Anatomie van een grote machine

Gesprek met Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter over de nieuwe 911

De 911 is voor velen een droomauto. We ontmoeten opnieuw het hoofd van de motorafdeling van Porsche om ons te vertellen over de wisselvalligheden waarmee de ontwikkelingsteams van het bedrijf te maken kregen bij het maken van een model. De volgende regels zijn gewijd aan de technologie van de nieuwe 992.

Het kan misleidend zijn om de ontgrendelingshendel van het deksel over de motor te trekken. Na een aarzelende blik realiseer je je dat wat een afdekking zou moeten zijn, eigenlijk een paneel is dat kleiner is dan de achterspoiler, waaronder je iets ziet dat lijkt op een plastic bak met twee ventilatoren. Hun functie is duidelijk, maar hun uiterlijk heeft nog een ander effect: het doet denken aan luchtgekoelde modellen met hun ventilator in het midden omringd door hoogspanningskabels.

450. Dit getal drukt het aantal pk's uit van de nieuwe generatie 4 Carrera S en Carrera 992S 1986-liter bi-turbo-zescilinder zescilinder lijnmotor en roept meteen andere associaties op - deze super Porsche uit 959 genaamd de 450, die ook 33 pk produceerde . Met. Een goede gelegenheid om de ontwikkeling van technologie op het gebied van verbrandingsmotoren met hetzelfde merk te vergelijken en uit te drukken. Maar als 959 jaar geleden de XNUMX de hoogste en zelfs exotische vorm van technisch vermogen was, wordt tegenwoordig een motor met vergelijkbaar vermogen aangedreven door de eerder genoemde versies van de Carrera S, die lager in de merkhiërarchie staan.

Onze overeenkomsten strekken zich ook uit tot de cilinderinhoud, die heel dichtbij is - de 2848 cc van de 3 versus de 959 cc van de 2981. De motor van de 3 is een echt technologisch meesterwerk voor zijn tijd, met complexe gecombineerde koeling. De cilinders worden gekoeld door een krachtige ventilator, terwijl de koppen vertrouwen op een waterkoelsysteem van 992 liter. Om bij te dragen aan de warmteafvoer is er natuurlijk, zoals bij alle "lucht"-motoren van Porsche, een oliekoeler-smeersysteem dat geen van beide aankan. niet meer en niet minder dan 959 liter olie. Dus, vanwege de architectuur van het model met een motor achterin en radiatoren vooraan, is de 25 omgeven door pijpleidingen die een gemeenschappelijk circulatiesysteem vormen.

In dat opzicht is er vandaag weinig veranderd. De 911 Carrera 4S, die dankzij de dubbele transmissie als een naaste verwant van de 959 kan worden beschouwd, vertrouwt niet op een krachtige ventilator, maar koelt in plaats daarvan en bevat 28,6 liter vloeistof, terwijl het smeersysteem 11,3 liter nodig heeft. boter.

De architectuur, die een horizontale opstelling van zes cilinders omvat, heeft echter nog een andere belangrijke indicator voor de gelijkenis van beide motoren: betrouwbaarheid. Dit is in feite typerend voor alle boxerfietsen van het bedrijf, waarbij de garantie niet vervalt wanneer op het circuit wordt gereden. Voor Porsche is de interactie van bewegende motorcomponenten, respectievelijk de wrijving in het gebied van de zuigerveren, zuiger, cilinder, evenals in de lagers van de krukas en het distributiemechanisme altijd van het grootste belang geweest.

Turbines van verschillende aard

In beide modellen bevinden zich turbo's aan beide zijden van de cilinderbanken, maar in de 959 werd een cascade-tanksysteem gebouwd, dat een witte zwaluw bleef in de technologische geschiedenis. De combinatie van een kleine en grote turbocompressor lijkt verleidelijk en wordt tegenwoordig vaak gebruikt in dieselmotoren, maar is niet geschikt voor benzinemotoren - vanwege de kleine hoeveelheid gas bij lage belasting en toerentallen, maar bij hoge temperaturen is het niet zo efficiënt als een geïntegreerde. in units met directe injectie met een hoge compressieverhouding van twin-jet turbines gecombineerd met uitlaatspruitstukken ingebouwd in de koppen. Indien nodig mechanische (Volvo) of elektrische (Mercedes) compressoren. Tot op zekere hoogte liggen de bovenstaande redenen ten grondslag aan de prestatieverschillen tussen de motoren 992 en 995. Hoewel, in tegenstelling tot de grotere versies met turbocompressor (nog steeds generatie 991) met turbocompressor, de Carrera 4S-motor is met wastegate-turbocompressors met vaste geometrie met een maximale vuldruk van 1,2 .530 bar, maximaal koppel is 2300 Nm bij 450 tpm. Beide machines halen een maximaal vermogen van 6500 pk. bij 500 tpm, maar ondanks het feit dat hij een kleine turbocompressor heeft, is het maximale koppel van 959 Nm tot 5500 Nm pas beschikbaar bij...33 tpm. Dit is echt een levendige uitdrukking van de ontwikkeling van technologie gedurende deze XNUMX jaar.

Efficiëntievergelijking

En toch, wat verklaart deze verschillen? Het antwoord is een combinatie van vele technologische factoren. De 992 profiteert van een "boxed" motorarchitectuur, waarbij elke cilinderbank is gevuld met een enkele turbocompressor. In dit opzicht kan het worden beschouwd als de som van twee driecilindermotoren, en het is een bekend feit dat dit type motor zeer geschikt is voor turboapparatuur vanwege de lange afstand van de pulsatiegolven en het ontbreken van interferentie tussen hen. Bij zescilinder-in-lijn motoren kunnen de gassen van elk van de drie cilinders naar een andere turbine of naar een ander circuit met dubbele turbines worden geleid, maar vanwege de afstand tussen de cilinderbanken blijft alleen de eerste oplossing over als optie voor zes cilinders. -cilinder boxermotoren. een goedkope maar minder efficiënte regeling met één). In de cascadelading van de 959 laadt elk van de zes cilinders elk van de turbochargers op wanneer deze draait.

Maar dat is slechts een deel van de vergelijking. De 992-motor heeft een 9,4 mm langere slag (een voorwaarde voor een hoger koppel), aangezien moderne hightech materialen grotere traagheidskrachten mogelijk maken naarmate de zuigersnelheid toeneemt van 14,5 tot 16,6 m / s. ... Dankzij directe injectie (in de nieuwe generatie met piëzo-injectoren voor fijnere menging), een complex verbrandingsproces, klopregeling en perslucht gekoeld tot een lagere temperatuur met behulp van moderne waterwarmtewisselaars (wat ook helpt om de luchtweg naar de cilinders te verkorten), wordt de compressieverhouding verhoogd tot 10,2: 1. Door het variabele oplaadsysteem VarioCam aan de vergelijking toe te voegen, wordt dit verschil in motorprestaties veel duidelijker.

Het is tijd om te veranderen ... en terug te keren

De Carrera-motor van drie liter is niet alleen heel anders dan zijn verre voorganger, maar ook behoorlijk geavanceerd vergeleken met zijn donor, die relatief recent in 991 werd gepresenteerd. ). tot 30 Nm) lijkt gemakkelijk haalbaar met een eenvoudige software-instelling. Veel radicaler was de aanpak van het team van Matthias Hofstetter, het hoofd van de Porsche-motorenafdeling, met wie de auteur van deze lijn de kans kreeg om voor de tweede keer te ontmoeten tijdens de presentatie van de 420.

Een interessant feit dat je in geen enkele pers terugvindt, is dat de nieuwe 911 oorspronkelijk ontworpen is als een plug-in hybride. Om dit te doen, werd de voorste spoorbreedte verbreed en daar, tussen de voorwielen, had de lithium-ionbatterij moeten worden geplaatst. De nieuw ontwikkelde transmissie met twee koppelingen en acht in plaats van zeven versnellingen heeft een grotere behuizing tussen de krukas en twee sets koppelingen - zo'n acht centimeter. Het moest een "elektrische schijf" bevatten, zoals Hofstetter de motor noemde, waarschijnlijk vanwege het ontwerp van de schijf. Tot nu toe gaat het goed, en in theorie ziet het er geweldig uit, vooral omdat het naar voren en naar beneden verschuiven van het zwaartepunt een gunstig effect zal hebben op de gewichtsverdeling van de 911. In de praktijk reageert de auto echter op dergelijke verlangens in een heel eigenaardige manier. “De eerste (prototype)versies van de 992 hadden een forse acceleratie”, zegt Matthias Hofstetter, “en veroorzaakten een ware sensatie aan de rechterkant.” De fijne balans van het model gaat echter naar de hel en de 911 wordt onstabiel en onvoorspelbaar in bochten. Het vooraan monteren van motoren met koppelvectoring zou de tekortkomingen tot op zekere hoogte kunnen compenseren, maar het betekent een terugkeer naar de tekentafel en enorme nieuwe ontwerpkosten. In ieder geval is het eenvoudigere eenmotorige hybridesysteem verlaten, is een behoorlijke hoeveelheid ontwerpwerk geannuleerd en is de 911 weer op koers zonder enige elektrische assistenten. Pogingen om het vermogen te vergroten en het verbruik te verminderen zijn gericht op componenten zoals de motor, transmissie en carrosserie.

In naam van meer vermogen is de nieuwe versie van de motor uitgerust met grotere turbo's - respectievelijk drie millimeter (tot 48 mm) en vier millimeter (tot 55 mm) voor de turbine en compressor. Hierdoor kon een druk van 1,2 bar worden bereikt, ondanks de hindernissen die het nieuwe roetfilter opleverde. De positie van de persluchtwarmtewisselaars is ook gewijzigd, van gebieden aan de buitenkant van de cilinderbanken naar een gebied in het midden en boven de motor. Dit verkort het luchtpad, verbetert de motorrespons en vermindert pompverliezen (wat moeilijk te bereiken was, grotendeels vanwege de conservatieve houding van mensen aan boord van Porsche ten opzichte van dergelijke drastische ontwerpveranderingen). De nieuwe configuratie maakt de weg vrij voor een vermindering van 10 graden in de motorgestuurde luchtstroom, en dit, samen met piëzo-injectoren die een dunner lucht-brandstofmengsel creëren, maakt het mogelijk de compressieverhouding met een halve eenheid te verhogen tot 10,2:1 ( het is een goed moment om te vermelden dat in naam van het voorkomen van voorwaarden voor ontploffing, de compressieverhouding van de 959 slechts 8,3:1 is). Om het pad van gassen naar de turbines gelijk te maken, werd het circuit bovendien gewijzigd in een enkel circuit door van onder naar boven te gaan. De turbines draaien dus in een andere richting, gezien van achter de auto.

Door gebruik te maken van het VarioCam-systeem met verschillende nokkenasprofielen, passen de Porsche-ingenieurs de slag van de twee inlaatkleppen op verschillende manieren aan, die een verschillende slag bij deellast hebben. Zo begint de lucht die de motor binnenkomt te "wervelen", waardoor turbulente beweging ontstaat, zowel langs de verticale as (de zogenaamde vortex) als horizontaal (salto). Dit helpt om de kwaliteit van het verbrandingsproces aanzienlijk te verbeteren, waarbij het vlamfront sneller beweegt en de verbranding efficiënter is. Bij volle belasting egaliseert de slag zich omdat de luchtsnelheid zo hoog is dat een dergelijke oplossing simpelweg niet nodig is. Als resultaat, zegt Hofstetter, is het niveau van verontreinigende stoffen in de uitstoot van ruwe gassen aanzienlijk verminderd, met als resultaat dat de katalysator nu veel minder werk te doen heeft. Zo neemt het aantal kilometers toe tot meer dan 300 duizend kilometer. Bovendien is de katalysator in kwestie, vanwege de lagere temperatuur van de gassen, niet langer gemaakt van plaatstaal, maar is het een gietstuk, dat op zijn beurt de weerstand tegen de gasstroom vermindert en op zichzelf de efficiëntie verhoogt. Het hele "architecturale ensemble", inclusief het roetfilter met geïntegreerde kleppen, is nodig om een ​​911-soundscape te creëren die absoluut uniek is.

Meer aluminium in de koffer

De transmissie is volledig nieuw, nu met acht versnellingen, die vanwege het aandrijfschema uniek is voor de 911 en niet wordt gebruikt in een model van het merk of concern. De eerste versnelling is korter dan de vorige en de achtste is langer dan de vorige hoogste zevende versnelling. De nieuwe overbrengingsverhoudingen maken ook een langere eindaandrijving mogelijk, wat resulteert in een stillere motor en bij lagere snelheden op hoge snelheden op de snelweg.

Een nauwkeurigere overdracht van koppel naar de vooras is een voorwaarde voor verbeterd voertuiggedrag, en dit is te danken aan het nieuwe ontwerp van de lamellenkoppeling in het voordifferentieel. De gehele unit is watergekoeld, versterkte schijven en een snellere echappement. Dit alles verbetert niet alleen de dynamiek, maar ook het terreinvermogen van de machine, bijvoorbeeld bij het rijden op sneeuw.

Hoewel het voornamelijk de huidige 992-architectuur gebruikt, is het in de praktijk aanzienlijk veranderd. Het aandeel staal in dit "multi-mix" -ontwerp is teruggebracht van 63 naar 30 procent. Buiten zijn grote antieke stalen panelen vervangen door aluminium panelen, wat een nieuwe aanpak vereist om ze te bevestigen. Het aandeel (geëxtrudeerd aluminium) neemt aanzienlijk toe in het ondersteunende deel van het lichaam. Hierdoor is de torsieweerstand nog beter.

Toegevoegd aan het algehele efficiëntiepakket is adaptieve koetswerkaerodynamica, waarbij verschillende strategieën worden gebruikt om lucht door de achterspoiler en in openingen voor de voorwielen te leiden. Deze laatste zijn uitgerust met actieve kleppen die opengaan afhankelijk van de behoeften van de koelunits. De achterspoiler heeft ook nog een andere rol: lucht sturen wanneer dat nodig is om de motorkoeling en vooral de intercoolers te verbeteren. En natuurlijk moeten we aan dit alles de unieke remmen en het chassis van Porsche toevoegen, evenals koppelvectoring en downhill met een actieve stabilisatorstang op de achteras, evenals actieve achterwielbesturing.

Tekst: Georgy Kolev

2020-08-30