Ανατομία μιας μεγάλης μηχανής

Συνομιλία με τον Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter για το νέο 911

Η 911 είναι ένα αυτοκίνητο των ονείρων για πολλούς. Συναντιόμαστε ξανά με τον επικεφαλής του τμήματος κινητήρων της Porsche για να μας πει για τις αντιξοότητες που είχαν να αντιμετωπίσουν οι ομάδες ανάπτυξης της εταιρείας κατά τη δημιουργία ενός μοντέλου. Οι παρακάτω γραμμές είναι αφιερωμένες στην τεχνολογία του νέου 992.

Το τράβηγμα του μοχλού απελευθέρωσης του καλύμματος πάνω από τον κινητήρα μπορεί να είναι παραπλανητικό. Μετά από μια διστακτική ματιά, συνειδητοποιείς ότι αυτό που υποτίθεται ότι είναι κάλυμμα είναι στην πραγματικότητα ένα πλαίσιο μικρότερο από το πίσω σπόιλερ, κάτω από το οποίο μπορείς να δεις κάτι που μοιάζει με πλαστική μπανιέρα με δύο ανεμιστήρες εγκατεστημένους. Η λειτουργία τους είναι ξεκάθαρη, αλλά η εμφάνισή τους έχει ένα άλλο αποτέλεσμα - παραπέμπει σε αερόψυκτα μοντέλα με τον ανεμιστήρα που βρίσκεται στο κέντρο του ανεμιστήρα που περιβάλλεται από καλώδια υψηλής τάσης.

450. Αυτός ο αριθμός εκφράζει την ιπποδύναμη της νέας γενιάς 4 Carrera S και Carrera 992S 1986 λίτρων bi-turbo-959-κύλινδρος flat-six κινητήρας και αμέσως προκαλεί άλλους συσχετισμούς - αυτή η σούπερ Porsche του 450 που ονομάζεται 33, η οποία απέδιδε επίσης 959 ίππους . Με. Μια καλή αφορμή για σύγκριση και έκφραση της εξέλιξης της τεχνολογίας στον τομέα των κινητήρων εσωτερικής καύσης με την ίδια μάρκα. Ωστόσο, αν πριν από XNUMX χρόνια η XNUMX ήταν η υψηλότερη και μάλιστα εξωτική μορφή τεχνικής ικανότητας, σήμερα ένας κινητήρας με παρόμοια ισχύ κινείται από τις προαναφερθείσες εκδόσεις της Carrera S, οι οποίες βρίσκονται χαμηλότερα στην ιεραρχία της μάρκας.

Οι ομοιότητές μας επεκτείνονται και στον κυβισμό, ο οποίος είναι πολύ κοντά - τα 2848cc της 3 έναντι των 959cc της 2981. Ο κινητήρας του 3 είναι ένα πραγματικό τεχνολογικό αριστούργημα για την εποχή του, με πολύπλοκη συνδυασμένη ψύξη. Οι κύλινδροι ψύχονται από έναν ισχυρό ανεμιστήρα, ενώ οι κεφαλές βασίζονται σε σύστημα ψύξης νερού 992 λίτρων. Συμβάλλοντας φυσικά στην απαγωγή θερμότητας, όπως συμβαίνει με όλους τους κινητήρες «αέρα» της Porsche, υπάρχει ένα σύστημα λίπανσης ψυγείου λαδιού που δεν μπορεί να φιλοξενήσει κανένα από τα δύο. ούτε περισσότερο ούτε λιγότερο από 959 λίτρα λάδι. Έτσι, λόγω της αρχιτεκτονικής του μοντέλου με πίσω κινητήρα και μπροστινά καλοριφέρ, το 25 περιβάλλεται από αγωγούς που σχηματίζουν ένα κοινό σύστημα κυκλοφορίας.

Από αυτήν την άποψη, λίγα έχουν αλλάξει σήμερα. Το 911 Carrera 4S, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί στενός συγγενής του 959 χάρη στη διπλή μετάδοση, δεν βασίζεται σε έναν ισχυρό ανεμιστήρα, αλλά ψύχει και συγκρατεί 28,6 λίτρα υγρού, ενώ το σύστημα λίπανσης απαιτεί 11,3 λίτρα. βούτυρο.

Ωστόσο, η αρχιτεκτονική, η οποία περιλαμβάνει μια οριζόντια διάταξη έξι κυλίνδρων, έχει ωστόσο έναν άλλο σημαντικό δείκτη της ομοιότητας και των δύο κινητήρων - την αξιοπιστία. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι χαρακτηριστικό για όλες τις μοτοσυκλέτες boxer της εταιρείας, οι οποίες δεν θα ακυρώσουν την εγγύηση όταν οδηγηθούν στην πίστα. Για την Porsche, η αλληλεπίδραση των κινούμενων εξαρτημάτων του κινητήρα, αντίστοιχα η τριβή στην περιοχή των δακτυλίων του εμβόλου, του εμβόλου, του κυλίνδρου, καθώς και στα ρουλεμάν του στροφαλοφόρου άξονα και του μηχανισμού χρονισμού, ήταν πάντα ύψιστης σημασίας.

Στρόβιλοι διαφορετικής φύσης

Και στα δύο μοντέλα, οι υπερσυμπιεστές βρίσκονται και στις δύο πλευρές των όχθες των κυλίνδρων, αλλά στο 959 κατασκευάστηκε ένα σύστημα ανεφοδιασμού καταρράκτη, το οποίο παρέμεινε ένα λευκό χελιδόνι στην τεχνολογική ιστορία. Ο συνδυασμός μικρού και μεγάλου υπερσυμπιεστή φαίνεται δελεαστικός και χρησιμοποιείται συχνά σήμερα σε κινητήρες ντίζελ, αλλά δεν είναι κατάλληλος για βενζινοκινητήρες - λόγω της μικρής ποσότητας αερίου σε χαμηλό φορτίο και σ.α.λ., αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες δεν είναι τόσο αποδοτικός όσο ένα ολοκληρωμένο. σε μονάδες άμεσου ψεκασμού με υψηλή αναλογία συμπίεσης στροβίλων διπλού πίδακα σε συνδυασμό με πολλαπλές εξαγωγής ενσωματωμένες στις κεφαλές. Εάν είναι απαραίτητο, μηχανικοί (Volvo) ή ηλεκτρικοί (Mercedes) συμπιεστές. Σε κάποιο βαθμό, οι παραπάνω λόγοι αποτελούν τη βάση των διαφορών στην απόδοση μεταξύ των κινητήρων 992 και 995. Αν και, σε αντίθεση με τις μεγαλύτερες υπερτροφοδοτούμενες εκδόσεις με υπερσυμπιεστή (ακόμη γενιά 991), ο κινητήρας Carrera 4S διαθέτει στροβιλοσυμπιεστές σταθερής γεωμετρίας με μέγιστη πίεση πλήρωσης 1,2 .530 bar, η μέγιστη ροπή είναι 2300 Nm στις 450 σ.α.λ. Και οι δύο μηχανές φτάνουν τη μέγιστη ισχύ των 6500 ίππων. στις 500 σ.α.λ., αλλά παρά το γεγονός ότι διαθέτει μικρό στροβιλοσυμπιεστή, η μέγιστη ροπή από 959 Nm έως 5500 είναι διαθέσιμη μόνο στις…33 σ.α.λ. Αυτή είναι πραγματικά μια ζωντανή έκφραση της ανάπτυξης της τεχνολογίας αυτά τα XNUMX χρόνια.

Εξίσωση απόδοσης

Και όμως, τι εξηγεί αυτές τις διαφορές; Η απάντηση είναι ένας συνδυασμός πολλών τεχνολογικών παραγόντων. Το 992 επωφελείται από την αρχιτεκτονική του κινητήρα με "κουτιά", με κάθε συστοιχία κυλίνδρων γεμάτη με έναν μόνο υπερσυμπιεστή. Από αυτή την άποψη, μπορεί να θεωρηθεί ως το άθροισμα δύο τρικύλινδρων κινητήρων και είναι γνωστό ότι αυτός ο τύπος κινητήρα είναι πολύ κατάλληλος για υπερτροφοδοτούμενο εξοπλισμό λόγω της μεγάλης απόστασης των κυμάτων παλμών και της έλλειψης παρεμβολές μεταξύ τους. Σε κινητήρες ευθείας έξι κυλίνδρων, τα αέρια από κάθε έναν από τους τρεις κυλίνδρους μπορούν να δρομολογηθούν σε διαφορετική τουρμπίνα ή σε διαφορετικό κύκλωμα διπλού στροβίλου, αλλά λόγω της απόστασης μεταξύ των συστοιχιών κυλίνδρων, μόνο η πρώτη λύση παραμένει ως επιλογή για έξι -κύλινδροι κινητήρες boxer. ένα φθηνό αλλά λιγότερο αποτελεσματικό σύστημα με ένα). Στην καταρράκτη φόρτιση του 959, καθένας από τους έξι κύλινδρους φορτίζει κάθε έναν από τους υπερσυμπιεστές όταν λειτουργεί.

Αλλά αυτό είναι μόνο μέρος της εξίσωσης. Ο κινητήρας 992 έχει μεγαλύτερη διαδρομή 9,4 mm (προϋπόθεση για υψηλότερη ροπή), καθώς τα σύγχρονα υλικά υψηλής τεχνολογίας επιτρέπουν αυξημένες δυνάμεις αδράνειας καθώς η ταχύτητα του εμβόλου αυξάνεται από 14,5 σε 16,6 m / s. ... Χάρη στον άμεσο ψεκασμό (στη νέα γενιά με πιεζοηλεκτρικά μπεκ για λεπτότερη ανάμιξη), μια πολύπλοκη διαδικασία καύσης, έλεγχο χτυπήματος και πεπιεσμένο αέρα που ψύχεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας σύγχρονους εναλλάκτες θερμότητας νερού (που βοηθούν επίσης στη μείωση της διαδρομής αέρα προς τους κυλίνδρους), ο λόγος συμπίεσης αυξάνεται σε 10,2: 1. Προσθέτοντας το μεταβλητό σύστημα φόρτισης VarioCam στην υπό εξέταση εξίσωση, αυτή η διαφορά στην απόδοση του κινητήρα είναι πολύ πιο σαφής.

Ήρθε η ώρα να αλλάξετε ... και να επιστρέψετε

Ο τριών λίτρων κινητήρας Carrera δεν είναι μόνο πολύ διαφορετικός από τον μακρινό προκάτοχό του, αλλά και μάλλον εξελιγμένος σε σύγκριση με τον δότη του, που παρουσιάστηκε σχετικά πρόσφατα το 991. Κατ 'αρχήν, μια αύξηση ισχύος και ροπής κατά 30 μονάδες (από 420 σε 450 ίππους και από 500 ). έως 530 Nm) φαίνεται εύκολα εφικτό με μια απλή ρύθμιση λογισμικού. Πολύ πιο ριζοσπαστική ήταν η προσέγγιση της ομάδας του Matthias Hofstetter, επικεφαλής του τμήματος μηχανών της Porsche, με τον οποίο ο συγγραφέας αυτής της γραμμής είχε την ευκαιρία να συναντηθεί για δεύτερη φορά κατά την παρουσίαση του 992.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός που δεν θα βρείτε σε κανένα Τύπο είναι ότι η νέα 911 σχεδιάστηκε αρχικά ως plug-in υβριδικό. Για να γίνει αυτό, το μπροστινό μετατρόχιο διευρύνθηκε και εκεί, ανάμεσα στους μπροστινούς τροχούς, θα έπρεπε να βρίσκεται η μπαταρία ιόντων λιθίου. Το πρόσφατα αναπτυγμένο κιβώτιο ταχυτήτων με δύο συμπλέκτες και οκτώ αντί για επτά ταχύτητες έχει αυξημένο μέγεθος περιβλήματος μεταξύ του στροφαλοφόρου άξονα και δύο σετ συμπλεκτών - περίπου οκτώ εκατοστά. Υποτίθεται ότι περιείχε έναν «ηλεκτρικό δίσκο», όπως ο Hofstetter αποκαλούσε τον κινητήρα, πιθανότατα λόγω του σχεδιασμού του. Μέχρι εδώ όλα καλά, και θεωρητικά φαίνεται υπέροχο, ειδικά επειδή η μετατόπιση του κέντρου βάρους προς τα εμπρός και προς τα κάτω θα έχει ευεργετική επίδραση στην κατανομή βάρους της 911. Στην πράξη, ωστόσο, το αυτοκίνητο αντιδρά σε τέτοιες επιθυμίες με πολύ περίεργο τρόπο τρόπος. «Οι πρώτες (πρωτότυπες) εκδόσεις του 992 είχαν απότομη επιτάχυνση», λέει ο Matthias Hofstetter, «και προκάλεσαν πραγματική αίσθηση στα δεξιά». Ωστόσο, η καλή ισορροπία του μοντέλου πάει στο διάολο και η 911 γίνεται ασταθής και απρόβλεπτη στις στροφές. Η τοποθέτηση κινητήρων στο μπροστινό μέρος με δυνατότητα torque vectoring θα μπορούσε να αντισταθμίσει τις ελλείψεις σε κάποιο βαθμό, αλλά σημαίνει επιστροφή στον πίνακα σχεδίασης και τεράστιο νέο κόστος σχεδιασμού. Σε κάθε περίπτωση, το απλούστερο υβριδικό σύστημα με έναν κινητήρα εγκαταλείφθηκε, μια αρκετά σοβαρή σχεδίαση έχει ακυρωθεί και η 911 επέστρεψε στην πορεία της χωρίς ηλεκτρικούς βοηθούς. Οι προσπάθειες για αύξηση της ισχύος και μείωση της κατανάλωσης επικεντρώνονται σε εξαρτήματα όπως ο κινητήρας, το κιβώτιο ταχυτήτων και το αμάξωμα.

Στο όνομα της αυξημένης ισχύος, η νέα έκδοση του κινητήρα είναι εξοπλισμένη με μεγαλύτερους υπερσυμπιεστές - αντίστοιχα τρία χιλιοστά (έως 48 χιλιοστά) και τέσσερα χιλιοστά (έως 55 χιλιοστά) για την τουρμπίνα και τον συμπιεστή. Αυτό κατέστησε δυνατή την επίτευξη πίεσης 1,2 bar, παρά τα εμπόδια που δημιουργούνται από το νέο φίλτρο σωματιδίων ντίζελ. Η θέση των εναλλάκτη θερμότητας πεπιεσμένου αέρα έχει επίσης αλλάξει, μετακινούμενοι από περιοχές στο εξωτερικό των τραπεζών κυλίνδρων σε μια περιοχή στη μέση και πάνω από τον κινητήρα. Αυτό συντομεύει τη διαδρομή του αέρα, βελτιώνει την απόκριση του κινητήρα και μειώνει τις απώλειες της αντλίας (κάτι που ήταν δύσκολο να επιτευχθεί, κυρίως λόγω της συντηρητικής στάσης των επιβατών της Porsche απέναντι σε τέτοιες δραστικές σχεδιαστικές αλλαγές). Η νέα διαμόρφωση θέτει τις προϋποθέσεις για μείωση 10 μοιρών της ροής αέρα που κατευθύνεται από τον κινητήρα και αυτό, μαζί με τα πιεζοηλεκτρικά μπεκ που δημιουργούν ένα λεπτότερο μείγμα αέρα-καυσίμου, επιτρέπει την αύξηση της αναλογίας συμπίεσης κατά μισή μονάδα σε 10,2:1 ( είναι καλή στιγμή να αναφέρουμε ότι στο όνομα της αποτροπής των προϋποθέσεων για έκρηξη, η αναλογία συμπίεσης του 959 είναι μόνο 8,3:1). Επιπλέον, για να εξισωθεί η διαδρομή των αερίων προς τους στρόβιλους, το κύκλωμα άλλαξε σε ενιαίο μετακινώντας από κάτω προς τα πάνω. Έτσι, οι τουρμπίνες περιστρέφονται σε διαφορετική κατεύθυνση όταν τις βλέπουμε πίσω από το αυτοκίνητο.

Χρησιμοποιώντας το σύστημα VarioCam με διαφορετικά προφίλ εκκεντροφόρου εκκεντροφόρου, οι μηχανικοί της Porsche προσαρμόζουν τη διαδρομή των δύο βαλβίδων εισαγωγής με διαφορετικούς τρόπους, οι οποίοι έχουν διαφορετική διαδρομή μερικού φορτίου. Έτσι, ο αέρας που εισέρχεται στον κινητήρα αρχίζει να «στροβιλίζεται», δημιουργώντας ταραχώδη κίνηση, τόσο κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα (ο λεγόμενος δίνη) όσο και οριζόντια (τούμπα). Αυτό βοηθά στη σημαντική βελτίωση της ποιότητας της διαδικασίας καύσης, στην οποία η μπροστινή φλόγα κινείται πιο γρήγορα και η καύση είναι πιο αποτελεσματική. Σε πλήρες φορτίο, η διαδρομή εξαφανίζεται επειδή η ταχύτητα του αέρα είναι αρκετά υψηλή ώστε μια τέτοια λύση απλά δεν είναι απαραίτητη. Ως αποτέλεσμα, ο Hofstätter λέει ότι οι ρύποι στις εκπομπές ακατέργαστου αερίου μειώνονται σημαντικά, με αποτέλεσμα ο καταλύτης να έχει πολύ λιγότερη δουλειά να κάνει. Έτσι, τα χιλιόμετρα αυξάνεται σε πάνω από 300 χιλιάδες χιλιόμετρα. Επιπλέον, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας των αερίων, ο εν λόγω καταλύτης δεν κατασκευάζεται πλέον από λαμαρίνα, αλλά είναι ένα χυτό, το οποίο, με τη σειρά του, επιτρέπει τη μείωση της αντίστασης στη ροή του αερίου και από μόνο του αυξάνει την απόδοση. Ολόκληρο το "αρχιτεκτονικό σύνολο", συμπεριλαμβανομένου του φίλτρου σωματιδίων με ενσωματωμένες βαλβίδες, απαιτείται για τη δημιουργία ενός 911 ηχητικού τοπίου που είναι σίγουρα μοναδικό.

Περισσότερο αλουμίνιο στη θήκη

Το κιβώτιο είναι εντελώς νέο, τώρα με οκτώ ταχύτητες, τα οποία, λόγω του συστήματος κίνησης, είναι μοναδικά για το 911 και δεν χρησιμοποιούνται σε κανένα μοντέλο της μάρκας ή της ανησυχίας. Η πρώτη ταχύτητα είναι μικρότερη από την προηγούμενη και η όγδοη είναι μεγαλύτερη από την προηγούμενη έβδομη ταχύτητα. Οι νέες σχέσεις μετάδοσης επιτρέπουν επίσης μια μεγαλύτερη τελική κίνηση, η οποία οδηγεί σε έναν πιο αθόρυβο κινητήρα και λειτουργεί σε χαμηλότερες ταχύτητες σε υψηλές ταχύτητες αυτοκινητόδρομου.

Η ακριβέστερη μετάδοση ροπής στον μπροστινό άξονα είναι απαραίτητη προϋπόθεση για βελτιωμένη συμπεριφορά του οχήματος και αυτό οφείλεται στο νέο σχεδιασμό του συμπλέκτη πολλαπλών πλακών στο μπροστινό διαφορικό. Ολόκληρη η μονάδα είναι υδρόψυξη, ενισχυμένοι δίσκοι και ταχύτερη απόδραση. Όλα αυτά όχι μόνο βελτιώνουν τη δυναμική, αλλά και την ικανότητα cross-country του μηχανήματος, για παράδειγμα, όταν οδηγείτε στο χιόνι.

Αν και χρησιμοποιεί κυρίως την τρέχουσα αρχιτεκτονική 992, στην πράξη έχει αλλάξει σημαντικά. Το ποσοστό χάλυβα σε αυτόν τον σχεδιασμό πολλαπλών μιγμάτων έχει μειωθεί από 63 σε 30 τοις εκατό. Έξω, έχουν αντικατασταθεί μεγάλα αντίκα χαλύβδινα πάνελ με αλουμίνιο, απαιτώντας μια νέα προσέγγιση για την επισκευή τους. Η αναλογία (εξωθημένο αλουμίνιο) αυξάνεται σημαντικά στο τμήμα στήριξης του σώματος. Ως αποτέλεσμα, η αντίσταση στρέψης είναι ακόμη καλύτερη.

Στο πακέτο συνολικής απόδοσης προστίθεται η προσαρμοστική αεροδυναμική του αμαξώματος, η οποία χρησιμοποιεί διαφορετικές στρατηγικές για να κατευθύνει τον αέρα μέσω της πίσω αεροτομής και στα ανοίγματα μπροστά από τους μπροστινούς τροχούς. Τα τελευταία είναι εξοπλισμένα με ενεργές βαλβίδες που ανοίγουν ανάλογα με τις ανάγκες των ψυκτικών μονάδων. Η πίσω αεροτομή έχει επίσης έναν άλλο ρόλο, κατευθύνοντας τον αέρα όταν χρειάζεται για να βελτιωθεί η ψύξη του κινητήρα και ειδικά των intercoolers. Και, φυσικά, σε όλα αυτά πρέπει να προσθέσουμε τα μοναδικά φρένα και το πλαίσιο της Porsche, καθώς και το torque vectoring και την κατηφόρα με ενεργή αντιστρεπτική μπάρα στον πίσω άξονα, καθώς και το ενεργό τιμόνι του πίσω τροχού.

Κείμενο: Georgy Kolev

2020-08-30