Anatomia di una macchina di grandi dimensioni

Conversazione con il responsabile del motore Porsche Matthias Hofstätter sulla nuova 911

La 911 è un'auto da sogno per molti. Ci incontriamo nuovamente con il responsabile del reparto motori di Porsche per raccontarci le vicissitudini che i team di sviluppo dell'azienda hanno dovuto affrontare durante la creazione di un modello. Le righe successive sono dedicate alla tecnologia della nuova 992.

Tirare la leva di rilascio del coperchio sopra il motore può essere fuorviante. Dopo uno sguardo titubante, ti rendi conto che quella che dovrebbe essere una copertura è in realtà un pannello più piccolo dello spoiler posteriore, sotto il quale si intravede quella che sembra una vasca di plastica con due ventole installate. La loro funzione è chiara, ma il loro aspetto ha un altro effetto: evoca i modelli raffreddati ad aria con la loro ventola centrata sulla ventola circondata da cavi ad alta tensione.

450. Questo numero esprime la potenza della nuova generazione 4 Carrera S e Carrera 992S 1986 litri bi-turbo-sei cilindri flat-six ed evoca immediatamente altre associazioni: questa super Porsche del 959 chiamata 450, che produceva anche 33 CV . Con. Una buona occasione per confrontare ed esprimere lo sviluppo della tecnologia nel campo dei motori a combustione interna con lo stesso marchio. Tuttavia, se 959 anni fa la XNUMX era la forma più alta e persino esotica di capacità tecnica, oggi un motore con potenza simile è alimentato dalle versioni sopracitate della Carrera S, che sono inferiori nella gerarchia del marchio.

Le nostre somiglianze si estendono anche alla cilindrata, che è molto vicina: 2848 cc della 3 contro i 959 cc della 2981. Il motore della 3 è un vero capolavoro tecnologico per l'epoca, con un complesso sistema di raffreddamento combinato. I cilindri sono raffreddati da una potente ventola, mentre le testate si affidano a un sistema di raffreddamento ad acqua da 992 litri. Contribuendo alla dissipazione del calore, ovviamente, come per tutti i motori "ad aria" Porsche, c'è un sistema di lubrificazione del radiatore dell'olio che non può ospitare nessuno dei due. non più e non meno di 959 litri di olio. Pertanto, a causa dell'architettura del modello con motore posteriore e radiatori anteriori, la 25 è circondata da tubazioni che formano un sistema di circolazione comune.

Sotto questo aspetto, oggi poco è cambiato. La 911 Carrera 4S, che può essere considerata una parente stretta della 959 grazie alla doppia trasmissione, non fa affidamento su una potente ventola, ma invece raffredda e trattiene 28,6 litri di fluido, mentre il sistema di lubrificazione richiede 11,3 litri. burro.

Tuttavia, l'architettura, che include una disposizione orizzontale di sei cilindri, ha ancora un altro importante indicatore della somiglianza di entrambi i motori: l'affidabilità. Questo, infatti, è tipico di tutti i boxer dell'azienda, che non invalidano la garanzia se guidati in pista. Per Porsche, l'interazione dei componenti mobili del motore, rispettivamente l'attrito nell'area delle fasce elastiche, del pistone, del cilindro, nonché nei cuscinetti dell'albero motore e del meccanismo di distribuzione, è sempre stata di fondamentale importanza.

Turbine di diversa natura

In entrambi i modelli, i turbocompressori si trovano su entrambi i lati delle bancate dei cilindri, ma nella 959 è stato costruito un sistema di rifornimento a cascata, che è rimasto una rondine bianca nella storia della tecnologia. La combinazione di un turbocompressore piccolo e grande sembra allettante ed è spesso utilizzata oggi nei motori diesel, ma non è adatta per i motori a benzina - a causa della piccola quantità di gas a basso carico e regime, ma ad alte temperature non è efficiente come uno integrato. nei gruppi ad iniezione diretta ad alto rapporto di compressione delle turbine a doppio getto abbinate a collettori di scarico integrati nelle testate. Se necessario, compressori meccanici (Volvo) o elettrici (Mercedes). In una certa misura, i motivi di cui sopra sono alla base delle differenze di prestazioni tra i motori 992 e 995. Sebbene, a differenza delle versioni turbocompresse più grandi (sempre generazione 991), il motore Carrera 4S sia dotato di turbocompressori wastegate a geometria fissa con una pressione di riempimento massima di 1,2 .530 bar, la coppia massima è di 2300 Nm a 450 giri/min. Entrambe le macchine raggiungono una potenza massima di 6500 cv. a 500 giri/min, ma pur avendo un piccolo turbocompressore, la coppia massima da 959 Nm a 5500 è disponibile solo a…33 giri/min. Questa è davvero una vivida espressione dello sviluppo della tecnologia in questi XNUMX anni.

Equazione di efficienza

Eppure, cosa spiega queste differenze? La risposta è una combinazione di molti fattori tecnologici. La 992 beneficia di un'architettura del motore "scatolata", con ciascuna bancata di cilindri riempita con un singolo turbocompressore. A questo proposito può essere considerato come la somma di due motori a tre cilindri, ed è noto che questo tipo di motore è molto adatto per apparecchiature turbocompresse a causa della lunga distanza delle onde di pulsazione e della mancanza di interferenza tra loro. Nei motori sei cilindri in linea, i gas di ciascuno dei tre cilindri possono essere indirizzati a una turbina diversa o a un diverso circuito a doppia turbina, ma a causa della distanza tra le bancate, solo la prima soluzione rimane come opzione per sei boxer a due cilindri. uno schema economico ma meno efficiente con uno). Nella carica a cascata della 959, ciascuno dei sei cilindri carica ciascuno dei turbocompressori quando è in funzione.

Ma questa è solo una parte dell'equazione. Il motore 992 ha una corsa più lunga di 9,4 mm (un prerequisito per una coppia più elevata), poiché i moderni materiali high-tech consentono di aumentare le forze inerziali quando la velocità del pistone viene aumentata da 14,5 a 16,6 m / s. ... Grazie all'iniezione diretta (nella nuova generazione con iniettori piezoelettrici per una miscelazione più fine), un processo di combustione complesso, controllo della detonazione e aria compressa raffreddata a una temperatura inferiore utilizzando moderni scambiatori di calore ad acqua (che aiuta anche ad accorciare il percorso dell'aria ai cilindri), il rapporto di compressione è aumentato a 10,2: 1. Aggiungendo il sistema di carica variabile VarioCam all'equazione in esame, questa differenza nelle prestazioni del motore è molto più chiara.

È ora di cambiare ... e tornare

Il motore Carrera da tre litri non è solo molto diverso dal suo lontano predecessore, ma anche piuttosto sofisticato rispetto al suo donatore, presentato relativamente di recente nel 991. In linea di principio, un aumento di potenza e coppia di 30 unità (da 420 a 450 CV e da 500 ). fino a 530 Nm) sembra facilmente realizzabile con una semplice impostazione software. Molto più radicale è stato l'approccio del team di Matthias Hofstetter, il responsabile del reparto motori Porsche, con il quale l'autore di questa linea ha avuto modo di incontrare per la seconda volta durante la presentazione della 992.

Un fatto interessante che non troverai in nessuna stampa è che la nuova 911 è stata originariamente progettata come ibrida plug-in. Per fare ciò è stata allargata la carreggiata anteriore ed è lì, tra le ruote anteriori, che avrebbe dovuto trovarsi la batteria agli ioni di litio. La trasmissione di nuova concezione con due frizioni e otto invece di sette marce ha una dimensione dell'alloggiamento maggiore tra l'albero motore e due gruppi di frizioni: circa otto centimetri. Doveva contenere un "disco elettrico", come Hofstetter chiamava il motore, probabilmente a causa del suo design a disco. Fin qui tutto bene, e in teoria sembra ottimo, tanto più che lo spostamento del baricentro in avanti e in basso avrà un effetto benefico sulla distribuzione dei pesi della 911. In pratica, però, l'auto reagisce a tali desideri in modo molto particolare modo. "Le prime versioni (prototipo) della 992 hanno avuto una forte accelerazione", afferma Matthias Hofstetter, "e hanno fatto scalpore sulla destra". Tuttavia, il sottile equilibrio del modello va all'inferno e la 911 diventa instabile e imprevedibile in curva. Il montaggio di motori nella parte anteriore con capacità di torque vectoring potrebbe compensare in una certa misura le carenze, ma significa un ritorno al tavolo da disegno e nuovi enormi costi di progettazione. In ogni caso, il più semplice sistema ibrido monomotore è stato abbandonato, è stato annullato un lavoro di progettazione abbastanza serio e la 911 è tornata in corsa senza assistenti elettrici. Gli sforzi per aumentare la potenza e ridurre i consumi si concentrano su componenti come il motore, la trasmissione e la carrozzeria.

In nome della maggiore potenza, la nuova versione del motore è dotata di turbocompressori maggiorati, rispettivamente di tre millimetri (fino a 48 mm) e quattro millimetri (fino a 55 mm) per turbina e compressore. Ciò ha permesso di raggiungere una pressione di 1,2 bar, nonostante gli ostacoli creati dal nuovo filtro antiparticolato diesel. Anche la posizione degli scambiatori di calore ad aria compressa è stata modificata, passando da una zona esterna alle bancate a una zona centrale e sopra il motore. Ciò accorcia il percorso dell'aria, migliora la risposta del motore e riduce le perdite della pompa (cosa difficile da ottenere, in gran parte a causa dell'atteggiamento conservatore delle persone a bordo della Porsche nei confronti di tali drastici cambiamenti di progettazione). La nuova configurazione pone le basi per una riduzione di 10 gradi del flusso d'aria diretto dal motore e questo, insieme agli iniettori piezoelettrici che creano una miscela aria-carburante più sottile, consente di aumentare il rapporto di compressione di mezza unità a 10,2:1 ( è un buon momento per menzionare che, in nome della prevenzione delle precondizioni per la detonazione, il rapporto di compressione del 959 è solo di 8,3:1). Inoltre, per uniformare il percorso dei gas alle turbine, il circuito è stato modificato in uno unico spostandosi dal basso verso l'alto. Pertanto, le turbine ruotano in una direzione diversa se viste da dietro l'auto.

Utilizzando il sistema VarioCam con diversi profili delle camme dell'albero a camme, gli ingegneri Porsche regolano la corsa delle due valvole di aspirazione in modi diversi, che hanno una corsa del carico parziale diversa. L'aria che entra nel motore inizia così a "turbinare", creando un moto turbolento, sia lungo l'asse verticale (il cosiddetto vortice) che orizzontale (capriola). Ciò contribuisce a migliorare notevolmente la qualità del processo di combustione, in cui il fronte di fiamma si muove più velocemente e la combustione è più efficiente. A pieno carico, la corsa si uniforma perché la velocità dell'aria è sufficientemente elevata da non rendere necessaria una tale soluzione. Di conseguenza, Hofstätter afferma che gli inquinanti nelle emissioni di gas grezzo sono notevolmente ridotti, con il risultato che il catalizzatore ora ha molto meno lavoro da fare. Pertanto, il suo chilometraggio aumenta fino a oltre 300 mila chilometri. Inoltre, a causa della minore temperatura dei gas, il catalizzatore in questione non è più costituito da lamiera, ma è una fusione che, a sua volta, consente di ridurre la resistenza al flusso di gas e di per sé aumenta l'efficienza. L'intero "insieme architettonico", compreso il filtro antiparticolato con valvole integrate, è necessario per creare un paesaggio sonoro per la 911 decisamente unico.

Più alluminio nel case

La trasmissione è completamente nuova, ora con otto marce, che, a causa dello schema di trasmissione, è unica per la 911 e non viene utilizzata in nessun modello della marca o dell'azienda. La prima marcia è più corta della precedente e l'ottava è più lunga della settima marcia più alta precedente. I nuovi rapporti del cambio consentono anche una trasmissione finale più lunga, che si traduce in un motore più silenzioso e funziona a velocità inferiori a velocità autostradali elevate.

Una trasmissione più precisa della coppia all'assale anteriore è un prerequisito per migliorare il comportamento del veicolo, e questo è dovuto al nuovo design della frizione multidisco nel differenziale anteriore. L'intera unità è raffreddata ad acqua, dischi rinforzati e uno scappamento più veloce. Tutto ciò non solo migliora la dinamica, ma anche la capacità di fuoristrada della macchina, ad esempio, durante la guida sulla neve.

Sebbene utilizzi principalmente l'attuale architettura 992, in pratica è cambiata in modo significativo. La proporzione di acciaio in questo modello "multi-mix" è stata ridotta dal 63 al 30 percento. All'esterno, i grandi pannelli in acciaio antico sono stati sostituiti con quelli in alluminio, richiedendo un nuovo approccio per il fissaggio. La proporzione (alluminio estruso) aumenta notevolmente nella parte portante del corpo. Di conseguenza, la resistenza alla torsione è ancora migliore.

Al pacchetto di efficienza complessiva si aggiunge l'aerodinamica adattiva del corpo, che utilizza diverse strategie per dirigere l'aria attraverso lo spoiler posteriore e nelle aperture davanti alle ruote anteriori. Questi ultimi sono dotati di valvole attive che si aprono in funzione delle esigenze dei gruppi frigoriferi. Lo spoiler posteriore ha anche un altro ruolo, dirigendo l'aria quando necessario per migliorare il raffreddamento del motore e soprattutto degli intercooler. E, naturalmente, a tutto questo dobbiamo aggiungere i freni e il telaio unici di Porsche, così come il torque vectoring e il downhill con una barra antirollio attiva sull'asse posteriore, nonché lo sterzo attivo della ruota posteriore.

Testo: Georgy Kolev

2020-08-30