthias Hofstätterin kanssa uudesta 911: stä

911 on monen unelma-auto. Tapaamme jälleen Porschen moottoriosaston johtajan kertoaksemme hankaluuksista, joita yrityksen kehitystiimit joutuivat kohtaamaan mallia luodessaan. Seuraavat rivit on omistettu uuden 992:n teknologialle.

Kannen vapautusvivun vetäminen moottorin päälle voi olla harhaanjohtavaa. Epäröivän vilkaisun jälkeen huomaa, että peitteenä oleva paneeli on itse asiassa takaspoileria pienempi paneeli, jonka alta näkee muovialtaalta, johon on asennettu kaksi tuuletinta. Niiden toiminta on selkeä, mutta niiden ulkonäöllä on toinen vaikutus - se tuo mieleen ilmajäähdytteiset mallit, joiden tuuletinkeskeinen tuuletin on ympäröity suurjännitekaapeleilla.

450. Tämä luku ilmaisee uuden sukupolven 4 Carrera S- ja Carrera 992S 1986 litran biturbo-kuusisylinterisen litteän kuusisylinterisen moottorin hevosvoimat ja herättää välittömästi muita assosiaatioita - tämä vuoden 959 super-Porsche nimeltään 450, joka tuotti myös 33 hv . Kanssa. Hyvä tilaisuus vertailla ja ilmaista tekniikan kehitystä polttomoottoreiden alalla samalla merkillä. Kuitenkin, jos 959 vuotta sitten XNUMX oli teknisen kyvyn korkein ja jopa eksoottisin muoto, niin nykyään vastaavan tehoisen moottorin voimanlähteenä ovat edellä mainitut Carrera S:n versiot, jotka ovat merkkihierarkiassa alempana.

Yhtäläisyytemme ulottuvat myös iskutilavuuteen, joka on hyvin lähellä - 2848:n 3 cc vs. 959:n 2981 cc. 3:n moottori on aikansa todellinen teknologinen mestariteos monimutkaisen yhdistetyn jäähdytyksen ansiosta. Sylinterit jäähdytetään tehokkaalla tuulettimella, kun taas päissä on 992 litran vesijäähdytysjärjestelmä. Tietenkin, kuten kaikissa Porschen "ilma"-moottoreissa, lämmönpoistoa edistävä öljynjäähdyttimen voitelujärjestelmä ei sovi kumpaankaan. ei enempää eikä vähemmän kuin 959 litraa öljyä. Takamoottorilla ja etujäähdyttimillä varustetun mallin arkkitehtuurista johtuen 25:ää ympäröivät putkistot, jotka muodostavat yhteisen kiertojärjestelmän.

Tässä suhteessa vähän on muuttunut tänään. 911 Carrera 4S, jota kaksoisvaihteiston ansiosta voidaan pitää 959: n lähisukulaisena, ei vedota voimakkaaseen tuulettimeen, vaan jäähdyttää ja säilyttää 28,6 litraa nestettä, kun taas voitelujärjestelmä vaatii 11,3 litraa. voita.

Arkkitehtuurilla, joka sisältää kuuden sylinterin vaakasuoran järjestelyn, on kuitenkin toinen tärkeä indikaattori molempien moottoreiden samankaltaisuudesta - luotettavuus. Itse asiassa tämä on tyypillistä kaikille yrityksen boxer-pyörille, jotka eivät mitätöi takuuta radalla ajettaessa. Porschelle moottorin liikkuvien komponenttien vuorovaikutus, vastaavasti kitka männänrenkaiden, männän, sylinterin alueella sekä kampiakselin ja ajoitusmekanismin laakereissa, on aina ollut ensiarvoisen tärkeää.

Eri luonteiset turbiinit

Molemmissa malleissa turboahtimet sijaitsevat sylinteripankkien molemmilla puolilla, mutta 959:ssä rakennettiin kaskaditankkausjärjestelmä, joka jäi tekniikan historiassa valkoiseksi pääskyiseksi. Pienen ja suuren turboahtimen yhdistelmä vaikuttaa houkuttelevalta ja sitä käytetään nykyään usein dieselmoottoreissa, mutta se ei sovellu bensiinimoottoreihin - johtuen pienestä kaasumäärästä alhaisella kuormituksella ja kierrosluvulla, mutta korkeissa lämpötiloissa se ei ole yhtä tehokas kuin integroitu. suoraruiskutusyksiköissä, joissa on kaksisuihkuturbiinien korkea puristussuhde yhdistettynä päihin sisäänrakennetuilla pakoputkistoilla. Tarvittaessa mekaaniset (Volvo) tai sähköiset (Mercedes) kompressorit. Yllä mainitut syyt ovat jossain määrin taustalla 992- ja 995-moottorien väliset suorituserot. Toisin kuin suuremmat turboahdetut (edelleen 991-sukupolvi) turboahdetut versiot, Carrera 4S -moottorissa on kiinteägeometriset hukkaporttiturboahtimet, joiden enimmäistäyttöpaine on 1,2 .530 bar, suurin vääntömomentti on 2300 Nm nopeudella 450 rpm. Molempien koneiden maksimiteho on 6500 hv. 500 rpm:ssä, mutta pienestä turboahtimesta huolimatta maksimivääntömomentti 959 Nm - 5500 on käytettävissä vain…33 rpm:ssä. Tämä on todella elävä ilmaus teknologian kehityksestä näiden XNUMX vuoden aikana.

Tehokkuusyhtälö

Ja silti, mikä selittää nämä erot? Vastaus on useiden teknisten tekijöiden yhdistelmä. 992 hyötyy "laatikollisesta" moottoriarkkitehtuurista, jossa jokainen sylinteriryhmä on täytetty yhdellä turboahtimella. Tältä osin sitä voidaan pitää kahden kolmisylinterisen moottorin summana, ja on tunnettu tosiasia, että tämäntyyppinen moottori soveltuu erittäin hyvin turboahdettuihin laitteisiin pulsaatioaaltojen pitkän etäisyyden ja pulsaatioaaltojen puutteen vuoksi. häiriötä niiden välillä. Suoran kuuden moottorin kaasut kustakin kolmesta sylinteristä voidaan ohjata eri turbiiniin tai eri kaksoisturbiinipiiriin, mutta sylinteriryhmien välisen etäisyyden vuoksi kuudelle jää vaihtoehtona vain ensimmäinen ratkaisu. -sylinteriset boxer-moottorit. halpa mutta vähemmän tehokas järjestelmä yhden kanssa). 959:n kaskadilatauksessa jokainen kuudesta sylinteristä lataa jokaisen turboahtimen sen ollessa käynnissä.

Mutta se on vain osa yhtälöä. 992-moottorilla on 9,4 mm pidempi isku (edellytys suuremmalle vääntömomentille), koska modernit huipputeknologiset materiaalit mahdollistavat suuremman inertiavoiman, kun männän nopeus kasvaa 14,5: stä 16,6 m / s: iin. ... Suoran ruiskutuksen (uuden sukupolven pietsosuuttimilla hienompaa sekoittamista varten), monimutkaisen palamisprosessin, kolhun hallinnan ja alempaan lämpötilaan jäähdytetyn paineilman ansiosta nykyaikaisilla vesilämmönvaihtimilla (mikä auttaa myös lyhentämään ilmatietä sylintereihin), puristussuhde kasvaa 10,2: 1. Lisäämällä VarioCam-vaihteleva latausjärjestelmä tarkasteltavaan yhtälöön tämä ero moottorin suorituskyvyssä tulee paljon selvemmäksi.

On aika muuttua ... ja palata

Kolmen litran Carrera-moottori ei ole vain hyvin erilainen kuin kaukana edeltäjänsä, vaan myös hienostunut verrattuna luovuttajaansa, joka esiteltiin suhteellisen äskettäin vuonna 991. Periaatteessa tehon ja vääntömomentin lisäys 30 yksikköä (420: sta 450 hevosvoimaan ja 500: sta ). jopa 530 Nm) näyttää helposti saavutettavalta yksinkertaisella ohjelmistoasetuksella. Paljon radikaali oli Porschen moottoriosaston johtajan Matthias Hofstetterin ryhmän lähestyminen, jonka kanssa tämän linjan kirjoittajalla oli mahdollisuus tavata toisen kerran 992: n esittelyn aikana.

Mielenkiintoinen tosiasia, jota et löydä mistään lehdistöstä, on se, että uusi 911 suunniteltiin alun perin pistokehybridiksi. Tätä varten eturaidetta levennettiin ja sinne, etupyörien väliin, olisi pitänyt sijoittaa litiumioniakku. Äskettäin kehitetyssä vaihteistossa, jossa on kaksi kytkintä ja kahdeksan seitsemän sijaan, on suurempi kotelokoko kampiakselin ja kahden kytkinsarjan välillä - noin kahdeksan senttimetriä. Sen piti sisältää "sähkölevy", kuten Hofstetter kutsui moottoriksi, luultavasti sen levyrakenteen vuoksi. Toistaiseksi hyvin ja teoriassa näyttää hyvältä, varsinkin kun painopisteen siirtäminen eteenpäin ja alas vaikuttaa suotuisasti 911:n painon jakautumiseen. Käytännössä auto kuitenkin reagoi sellaisiin toiveisiin hyvin omituisella tavalla. tapa. "992:n ensimmäiset (prototyyppi)versiot kiihtyivät voimakkaasti", Matthias Hofstetter sanoo, "ja aiheuttivat todellisen sensaation oikealla." Mallin hieno tasapaino menee kuitenkin helvettiin, ja 911 muuttuu epävakaaksi ja arvaamattomaksi mutkissa. Moottoreiden asentaminen eteen vääntömomenttivektoritoiminnolla voisi jossain määrin kompensoida puutteita, mutta se tarkoittaa paluuta piirustuspöydälle ja valtavia uusia suunnittelukustannuksia. Joka tapauksessa yksinkertaisemmasta yksimoottorisesta hybridijärjestelmästä on luovuttu, melko vakava määrä suunnittelutyötä on peruttu ja 911 on palannut kurssille ilman sähköisiä avustajia. Tehon lisääminen ja kulutuksen vähentäminen keskittyvät komponentteihin, kuten moottoriin, vaihteistoon ja koriin.

Tehon lisäämisen nimissä moottorin uusi versio on varustettu suuremmilla turboahtimilla - vastaavasti kolme millimetriä (jopa 48 mm) ja neljä millimetriä (jopa 55 mm) turbiinille ja kompressorille. Tämä mahdollisti 1,2 baarin paineen saavuttamisen uuden dieselhiukkassuodattimen aiheuttamista esteistä huolimatta. Myös paineilmalämmönvaihtimien asentoa on muutettu siirtämällä sylinteripankkien ulkopuolelta moottorin keskelle ja yläpuolelle. Tämä lyhentää ilmareittiä, parantaa moottorin vastetta ja vähentää pumppuhäviöitä (mitä oli vaikea saavuttaa, mikä johtui suurelta osin Porschessa olevien ihmisten konservatiivisesta asenteesta tällaisia ​​rajuja suunnittelumuutoksia kohtaan). Uusi konfiguraatio luo pohjan 10 asteen vähennykselle moottorin ohjaamassa ilmavirtauksessa, ja tämä yhdessä pietsosuuttimien kanssa, jotka luovat ohuemman ilma-polttoaineseoksen, mahdollistavat puristussuhteen nostamisen puolella yksiköllä arvoon 10,2:1 ( on hyvä aika mainita, että räjähdyksen edellytysten estämisen nimissä 959:n puristussuhde on vain 8,3:1). Lisäksi kaasujen kulkureitin tasaamiseksi turbiineille piiri muutettiin yhdeksi siirtymällä alhaalta ylös. Näin ollen turbiinit pyörivät eri suuntaan ajoneuvon takaa katsottuna.

Käyttämällä VarioCam-järjestelmää, jossa on erilaiset nokka-akselin nokkaprofiilit, Porsche-insinöörit säätävät kahden imuventtiilin liikettä eri tavoin, joilla on erilainen osakuorman kulku. Täten moottoriin tuleva ilma alkaa "pyöriä", mikä luo turbulenttia liikettä sekä pystyakselia pitkin (ns. Pyörre) että vaakasuoraan (kuperkeikka). Tämä auttaa parantamaan merkittävästi palamisprosessin laatua, jossa liekin etuosa liikkuu nopeammin ja palaminen on tehokkaampaa. Täydellä kuormituksella isku tasaantuu, koska ilman nopeus on riittävän korkea, jotta tällainen ratkaisu ei yksinkertaisesti ole tarpeen. Tämän seurauksena Hofstätter sanoo, että raaka-kaasupäästöjen epäpuhtaudet vähenevät merkittävästi, minkä seurauksena katalysaattorilla on nyt paljon vähemmän tehtävää. Siten sen mittarilukema nousee yli 300 tuhanteen kilometriin. Lisäksi kaasujen matalamman lämpötilan takia kyseinen katalyytti ei ole enää valmistettu peltiä metallilevystä, vaan se on valettu, mikä puolestaan ​​antaa mahdollisuuden vähentää kaasuvirtauksen vastustuskykyä ja itsessään lisää tehokkuutta. Koko "arkkitehtoninen kokonaisuus", mukaan lukien integroituilla venttiileillä varustettu hiukkassuodatin, tarvitaan ehdottomasti ainutlaatuisen 911-äänimaiseman luomiseen.

Enemmän alumiinia kotelossa

Voimansiirto on täysin uusi, nyt kahdeksalla vaihteella, joka vetojärjestelmän takia on ainutlaatuinen 911: lle eikä sitä käytetä missään tuotemerkin tai huolenaiheessa. Ensimmäinen vaihde on lyhyempi kuin edellinen, ja kahdeksas on pidempi kuin edellinen korkein seitsemäs vaihde. Uudet välityssuhteet mahdollistavat myös pidemmän ajon, mikä johtaa hiljaisempaan moottoriin ja käy pienemmillä nopeuksilla suurilla moottoriteillä.

Vääntömomentin tarkempi siirto etuakselille on edellytys ajoneuvon paremman käyttäytymisen kannalta, ja tämä johtuu etulevyn monilevykytkimen uudesta rakenteesta. Koko yksikkö on vesijäähdytteinen, vahvistetut levyt ja nopeampi poistuminen. Kaikki tämä parantaa paitsi dynamiikkaa myös koneen maastokykyä esimerkiksi lumella ajaessasi.

Vaikka se käyttää pääasiassa nykyistä 992-arkkitehtuuria, se on käytännössä muuttunut merkittävästi. Teräksen osuus tässä "multi-mix" -rakenteessa on vähentynyt 63 prosentista 30 prosenttiin. Ulkopuolella suuret antiikkiteräspaneelit on korvattu alumiinipaneeleilla, mikä edellyttää uutta lähestymistapaa niiden kiinnittämiseen. Osuus (puristettu alumiini) kasvaa merkittävästi rungon tukiosassa. Tämän seurauksena vääntövastus on vielä parempi.

Yleiseen tehokkuuspakettiin on lisätty mukautuva korin aerodynamiikka, joka ohjaa ilmaa takaspoilerin läpi ja etupyörien edessä oleviin aukkoihin eri strategioilla. Jälkimmäiset on varustettu aktiivisilla venttiileillä, jotka avautuvat jäähdytysyksiköiden tarpeiden mukaan. Takaspoilerilla on myös toinen rooli, joka ohjaa tarvittaessa ilmaa parantamaan moottorin jäähdytystä ja erityisesti välijäähdyttimiä. Ja tietysti kaikkeen tähän on lisättävä Porschen ainutlaatuiset jarrut ja alusta sekä vääntömomenttivektorit ja alamäkeen aktiivinen kallistuksenvaimennin taka-akselilla sekä aktiivinen takapyörän ohjaus.

Teksti: Georgy Kolev

2020-08-30