Anatomi av en stor maskin
Samtale med Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter om nye 911
911 er en drømmebil for mange. Vi møtes igjen med sjefen for Porsches motoravdeling for å fortelle oss om omskiftelsene som selskapets utviklingsteam måtte møte da de lagde en modell. Følgende linjer er dedikert til teknologien til den nye 992.
Å trekke dekselutløserhendelen over motoren kan være misvisende. Etter et nølende blikk skjønner du at det som skal være et deksel faktisk er et panel som er mindre enn bakspoileren, der du kan se det som ser ut som en plastbalje med to vifter installert. Funksjonen deres er tydelig, men utseendet deres har en annen effekt - det fremkaller luftkjølte modeller med sin viftesentrerte vifte omgitt av høyspentkabler.
450. Dette tallet uttrykker hestekreftene til den nye generasjonen 4 Carrera S og Carrera 992S 1986-liters bi-turbo-seks-sylindret flat-seks-motor og vekker umiddelbart andre assosiasjoner - denne super Porsche fra 959 kalt 450, som også produserte 33 hk . Med. En god anledning til å sammenligne og uttrykke utviklingen av teknologi innen forbrenningsmotorer med samme merke. Men hvis 959 for XNUMX år siden var den høyeste og til og med eksotiske formen for teknisk kapasitet, drives i dag en motor med tilsvarende kraft av de nevnte versjonene av Carrera S, som er lavere i merkehierarkiet.
Våre likheter strekker seg også til slagvolumet, som er veldig nært – 2848s 3cc versus 959s 2981cc. 3s motor er et sant teknologisk mesterverk for sin tid, med kompleks kombinert kjøling. Sylindrene kjøles av en kraftig vifte, mens hodene er avhengige av et 992L vannkjølesystem. For å bidra til varmeavledning, er det selvfølgelig, som med alle Porsche "luft"-motorer, et oljekjøler-smøresystem som ikke har plass til noen av delene. ikke mer og ikke mindre enn 959 liter olje. På grunn av arkitekturen til modellen med bakmotor og radiatorer foran, er 25 derfor omgitt av rørledninger som danner et felles sirkulasjonssystem.
I denne forbindelse har lite endret seg i dag. 911 Carrera 4S, som kan betraktes som en nær slektning av 959 takket være den doble transmisjonen, stoler ikke på en kraftig vifte, men kjøler i stedet og holder 28,6 liter væske, mens smøresystemet krever 11,3 liter. smør.
Imidlertid har arkitekturen, som inkluderer et horisontalt arrangement av seks sylindre, en annen viktig indikator på likheten mellom begge motorene - pålitelighet. Faktisk er dette typisk for alle selskapets boksersykler, som ikke vil annullere garantien når de kjøres på banen. For Porsche har samspillet mellom bevegelige motorkomponenter, henholdsvis friksjonen i området til stempelringene, stempelet, sylinderen, samt i lagrene til veivakselen og tidsmekanismen, alltid vært av største betydning.
Turbiner av ulik natur
I begge modellene er turboladere plassert på begge sider av sylinderbankene, men i 959 ble det bygget et kaskadefyllingssystem, som forble en hvit svale i teknologihistorien. Kombinasjonen av en liten og stor turbolader virker fristende og brukes i dag ofte i dieselmotorer, men egner seg ikke for bensinmotorer – på grunn av liten mengde gass ved lav belastning og omdreininger, men ved høye temperaturer er den ikke like effektiv som en integrert. i direkteinjeksjonsenheter med høyt kompresjonsforhold av twin-jet turbiner kombinert med eksosmanifolder innebygd i hodene. Om nødvendig, mekaniske (Volvo) eller elektriske (Mercedes) kompressorer. Til en viss grad ligger de ovennevnte årsakene til grunn for forskjellene i ytelse mellom motorene 992 og 995. Selv om, i motsetning til de større turboladede (fortsatt 991 generasjonen) turboladede versjonene, er Carrera 4S-motoren med wastegate-turboladere med fast geometri med et maksimalt fylltrykk på 1,2 ,530 bar, maksimalt dreiemoment er 2300 Nm ved 450 o/min. Begge maskinene når en maksimal effekt på 6500 hk. ved 500 rpm, men til tross for en liten turbolader, er maksimalt dreiemoment fra 959 Nm til 5500 bare tilgjengelig ved ... 33 rpm. Dette er virkelig et levende uttrykk for teknologiutviklingen gjennom disse XNUMX årene.
Effektivitetsligning
Og likevel, hva forklarer disse forskjellene? Svaret er en kombinasjon av mange teknologiske faktorer. 992 drar nytte av en "bokset" motorarkitektur, med hver sylinderbank fylt med en enkelt turbolader. I denne forbindelse kan det betraktes som summen av to tresylindrede motorer, og det er et velkjent faktum at denne typen motorer er svært egnet for turboladet utstyr på grunn av den lange avstanden til pulseringsbølgene og mangelen på interferens mellom dem. I straight-seks motorer kan gassene fra hver av de tre sylindrene rutes til en annen turbin eller til en annen dual-turbin krets, men på grunn av avstanden mellom sylinderbankene gjenstår kun den første løsningen som et alternativ for seks -sylindrede boksermotorer. en billig, men mindre effektiv ordning med en). I kaskadeladingen til 959 lader hver av de seks sylindrene hver av turboladerne når den er i gang.
Men det er bare en del av ligningen. 992-motoren har 9,4 mm lengre slag (en forutsetning for høyere dreiemoment), ettersom moderne høyteknologiske materialer tillater at treghetskreftene økes når stempelhastigheten økes fra 14,5 til 16,6 m / s. ... Takket være direkte injeksjon (i en ny generasjon med piezoinjektorer for finere blanding), en kompleks forbrenningsprosess, bankkontroll og trykkluft avkjølt til lavere temperatur ved bruk av moderne vannvarmevekslere (som også bidrar til å forkorte luftveien til sylindrene), økes kompresjonsforholdet til 10,2: 1. Ved å legge VarioCam variable ladesystem til ligningen som blir vurdert, blir denne forskjellen i motorytelse mye tydeligere.
Det er på tide å endre ... og komme tilbake
Tre-liters Carrera-motoren er ikke bare veldig forskjellig fra den fjerne forgjengeren, men også ganske sofistikert i forhold til giveren, presentert relativt nylig i 991. I prinsippet økte effekten og dreiemomentet med 30 enheter (fra 420 til 450 hk og fra 500 ). opp til 530 Nm) virker lett oppnåelig med en enkel programvareinnstilling. Mye mer radikal var tilnærmingen til teamet til Matthias Hofstetter, lederen for Porsche-motoravdelingen, som forfatteren av denne linjen hadde sjansen til å møte for andre gang under presentasjonen av 992.
Et interessant faktum som du ikke finner i noen presse er at den nye 911 opprinnelig ble designet som en plug-in hybrid. For å gjøre dette ble sporet foran utvidet og det var der, mellom forhjulene, litium-ion-batteriet skulle ha vært plassert. Den nyutviklede girkassen med to clutcher og åtte i stedet for syv gir har økt husstørrelse mellom veivakselen og to sett clutcher – omtrent åtte centimeter. Den skulle inneholde en "elektrisk skive", som Hofstetter kalte motoren, sannsynligvis på grunn av skivedesignen. Så langt så bra, og i teorien ser det bra ut, spesielt siden det å flytte tyngdepunktet fremover og ned vil ha en gunstig effekt på vektfordelingen til 911. I praksis reagerer imidlertid bilen på slike ønsker på en helt særegen måte. vei. "De første (prototype) versjonene av 992 hadde en kraftig akselerasjon," sier Matthias Hofstetter, "og forårsaket en ekte sensasjon på høyre side." Den fine balansen til modellen går imidlertid til helvete, og 911 blir ustabil og uforutsigbar i svinger. Montering av motorer foran med dreiemomentvektor-evne kan oppveie manglene til en viss grad, men det betyr en retur til tegnebrettet og enorme nye designkostnader. Uansett er det enklere enmotors hybridsystemet forlatt, et ganske seriøst designarbeid er kansellert, og 911 er tilbake på kurs uten noen elektriske assistenter. Arbeidet med å øke kraften og redusere forbruket er fokusert på komponenter som motor, girkasse og karosseri.
I den økte kraftens navn er den nye versjonen av motoren utstyrt med større turboladere - henholdsvis tre millimeter (opptil 48 mm) og fire millimeter (opptil 55 mm) for turbinen og kompressoren. Dette gjorde det mulig å oppnå et trykk på 1,2 bar, til tross for hindringene som skapes av det nye dieselpartikkelfilteret. Posisjonen til trykkluftvarmevekslerne er også endret, og flyttet fra områder på utsiden av sylinderbankene til et område i midten og over motoren. Dette forkorter luftveien, forbedrer motorresponsen og reduserer pumpetap (noe som var vanskelig å oppnå, hovedsakelig på grunn av den konservative holdningen til folk om bord på Porsche til slike drastiske designendringer). Den nye konfigurasjonen setter scenen for en 10-graders reduksjon i motorrettet luftstrøm, og dette, sammen med piezo-injektorer som skaper en tynnere luft-drivstoffblanding, gjør at kompresjonsforholdet kan økes med en halv enhet til 10,2:1 ( det er et godt tidspunkt å nevne at i navnet på å forhindre forutsetninger for detonasjon, er 959s kompresjonsforhold bare 8,3:1). I tillegg, for å utjevne gassbanen til turbinene, ble kretsen endret til en enkelt ved å flytte fra bunnen til toppen. Dermed roterer turbinene i en annen retning sett bakfra.
Ved hjelp av VarioCam-systemet med forskjellige kamakselkamprofiler, justerer Porsche-ingeniører bevegelsen til de to inntaksventilene på forskjellige måter, som har forskjellige delvise belastninger. Dermed begynner luften som kommer inn i motoren å "virvle", og skaper turbulent bevegelse, både langs den vertikale aksen (den såkalte vortexen) og horisontalt (salto). Dette bidrar til å forbedre forbrenningsprosessen betydelig, der flammefronten beveger seg raskere og forbrenningen er mer effektiv. Ved full belastning jevner slaget ut fordi lufthastigheten er høy nok til at en slik løsning rett og slett ikke er nødvendig. Som et resultat sier Hofstätter at forurensningene i rågassutslippene reduseres betydelig, med det resultat at katalysatoren nå har mye mindre arbeid å gjøre. Dermed øker kjørelengden til mer enn 300 tusen kilometer. I tillegg, på grunn av den lavere temperaturen på gassene, er den aktuelle katalysatoren ikke lenger laget av metallplate, men er støpt, som igjen reduserer motstanden mot strømmen av gasser og i seg selv øker effektiviteten. Hele "arkitektoniske ensemblet", inkludert partikkelfilteret med integrerte ventiler, kreves for å skape et 911 lydbilde som definitivt er unikt.
Mer aluminium i saken
Overføringen er helt ny, nå med åtte gir, som på grunn av kjøreplanen er unik for 911 og ikke brukes i noen modell av merkevaren eller bekymringen. Første gir er kortere enn det forrige, og det åttende er lengre enn det forrige høyeste syvende giret. De nye girforholdene tillater også en lengre sluttdrift, noe som resulterer i en stillere motor og går med lavere hastigheter ved høye motorveihastigheter.
Mer presis overføring av dreiemoment til forakselen er en forutsetning for forbedret kjøretøyoppførsel, og dette skyldes den nye utformingen av flerplatekoblingen i frontdifferensialet. Hele enheten er vannkjølte, forsterkede skiver og en raskere rømning. Alt dette forbedrer ikke bare dynamikken, men også maskinens langrennsevne, for eksempel når du kjører på snø.
Selv om den hovedsakelig bruker den nåværende 992-arkitekturen, har den i praksis endret seg betydelig. Andelen stål i denne "multi-mix" designen er redusert fra 63 til 30 prosent. Utenfor er store antikke stålpaneler erstattet med aluminiumsplater, noe som krever en ny tilnærming for å fikse dem. Andelen (ekstrudert aluminium) øker betydelig i den bærende delen av kroppen. Som et resultat er torsjonsmotstanden enda bedre.
I tillegg til den generelle effektivitetspakken er adaptiv kropps aerodynamikk, som bruker forskjellige strategier for å lede luft gjennom den bakre spoileren og inn i åpningene foran forhjulene. Sistnevnte er utstyrt med aktive ventiler som åpner avhengig av behovene til kjøleenhetene. Den bakre spoileren har også en annen rolle, og dirigerer luft ved behov for å forbedre motorkjølingen og spesielt intercoolerne. Og, selvfølgelig, til alt dette må vi legge til de unike bremsene og chassiset til Porsche, samt dreiemomentvekting og nedoverbakke med en aktiv krængningsstabilisator på bakakselen, samt aktiv bakhjulsstyring.
Tekst: Georgy Kolev
2020-08-30
