Anatómia veľkého stroja
Rozhovor s manažérom motora Porsche Matthiasom Hofstätterom o novej 911 -ke
911 je pre mnohých auto snov. Opäť sa stretávame s vedúcim motorového oddelenia Porsche, aby nám povedali o peripetiách, ktorým museli pri tvorbe modelu čeliť vývojové tímy spoločnosti. Nasledujúce riadky sú venované technike nového 992.
Potiahnutie páčky na uvoľnenie krytu cez motor môže byť zavádzajúce. Po váhavom pohľade si uvedomíte, že to, čo má byť kryt, je v skutočnosti panel menší ako zadný spojler, pod ktorým je vidieť niečo, čo vyzerá ako plastová vaňa s nainštalovanými dvoma ventilátormi. Ich funkcia je jasná, ale ich vzhľad má ešte jeden efekt – evokuje vzduchom chladené modely s ventilátorom orientovaným na ventilátor obklopený vysokonapäťovými káblami.
450. Toto číslo vyjadruje výkon novej generácie 4 Carrera S a Carrera 992S 1986-litrový bi-turbo-šesťvalcový plochý šesťvalec a okamžite vyvoláva ďalšie asociácie - toto super Porsche z roku 959 s názvom 450, ktoré tiež produkovalo 33 k . s. Dobrá príležitosť na porovnanie a vyjadrenie vývoja techniky v oblasti spaľovacích motorov s rovnakou značkou. Ak však pred 959 rokmi bola XNUMX najvyššou až exotickou formou technických schopností, dnes motor s podobným výkonom poháňajú spomínané verzie Carrera S, ktoré sú v hierarchii značky nižšie.
Naša podobnosť siaha aj do zdvihového objemu, ktorý je veľmi blízko – 2848 má 3 ccm oproti 959 ccm 2981. Motor 3 je na svoju dobu skutočným technologickým majstrovským dielom so zložitým kombinovaným chladením. Valce sú chladené výkonným ventilátorom, zatiaľ čo hlavy sa spoliehajú na 992L vodný chladiaci systém. K odvodu tepla, samozrejme, rovnako ako u všetkých „vzduchových“ motorov Porsche, je tu mazací systém olejového chladiča, ktorý nezvládne ani jeden. nie viac a nie menej ako 959 litrov oleja. Vďaka architektúre modelu so zadným motorom a prednými chladičmi je teda 25 obklopená potrubím, ktoré tvorí spoločný obehový systém.
V tejto súvislosti sa dnes zmenilo len málo. 911 Carrera 4S, ktorú možno vďaka dvojitej prevodovke považovať za blízkeho príbuzného modelu 959, sa nespolieha na výkonný ventilátor, ale naopak chladí a udrží 28,6 litra kvapaliny, zatiaľ čo mazací systém vyžaduje 11,3 litra. maslo.
Architektúra, ktorá zahŕňa horizontálne usporiadanie šiestich valcov, má však ešte jeden dôležitý ukazovateľ podobnosti oboch motorov – spoľahlivosť. V skutočnosti je to typické pre všetky boxer bicykle spoločnosti, ktoré nestratia záruku pri jazde na trati. Pre Porsche bola vždy prvoradá súhra pohybujúcich sa komponentov motora, respektíve trenie v oblasti piestnych krúžkov, piestu, valca, ako aj v ložiskách kľukového hriadeľa a rozvodového mechanizmu.
Turbíny rôzneho charakteru
V oboch modeloch sú turbodúchadlá umiestnené na oboch stranách valcov, ale v 959 bol vybudovaný kaskádový systém tankovania, ktorý zostal v technologickej histórii bielou lastovičkou. Kombinácia malého a veľkého turbodúchadla pôsobí lákavo a dnes sa často používa v naftových motoroch, nie je však vhodná pre benzínové motory - kvôli malému množstvu plynu pri nízkom zaťažení a otáčkach, ale pri vysokých teplotách nie je taká efektívna ako napr. integrovaná. v jednotkách s priamym vstrekovaním s vysokým kompresným pomerom dvojprúdových turbín kombinovaných s výfukovým potrubím zabudovaným v hlavách. V prípade potreby mechanické (Volvo) alebo elektrické (Mercedes) kompresory. Vyššie uvedené dôvody do určitej miery stoja za rozdielmi vo výkone medzi motormi 992 a 995. Aj keď na rozdiel od väčších verzií s turbodúchadlom (ešte stále generácia 991) prepĺňaných turbodúchadlom je motor Carrera 4S s turbodúchadlami s pevnou geometriou wastegate a maximálnym plniacim tlakom 1,2 .530 bar, maximálny krútiaci moment je 2300 Nm pri 450 ot./min. Oba stroje dosahujú maximálny výkon 6500 koní. pri 500 ot./min., no napriek tomu, že má malé turbodúchadlo, maximálny krútiaci moment od 959 Nm do 5500 je dostupný až pri…33 ot./min. Toto je skutočne živé vyjadrenie vývoja technológie za týchto XNUMX rokov.
Rovnica účinnosti
A predsa, čo vysvetľuje tieto rozdiely? Odpoveďou je kombinácia mnohých technologických faktorov. Model 992 ťaží zo „škatuľovej“ architektúry motora, pričom každá skupina valcov je naplnená jedným turbodúchadlom. V tomto ohľade ho možno považovať za súčet dvoch trojvalcových motorov a je známym faktom, že tento typ motora je veľmi vhodný pre zariadenia s turbodúchadlom kvôli veľkej vzdialenosti pulzačných vĺn a nedostatku rušenie medzi nimi. V radových šesťvalcových motoroch môžu byť plyny z každého z troch valcov smerované do inej turbíny alebo do iného dvojturbínového okruhu, ale kvôli vzdialenosti medzi radmi valcov zostáva len prvé riešenie ako voliteľné pre šesť. -valcové motory typu boxer. lacná, ale menej efektívna schéma s jedným). Pri kaskádovom plnení 959 každý zo šiestich valcov nabíja každé z turbodúchadiel, keď je v chode.
Ale to je len časť rovnice. Motor 992 má o 9,4 mm dlhší zdvih (predpoklad vyššieho krútiaceho momentu), pretože moderné high-tech materiály umožňujú zvýšenie zotrvačných síl pri zvýšení rýchlosti piestu zo 14,5 na 16,6 m / s. ... Vďaka priamemu vstrekovaniu (v novej generácii s piezo vstrekovačmi pre jemnejšie premiešanie), zložitému procesu spaľovania, regulácii klepania a stlačenému vzduchu ochladenému na nižšiu teplotu pomocou moderných vodných výmenníkov tepla (čo tiež pomáha skrátiť cestu vzduchu k valcom) sa kompresný pomer zvýši na 10,2: 1. Pridaním systému variabilného nabíjania VarioCam k uvažovanej rovnici je tento rozdiel vo výkone motora oveľa zreteľnejší.
Je čas na zmenu ... a návrat
Trojlitrový motor Carrera sa nielen veľmi líši od svojho vzdialeného predchodcu, ale je aj dosť sofistikovaný v porovnaní s darcom, ktorý sa predstavil relatívne nedávno v roku 991. V zásade ide o zvýšenie výkonu a krútiaceho momentu o 30 jednotiek (zo 420 na 450 k a z 500 ). až 530 Nm) sa zdá byť ľahko dosiahnuteľná pomocou jednoduchého softvérového nastavenia. Oveľa radikálnejší bol prístup tímu Matthiasa Hofstettera, vedúceho motorového oddelenia Porsche, s ktorým sa autor tohto radu mal možnosť stretnúť už druhýkrát pri predstavení modelu 992.
Zaujímavosťou, ktorú nenájdete v žiadnej tlači, je, že nová 911 bola pôvodne navrhnutá ako plug-in hybrid. Za týmto účelom sa rozšíril predný rozchod a práve tam, medzi prednými kolesami, mala byť umiestnená lítium-iónová batéria. Novo vyvinutá prevodovka s dvoma spojkami a ôsmimi namiesto siedmich prevodových stupňov má zväčšenú veľkosť skrine medzi kľukovým hriadeľom a dvoma sadami spojok – približne osem centimetrov. Mal obsahovať „elektrický disk“, ako Hofstetter motor nazval, pravdepodobne pre jeho diskovú konštrukciu. Zatiaľ je to dobré a teoreticky to vyzerá skvele, najmä preto, že posunutie ťažiska dopredu a dole bude mať priaznivý vplyv na rozloženie hmotnosti 911. V praxi však auto na takéto túžby reaguje veľmi svojsky. spôsobom. „Prvé (prototypové) verzie 992 mali prudké zrýchlenie,“ hovorí Matthias Hofstetter, „a spôsobili skutočnú senzáciu na pravej strane.“ Jemné vyváženie modelu však ide do pekla a 911 sa v zákrutách stáva nestabilnou a nepredvídateľnou. Montáž motorov vpredu s možnosťou vektorovania krútiaceho momentu by mohla do určitej miery kompenzovať nedostatky, znamená to však návrat k rysovacej doske a obrovské náklady na nový dizajn. V každom prípade sa upustilo od jednoduchšej hybridnej sústavy s jedným motorom, zrušilo sa pomerne vážne množstvo dizajnérskych prác a 911 je opäť v kurze bez akýchkoľvek elektrických asistentov. Snahy o zvýšenie výkonu a zníženie spotreby sa sústreďujú na komponenty ako motor, prevodovka a karoséria.
V mene zvýšeného výkonu je nová verzia motora vybavená väčšími turbodúchadlami – respektíve tromi milimetrami (až 48 mm) a štyrmi milimetrami (až 55 mm) pre turbínu a kompresor. To umožnilo dosiahnuť tlak 1,2 baru aj napriek prekážkam, ktoré vytváral nový filter pevných častíc. Zmenila sa aj poloha výmenníkov tepla so stlačeným vzduchom, ktoré sa presunuli z vonkajších plôch valcov do oblasti v strede a nad motorom. Tým sa skráti dráha vzduchu, zlepší sa odozva motora a znížia sa straty na čerpadle (čo bolo ťažké dosiahnuť, najmä kvôli konzervatívnemu postoju ľudí na palube Porsche k takýmto drastickým konštrukčným zmenám). Nová konfigurácia pripravuje pôdu pre 10-stupňové zníženie prúdenia vzduchu smerovaného motorom, čo spolu s piezo vstrekovačmi, ktoré vytvárajú redšiu zmes vzduchu a paliva, umožňuje zvýšenie kompresného pomeru o polovicu jednotky na 10,2:1 ( je vhodný čas spomenúť, že v mene zabránenia predpokladov na detonáciu je kompresný pomer 959 len 8,3:1). Okrem toho, aby sa vyrovnala cesta plynov k turbínam, okruh sa zmenil na jednoduchý pohybom zdola nahor. Turbíny sa teda pri pohľade spoza auta otáčajú iným smerom.
Použitím systému VarioCam s rôznymi vačkovými profilmi vačkových hriadeľov upravujú inžinieri Porsche pohyb dvoch sacích ventilov rôznymi spôsobmi, ktoré majú rozdielny zdvih čiastočného zaťaženia. Vzduch vstupujúci do motora teda začne „víriť“ a vytvára tak turbulentný pohyb, a to tak pozdĺž vertikálnej osi (takzvaný vír), ako aj horizontálne (kotrmelec). To pomáha výrazne zlepšiť kvalitu spaľovacieho procesu, pri ktorom sa predná časť plameňa pohybuje rýchlejšie a spaľovanie je efektívnejšie. Pri plnom zaťažení sa zdvih vyrovnáva, pretože rýchlosť vzduchu je dostatočne vysoká, takže takéto riešenie jednoducho nie je potrebné. Vo výsledku Hofstetter tvrdí, že úroveň znečisťujúcich látok v emisiách surového plynu je výrazne znížená, takže katalyzátor má teraz oveľa menej práce. Jeho kilometrový výkon sa teda zvyšuje na viac ako 300 tisíc kilometrov. Okrem toho, vzhľadom na nižšiu teplotu plynov, predmetný katalyzátor už nie je vyrobený z plechu, ale je to odliatok, ktorý umožňuje znížiť odpor proti prúdeniu plynov a sám osebe zvyšuje účinnosť. Celý „architektonický celok“ vrátane filtra pevných častíc s integrovanými ventilmi je potrebný na vytvorenie zvukovej kulisy 911, ktorá je určite jedinečná.
V prípade viac hliníka
Prevodovka je úplne nová, teraz s ôsmimi stupňami, ktorá je vďaka schéme pohonu jedinečná pre 911 a nepoužíva sa v žiadnom modeli značky alebo koncernu. Prvý prevodový stupeň je kratší ako predchádzajúci a ôsmy je dlhší ako predchádzajúci najvyšší siedmy prevodový stupeň. Nové prevodové stupne tiež umožňujú dlhší finálny pohon, čo má za následok tichší motor a pri vysokých rýchlostiach na diaľnici pracuje pri nižších otáčkach.
Presnejší prenos krútiaceho momentu na prednú nápravu je predpokladom zlepšeného chovania vozidla, a to vďaka novej konštrukcii lamelovej spojky v prednom diferenciáli. Celá jednotka je vodou chladená, vystužené disky a rýchlejší únik. To všetko zlepšuje nielen dynamiku, ale aj terénne vlastnosti stroja, napríklad pri jazde na snehu.
Aj keď využíva hlavne súčasnú architektúru 992, v praxi sa to výrazne zmenilo. Podiel ocele v tomto dizajne „viacerých zmesí“ sa znížil zo 63 na 30 percent. Vonku boli veľké panely zo starožitnej ocele nahradené hliníkovými, čo si vyžaduje nový prístup k ich upevneniu. Podiel (extrudovaný hliník) sa významne zvyšuje v opornej časti tela. Vďaka tomu je torzná odolnosť ešte lepšia.
K celkovému balíku efektivity je pridaná adaptívna aerodynamika karosérie využívajúca rôzne stratégie smerovania vzduchu cez zadný spojler a do otvorov pred prednými kolesami. Tie sú vybavené aktívnymi ventilmi, ktoré sa otvárajú v závislosti od potrieb chladiacich jednotiek. Zadný spojler má aj ďalšiu úlohu, usmerňuje vzduch v prípade potreby na zlepšenie chladenia motora a najmä medzichladičov. A samozrejme k tomu všetkému musíme pripočítať unikátne brzdy a podvozok Porsche, ako aj vektorovanie krútiaceho momentu a zjazd z kopca s aktívnym stabilizátorom na zadnej náprave, ako aj aktívne riadenie zadných kolies.
Text: Georgy Kolev
2020-08-30
