Anatomia unei mașini mari

Conversație cu Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter despre noul 911

911 este o mașină de vis pentru mulți. Ne întâlnim din nou cu șeful departamentului de motoare Porsche pentru a ne vorbi despre vicisitudinile cu care au trebuit să se confrunte echipele de dezvoltare ale companiei la crearea unui model. Următoarele rânduri sunt dedicate tehnologiei noului 992.

Tragerea pârghiei de eliberare a capacului peste motor poate induce în eroare. După o privire șovăitoare, îți dai seama că ceea ce se presupune a fi o husă este de fapt un panou mai mic decât spoilerul din spate, sub care se vede ce arată ca o cudă de plastic cu două ventilatoare instalate. Funcția lor este clară, dar aspectul lor are un alt efect - evocă modele răcite cu aer cu ventilatorul lor centrat pe ventilator înconjurat de cabluri de înaltă tensiune.

450. Acest număr exprimă caii putere ai noii generații 4 Carrera S și Carrera 992S 1986 litri bi-turbo-șase cilindri cu șase cilindri și evocă imediat alte asocieri - acest super Porsche din 959 numit 450, care producea și 33 CP. . Cu. O ocazie bună de a compara și exprima dezvoltarea tehnologiei în domeniul motoarelor cu ardere internă cu aceeași marcă. Totuși, dacă în urmă cu 959 de ani XNUMX era cea mai înaltă și chiar exotică formă de capacitate tehnică, astăzi un motor cu putere similară este alimentat de versiunile mai sus menționate ale Carrera S, care sunt mai jos în ierarhia mărcii.

Asemănările noastre se extind și la cilindree, care este foarte apropiată - 2848cc al lui 3 față de 959cc al lui 2981. Motorul lui 3 este o adevărată capodopera tehnologică pentru vremea lui, cu o răcire combinată complexă. Cilindrii sunt raciti de un ventilator puternic, in timp ce capetele se bazeaza pe un sistem de racire cu apa de 992 L. Contribuind la disiparea căldurii, desigur, ca și în cazul tuturor motoarelor „aer” Porsche, există un sistem de lubrifiere a răcitorului de ulei care nu poate găzdui niciunul. nici mai mult nici mai putin de 959 litri de ulei. Astfel, datorită arhitecturii modelului cu motor spate și radiatoare față, 25 este înconjurat de conducte care formează un sistem comun de circulație.

În acest sens, puțin s-a schimbat astăzi. 911 Carrera 4S, care poate fi considerată o rudă apropiată a 959 datorită transmisiei duale, nu se bazează pe un ventilator puternic, ci în schimb răcește și deține 28,6 litri de fluid, în timp ce sistemul de ungere necesită 11,3 litri. unt.

Cu toate acestea, arhitectura, care include un aranjament orizontal de șase cilindri, are totuși un alt indicator important al similitudinii ambelor motoare - fiabilitatea. De fapt, acest lucru este tipic pentru toate bicicletele boxer ale companiei, care nu vor anula garanția atunci când sunt conduse pe pistă. Pentru Porsche, interacțiunea componentelor în mișcare ale motorului, respectiv frecarea în zona segmentelor pistonului, pistonului, cilindrului, precum și în rulmenții arborelui cotit și ai mecanismului de distribuție, a fost întotdeauna de o importanță capitală.

Turbine de natură diferită

În ambele modele, turbocompresoarele sunt amplasate pe ambele părți ale malurilor cilindrilor, dar în 959 a fost construit un sistem de realimentare în cascadă, care a rămas o rândunică albă în istoria tehnologică. Combinația dintre un turbocompresor mic și mare pare tentantă și este adesea folosită astăzi la motoarele diesel, dar nu este potrivită pentru motoarele pe benzină - din cauza cantității mici de gaz la sarcină și turații mici, dar la temperaturi ridicate nu este la fel de eficient ca unul integrat. în unități de injecție directă cu un raport de compresie ridicat al turbinelor cu dublu jet combinate cu colectoare de evacuare încorporate în capete. Dacă este necesar, compresoare mecanice (Volvo) sau electrice (Mercedes). Într-o oarecare măsură, motivele de mai sus stau la baza diferențelor de performanță dintre motoarele 992 și 995. Deși, spre deosebire de versiunile turbo mai mari (încă din generația 991), motorul Carrera 4S este cu turbocompresoare cu geometrie fixă, cu o presiune de umplere maximă de 1,2. .530 bari, cuplul maxim este de 2300 Nm la 450 rpm. Ambele utilaje ating o putere maximă de 6500 CP. la 500 rpm, dar în ciuda faptului că are un turbocompresor mic, cuplul maxim de la 959 Nm la 5500 este disponibil doar la... 33 rpm. Aceasta este într-adevăr o expresie vie a dezvoltării tehnologiei în acești XNUMX de ani.

Ecuația eficienței

Și totuși, ce explică aceste diferențe? Răspunsul este o combinație de mulți factori tehnologici. 992 beneficiază de o arhitectură de motor „în cutie”, fiecare banc de cilindri fiind umplut cu un singur turbocompresor. În acest sens, poate fi considerată suma a două motoare cu trei cilindri și este un fapt binecunoscut că acest tip de motor este foarte potrivit pentru echipamentele turbo, datorită distanței mari a undelor de pulsație și lipsei de interferență între ele. La motoarele cu șase cilindri, gazele de la fiecare dintre cei trei cilindri pot fi direcționate către o turbină diferită sau către un circuit diferit cu turbină dublă, dar datorită distanței dintre bancurile de cilindri, doar prima soluție rămâne ca opțiune pentru șase. -motoare boxer cu cilindru. o schema ieftina dar mai putin eficienta cu una). În încărcarea în cascadă a lui 959, fiecare dintre cei șase cilindri încarcă fiecare dintre turbocompresoare atunci când funcționează.

Dar asta este doar o parte a ecuației. Motorul 992 are o cursă mai lungă de 9,4 mm (o condiție necesară pentru un cuplu mai mare), deoarece materialele moderne de înaltă tehnologie permit creșterea forțelor inerțiale atunci când viteza pistonului este crescută de la 14,5 la 16,6 m / s. ... Datorită injecției directe (în noua generație cu injectoare piezo pentru o amestecare mai fină), a unui proces complex de ardere, control al lovirii și aer comprimat răcit la o temperatură mai scăzută folosind schimbătoare de căldură de apă moderne (care ajută, de asemenea, la scurtarea căii aerului către cilindri), raportul de compresie este crescut la 10,2: 1. Prin adăugarea sistemului de încărcare a variabilei VarioCam la ecuația luată în considerare, această diferență de performanță a motorului este mult mai clară.

E timpul să ne schimbăm ... și să ne întoarcem

Motorul Carrera de trei litri nu este doar foarte diferit de predecesorul său îndepărtat, ci și destul de sofisticat în comparație cu donatorul său, prezentat relativ recent în 991. În principiu, o creștere a puterii și a cuplului cu 30 de unități (de la 420 la 450 CP și de la 500 ). până la 530 Nm) pare ușor realizabil cu o simplă setare software. Mult mai radicală a fost abordarea echipei lui Matthias Hofstetter, șeful departamentului de motoare Porsche, cu care autorul acestei linii a avut șansa să se întâlnească pentru a doua oară în timpul prezentării lui 992.

Un fapt interesant pe care nu îl veți găsi în nicio presă este că noul 911 a fost conceput inițial ca un hibrid plug-in. Pentru a face acest lucru, calea din față a fost lărgită și acolo, între roțile din față, ar fi trebuit să fie amplasată bateria litiu-ion. Transmisia nou dezvoltată cu două ambreiaje și opt în loc de șapte viteze are o dimensiune a carcasei mărită între arborele cotit și două seturi de ambreiaj - aproximativ opt centimetri. Trebuia să conțină un „disc electric”, așa cum Hofstetter numea motorul, probabil datorită designului său disc. Până acum e bine și, teoretic, arată grozav, mai ales că deplasarea centrului de greutate înainte și în jos va avea un efect benefic asupra distribuției greutății lui 911. În practică, totuși, mașina reacționează la astfel de dorințe într-un mod foarte ciudat. cale. „Primele versiuni (prototip) ale lui 992 au avut o accelerație bruscă”, spune Matthias Hofstetter, „și au provocat o adevărată senzație în partea dreaptă”. Cu toate acestea, echilibrul fin al modelului merge la naiba, iar 911 devine instabil și imprevizibil în viraje. Montarea motoarelor în față cu capacitate de vectorizare a cuplului ar putea compensa deficiențele într-o oarecare măsură, dar înseamnă o revenire la planșa de desen și costuri uriașe de proiectare. În orice caz, sistemul hibrid mai simplu cu un singur motor a fost abandonat, o cantitate destul de serioasă de lucrări de proiectare a fost anulată, iar 911 a revenit pe curs fără asistenți electrici. Eforturile de creștere a puterii și de reducere a consumului sunt concentrate pe componente precum motorul, transmisia și caroserie.

În numele puterii sporite, noua versiune a motorului este echipată cu turbocompresoare mai mari - respectiv trei milimetri (până la 48 mm) și patru milimetri (până la 55 mm) pentru turbină și compresor. Acest lucru a făcut posibilă atingerea unei presiuni de 1,2 bar, în ciuda obstacolelor create de noul filtru de particule diesel. S-a schimbat si pozitia schimbatoarelor de caldura cu aer comprimat, trecand din zonele din exteriorul bancilor de cilindri intr-o zona din mijloc si deasupra motorului. Acest lucru scurtează calea aerului, îmbunătățește răspunsul motorului și reduce pierderile de pompă (ceea ce a fost dificil de realizat, în mare parte din cauza atitudinii conservatoare a oamenilor de la bordul Porsche față de modificările de design atât de drastice). Noua configurație pregătește scena pentru o reducere cu 10 grade a fluxului de aer direcționat de motor, iar aceasta, împreună cu injectoarele piezo care creează un amestec aer-combustibil mai subțire, permite creșterea raportului de compresie cu jumătate de unitate până la 10,2:1 ( este un moment bun să menționăm că, în numele prevenirii precondițiilor pentru detonare, raportul de compresie al lui 959 este de doar 8,3:1). În plus, pentru a egaliza traseul gazelor către turbine, circuitul a fost schimbat într-unul singur prin deplasarea de jos în sus. Astfel, turbinele se rotesc într-o direcție diferită când sunt privite din spatele mașinii.

Folosind sistemul VarioCam cu diferite profile de came cu arbori cu came, inginerii Porsche reglează deplasarea celor două supape de admisie în moduri diferite, care au o deplasare parțială diferită. Astfel, aerul care intră în motor începe să se „învârtă”, creând mișcare turbulentă, atât de-a lungul axei verticale (așa-numitul vortex), cât și pe orizontală (somersault). Acest lucru ajută la îmbunătățirea semnificativă a calității procesului de ardere, în care frontul flăcării se mișcă mai repede, iar arderea este mai eficientă. La sarcină maximă, cursa se uniformizează, deoarece viteza aerului este suficient de mare încât o astfel de soluție pur și simplu nu este necesară. În consecință, Hofstätter spune că poluanții din emisiile de gaze brute sunt semnificativ reduse, rezultatul fiind că catalizatorul are acum mult mai puțin de lucru. Astfel, kilometrajul său crește la peste 300 de mii de kilometri. În plus, datorită temperaturii mai scăzute a gazelor, catalizatorul în cauză nu mai este fabricat din tablă, ci este un turnat, care, la rândul său, permite reducerea rezistenței la curgerea gazului și, în sine, crește eficiența. Întregul „ansamblu arhitectonic”, inclusiv filtrul de particule cu supape integrate, este necesar pentru a crea un peisaj sonor 911 care este cu siguranță unic.

Mai mult aluminiu în carcasă

Transmisia este complet nouă, acum cu opt trepte de viteză, care, datorită schemei de acționare, este unică pentru 911 și nu este folosită în niciun model al mărcii sau al preocupărilor. Prima treaptă este mai scurtă decât cea anterioară, iar a opta este mai lungă decât cea de-a șaptea treaptă anterioară. Noile raporturi de viteză permit, de asemenea, o tracțiune finală mai lungă, ceea ce duce la un motor mai liniștit și care rulează cu viteze mai mici la viteze mari de autostradă.

O transmisie mai precisă a cuplului către puntea față este o condiție necesară pentru un comportament îmbunătățit al vehiculului și acest lucru se datorează noii proiectări a ambreiajului cu mai multe plăci în diferențialul din față. Întreaga unitate este răcită cu apă, discuri armate și o evacuare mai rapidă. Toate acestea nu numai că îmbunătățesc dinamica, ci și abilitatea de traversare a mașinii, de exemplu, atunci când conduceți pe zăpadă.

Deși folosește în principal arhitectura actuală 992, în practică sa schimbat semnificativ. Proporția de oțel în acest design „multi-mix” a fost redusă de la 63 la 30 la sută. În exterior, panourile mari din oțel antic au fost înlocuite cu cele din aluminiu, necesitând o nouă abordare pentru fixarea acestora. Proporția (aluminiu extrudat) crește semnificativ în partea de susținere a corpului. Drept urmare, rezistența la torsiune este și mai bună.

La pachetul general de eficiență se adaugă aerodinamica adaptivă a caroseriei, folosind diferite strategii pentru a direcționa aerul prin spoilerul din spate și în deschiderile din fața roților din față. Acestea din urmă sunt echipate cu supape active care se deschid în funcție de nevoile unităților de răcire. Eleronul din spate are și un alt rol, direcționând aerul atunci când este nevoie pentru a îmbunătăți răcirea motorului și mai ales intercooler-urile. Și, bineînțeles, la toate acestea trebuie să adăugăm frânele și șasiul unic de la Porsche, precum și vectorizarea cuplului și coborarea cu o bară anti-ruliu activă pe puntea spate, precum și direcția activă a roții din spate.

Text: Georgy Kolev

2020-08-30