Anatomie velkého stroje

Rozhovor s manažerem motoru Porsche Matthiasem Hofstätterem o nové 911

911 je pro mnohé auto snů. Znovu se setkáváme s vedoucím motorového oddělení Porsche, aby nám řekli o peripetiích, kterým musely vývojové týmy společnosti čelit při tvorbě modelu. Technologii nové 992 jsou věnovány následující řádky.

Tažení za uvolňovací páku krytu přes motor může být zavádějící. Po váhavém pohledu si uvědomíte, že to, co má být kryt, je ve skutečnosti panel menší než zadní spoiler, pod kterým je vidět něco, co vypadá jako plastová vana se dvěma nainstalovanými ventilátory. Jejich funkce je jasná, ale jejich vzhled má ještě jeden efekt – evokuje vzduchem chlazené modely s ventilátorem orientovaným ventilátorem obklopeným vysokonapěťovými kabely.

450. Toto číslo vyjadřuje výkon nové generace 4 Carrera S a Carrera 992S 1986litrový bi-turbo-šestiválcový plochý šestiválec a okamžitě vyvolává další asociace - toto super Porsche z roku 959 s názvem 450, které také produkovalo 33 k . S. Dobrá příležitost pro srovnání a vyjádření vývoje techniky v oblasti spalovacích motorů se stejnou značkou. Jestliže však před 959 lety byla XNUMX nejvyšší a dokonce exotickou formou technických schopností, dnes motor s podobným výkonem pohánějí výše zmíněné verze Carrera S, které jsou v hierarchii značky níže.

Naše podobnosti se týkají také zdvihového objemu, který je velmi blízký – 2848 má 3 ccm versus 959 ccm 2981. Motor 3 je na svou dobu skutečným technologickým mistrovským dílem se složitým kombinovaným chlazením. Válce jsou chlazeny výkonným ventilátorem, zatímco hlavy spoléhají na 992L vodní chlazení. K odvodu tepla samozřejmě přispívá, stejně jako u všech „vzduchových“ motorů Porsche, systém mazání chladiče oleje, který nedokáže pojmout ani jeden. ne více a ne méně než 959 litrů oleje. Díky architektuře modelu se zadním motorem a předními chladiči je tedy 25 obklopena potrubím, které tvoří společný oběhový systém.

V tomto ohledu se dnes málo změnilo. Model 911 Carrera 4S, který lze díky dvojímu převodu považovat za blízkého příbuzného modelu 959, se nespoléhá na výkonný ventilátor, ale naopak chladí a udrží 28,6 litrů kapaliny, zatímco mazací systém vyžaduje 11,3 litru. máslo.

Architektura, která zahrnuje horizontální uspořádání šesti válců, má však i další důležitý ukazatel podobnosti obou motorů – spolehlivost. Ve skutečnosti je to typické pro všechny boxerky této společnosti, které při jízdě na dráze neztratí záruku. Pro Porsche byla vždy prvořadá souhra pohybujících se součástí motoru, respektive tření v oblasti pístních kroužků, pístu, válce, ale i ložisek klikového hřídele a rozvodového mechanismu.

Turbíny různé povahy

U obou modelů jsou turbodmychadla umístěna po obou stranách válců, ale u 959 byl vybudován kaskádový systém doplňování paliva, který zůstal v technologické historii bílou vlaštovkou. Kombinace malého a velkého turbodmychadla působí lákavě a dnes se často používá u dieselových motorů, ale není vhodná pro benzinové motory - kvůli malému množství plynu při nízké zátěži a otáčkách, ale při vysokých teplotách není tak účinná jako integrovaný. v jednotkách s přímým vstřikováním s vysokým kompresním poměrem dvouproudových turbín kombinovaných s výfukovým potrubím zabudovaným v hlavách. V případě potřeby mechanické (Volvo) nebo elektrické (Mercedes) kompresory. Výše uvedené důvody do určité míry stojí za rozdíly ve výkonu mezi motory 992 a 995. Ačkoli na rozdíl od větších přeplňovaných verzí (stále generace 991) přeplňovaných turbodmychadlem je motor Carrera 4S vybaven turbodmychadly s pevnou geometrií wastegate s maximálním plnicím tlakem 1,2 .530 bar, maximální točivý moment je 2300 Nm při 450 ot./min. Oba stroje dosahují maximálního výkonu 6500 koní. při 500 ot./min, ale i přes malé turbodmychadlo je maximální točivý moment od 959 Nm do 5500 k dispozici pouze při…33 ot./min. Toto je skutečně živé vyjádření vývoje technologie za těchto XNUMX let.

Rovnice účinnosti

A přesto, co vysvětluje tyto rozdíly? Odpověď je kombinací mnoha technologických faktorů. 992 těží z „krabicové“ architektury motoru, kde každá řada válců je naplněna jedním turbodmychadlem. V tomto ohledu jej lze považovat za součet dvou tříválcových motorů a je známou skutečností, že tento typ motoru je velmi vhodný pro přeplňovaná zařízení kvůli velké vzdálenosti pulsačních vln a nedostatku rušení mezi nimi. U řadových šestiválců mohou být plyny z každého ze tří válců směrovány do jiné turbíny nebo do jiného dvouturbinového okruhu, ale kvůli vzdálenosti mezi řadami válců zůstává pouze první řešení jako volitelné pro šest -válcové motory typu boxer. levný, ale méně účinný systém s jedním). V kaskádovém plnění 959 každý ze šesti válců nabíjí každé z turbodmychadel, když běží.

Ale to je jen část rovnice. Motor 992 má o 9,4 mm delší zdvih (předpoklad pro vyšší točivý moment), protože moderní high-tech materiály umožňují zvýšení setrvačných sil při zvýšení rychlosti pístu ze 14,5 na 16,6 m / s. ... Díky přímému vstřikování (u nové generace s piezo vstřikovači pro jemnější míchání), složitému spalovacímu procesu, regulaci klepání a stlačenému vzduchu chlazenému na nižší teplotu pomocí moderních vodních tepelných výměníků (což také pomáhá zkrátit cestu vzduchu k válcům) se kompresní poměr zvýšil na 10,2: 1. Přidáním systému variabilního nabíjení VarioCam do uvažované rovnice se tento rozdíl ve výkonu motoru stává mnohem jasnějším.

Je čas se změnit ... a vrátit se

Třílitrový motor Carrera se nejen velmi liší od svého vzdáleného předchůdce, ale je také velmi sofistikovaný ve srovnání se svým dárcem, představeným relativně nedávno v roce 991. V zásadě jde o zvýšení výkonu a točivého momentu o 30 jednotek (ze 420 na 450 k a z 500 ). až 530 Nm) se zdá být snadno dosažitelné pomocí jednoduchého softwarového nastavení. Mnohem radikálnější byl přístup týmu Matthiase Hofstettera, vedoucího oddělení motorů Porsche, s nímž se autor této řady měl možnost podruhé setkat při představení modelu 992.

Zajímavostí, kterou v žádném tisku nenajdete, je, že nová 911 byla původně navržena jako plug-in hybrid. K tomu byl rozšířen přední rozchod a právě tam, mezi předními koly, měla být umístěna lithium-iontová baterie. Nově vyvinutá převodovka se dvěma spojkami a osmi místo sedmi rychlostními stupni má zvětšenou velikost skříně mezi klikovým hřídelem a dvěma sadami spojek - asi osm centimetrů. Měl obsahovat „elektrický disk“, jak Hofstetter motor nazval, pravděpodobně kvůli jeho diskové konstrukci. Zatím je to dobré a teoreticky to vypadá skvěle, tím spíš, že posouvání těžiště dopředu a dolů bude mít blahodárný vliv na rozložení hmotnosti 911. V praxi ale auto na takové touhy reaguje velmi svérázně. cesta. "První (prototypové) verze 992 měly prudké zrychlení," říká Matthias Hofstetter, "a způsobily skutečnou senzaci na pravé straně." Jemné vyvážení modelu jde ale do háje a 911 se stává v zatáčkách nestabilní a nepředvídatelná. Montáž motorů vpředu s možností vektorování točivého momentu by mohla nedostatky do určité míry kompenzovat, ale znamená to návrat k rýsovacímu prknu a obrovské náklady na nový design. V každém případě se upustilo od jednoduššího jednomotorového hybridního systému, bylo zrušeno poměrně vážné množství konstrukčních prací a 911 je zpět v kurzu bez jakýchkoli elektrických asistentů. Snahy o zvýšení výkonu a snížení spotřeby se soustředí na komponenty, jako je motor, převodovka a karoserie.

Ve jménu zvýšeného výkonu je nová verze motoru vybavena většími turbodmychadly – ​​respektive třímilimetrovými (až 48 mm) a čtyřmilimetrovými (až 55 mm) pro turbínu a kompresor. To umožnilo dosáhnout tlaku 1,2 baru i přes překážky, které vytvořil nový filtr pevných částic. Změnilo se také umístění výměníků tepla stlačeného vzduchu, které se přesunuly z oblastí na vnější straně válců do oblasti uprostřed a nad motorem. To zkracuje dráhu vzduchu, zlepšuje odezvu motoru a snižuje ztráty čerpadla (což bylo obtížné dosáhnout, z velké části kvůli konzervativnímu přístupu lidí na palubě Porsche k tak drastickým konstrukčním změnám). Nová konfigurace připravuje půdu pro 10stupňové snížení proudění vzduchu nasměrovaného motorem, a to spolu s piezo vstřikovači, které vytvářejí řidší směs vzduchu a paliva, umožňuje zvýšení kompresního poměru o půl jednotky na 10,2:1 ( je dobrý čas zmínit, že ve jménu prevence předpokladů pro detonaci je kompresní poměr 959 pouze 8,3:1). Navíc, aby se vyrovnala cesta plynů k turbínám, byl okruh změněn na jediný pohybem zdola nahoru. Turbíny se tedy při pohledu zezadu vozidla točí jiným směrem.

Pomocí systému VarioCam s různými vačkovými profily vačkových hřídelů upravují inženýři Porsche dráhu dvou sacích ventilů různými způsoby, které mají různou dráhu částečného zatížení. Vzduch vstupující do motoru tak začne „vířit“ a vytváří turbulentní pohyb, a to jak podél svislé osy (tzv. Vír), tak vodorovně (kotrmelec). To pomáhá výrazně zlepšit kvalitu spalovacího procesu, při kterém se čelo plamene pohybuje rychleji a spalování je efektivnější. Při plném zatížení se zdvih vyrovná, protože rychlost vzduchu je dostatečně vysoká, takže takové řešení prostě není nutné. Výsledkem je, že Hofstetter říká, že úroveň znečišťujících látek v emisích surového plynu je významně snížena, takže katalyzátor má nyní mnohem méně práce. Jeho kilometrový výkon se tak zvyšuje na více než 300 tisíc kilometrů. Kromě toho, vzhledem k nižší teplotě plynů, dotyčný katalyzátor již není vyroben z plechu, ale je odlitkem, který zase umožňuje snížit odpor proti proudění plynu a sám o sobě zvyšuje účinnost. Celý „architektonický celek“, včetně filtru pevných částic s integrovanými ventily, je zapotřebí k vytvoření zvukového prostředí 911, které je rozhodně jedinečné.

Více hliníku v kufru

Převodovka je zcela nová, nyní s osmi rychlostními stupni, která je díky schématu pohonu jedinečná u modelu 911 a nepoužívá se v žádném modelu značky nebo koncernu. První rychlostní stupeň je kratší než předchozí a osmý je delší než předchozí nejvyšší sedmý rychlostní stupeň. Nové převodové poměry také umožňují delší koncový pohon, což má za následek tišší chod motoru a nižší rychlosti při vysokých rychlostech na dálnici.

Přesnější přenos točivého momentu na přední nápravu je předpokladem pro lepší chování vozidla, a to díky nové konstrukci lamelové spojky v předním diferenciálu. Celá jednotka je vodou chlazená, vyztužená disky a rychlejší únik. To vše zlepšuje nejen dynamiku, ale také terénní schopnosti stroje, například při jízdě na sněhu.

I když využívá hlavně současnou architekturu 992, v praxi se výrazně změnila. Podíl oceli v tomto „multi-mix“ designu byl snížen ze 63 na 30 procent. Venku byly velké panely ze starožitné oceli nahrazeny hliníkovými, což vyžaduje nový přístup k jejich upevnění. Podíl (extrudovaný hliník) se významně zvyšuje v podpůrné části těla. Díky tomu je torzní odolnost ještě lepší.

K celkovému balíčku efektivity je přidána adaptivní aerodynamika karoserie využívající různé strategie pro směrování vzduchu zadním spoilerem a do otvorů před předními koly. Ty jsou vybaveny aktivními ventily, které se otevírají v závislosti na potřebách chladicích jednotek. Zadní spoiler má i další roli, usměrňuje vzduch v případě potřeby pro zlepšení chlazení motoru a zejména mezichladičů. A k tomu všemu samozřejmě musíme připočíst unikátní brzdy a podvozek Porsche, stejně jako vektorování točivého momentu a sjezd z kopce s aktivním stabilizátorem na zadní nápravě a také aktivní řízení zadních kol.

Text: Georgy Kolev

2020-08-30