Анатомія великої машини

Розмова з начальником рухового цеху Porsche Маттіас Хофштеттер про новий 911

911 – це машина мрії для багатьох. Ми знову зустрічаємося з головою відділу двигунів Porsche, щоб розповісти нам про мінливості, з якими довелося зіткнутися командам розробників компанії при створенні моделі. Наступні рядки присвячені техніці нового 992.

Якщо тягнути важіль звільнення кришки над двигуном, це може ввести в оману. Після невпевненого погляду ви розумієте, що те, що має бути кришкою, насправді є меншою панеллю за розміром, ніж задній спойлер, під яким ви можете побачити щось на зразок пластикової ванни з двома встановленими вентиляторами. Їхня функціональна приналежність ясна, але їх зовнішній вигляд має ще один ефект - він викликає спогади про моделі з повітряним охолодженням з їх центрованим вентилятором, оточеним високовольтними кабелями.

450. Це число виражає кількість кінських сил трилітрового бітурбованого шестициліндрового опозитного двигуна нового покоління 4 Carrera S і Carrera 992S і відразу викликає інші асоціації - цей суперпорше 1986 під назвою 959, потужність якого також становила 450 к.с. с. Хороший привід порівняти та висловити розвиток технологій у галузі двигунів внутрішнього згоряння з тією ж торговою маркою. Однак якщо 33 роки тому 959 був найвищою і навіть екзотичною формою технічних можливостей, то сьогодні двигун з аналогічною потужністю приводиться в дію вищезгаданими версіями Carrera S, які знаходяться нижче в ієрархії брендів.

Наша схожість стосується і робочого об'єму, який дуже близький – 2848 см3 у 959 проти 2981 см3 у 992. Двигун 959-го – справжній технологічний шедевр для свого часу зі складним комбінованим охолодженням. Циліндри охолоджуються потужним вентилятором, а головки покладаються на систему водяного охолодження об'ємом 25 л. Звичайно, внесок у тепловіддачу, як і у всіх «повітряних» двигунах Porsche, є система мастила з масляним радіатором, що не вміщує ні того, ні іншого. не більше і не менше 18 літрів олії. Таким чином, завдяки архітектурі моделі із заднім розташуванням двигуна та передніми радіаторами 959 оточений трубопроводами, що утворюють загальну циркуляційну систему.

В цьому відношенні сьогодні мало що змінилося. 911 Carrera 4S, який завдяки подвійній трансмісії можна вважати близьким родичем 959, не покладається на потужний вентилятор, а замість цього охолоджує і вміщує 28,6 літра рідини а системі мастила потрібно 11,3 літра. вершкове масло.

Однак архітектура, що включає горизонтальне розташування шести циліндрів, має ще один важливий показник схожості обох двигунів - надійність. Фактично, це типово для всіх боксерських байків компанії, на які під час руху трасою гарантія не анулюється. Для Porsche взаємодія рухомих компонентів двигунів, відповідно тертя в області поршневих кілець, поршня, циліндра, а також у підшипниках колінчастого валу та механізму газорозподілу завжди мало першорядне значення.

Турбіни різної природи

В обох моделях турбокомпресори розташовані по обидва боки від рядів циліндрів, але в 959-му побудовано каскадну систему заправки, що залишилася в технологічній історії білою ластівкою. Комбінація маленького та великого турбокомпресора здається привабливим рішенням і сьогодні часто використовується в дизельних двигунах, але не підходить для бензинових двигунів – через невелику кількість газу при низькому навантаженні та оборотах, але при високих температурах вона не така ефективна, як інтегрована. в агрегатах прямого упорскування з високим ступенем стиснення двоструменевих турбін, поєднаних з випускними колекторами, вбудованими в головки. При необхідності механічні (Volvo) або електричні (Mercedes) компресори. В деякій мірі вищезгадані причини лежать в основі відмінностей в характеристиках двигунів 992 і 995. Хоча, на відміну від більших турбованих (все ще покоління 991) версій з турбонаддувом, двигун Carrera 4S є з турбокомпресорами з перепускним клапаном фіксований ,1,2 бар, максимальний момент, що крутить, становить 530 Нм при 2300 об/хв. Обидві машини досягають максимальної потужності 450 к.с. при 6500 об/хв, але, незважаючи на наявність невеликого турбонагнітача, максимальний момент, що крутить, від 500 Нм до 959 доступний тільки при… 5500 об/хв. Це справді яскраве вираження розвитку технологій за ці 33 роки.

рівняння ефективності

І все-таки, чим пояснюються такі відмінності? Відповідь – поєднання багатьох технологічних чинників. Модель 992 виграє від «боксуючою» архітектури двигуна, в якій кожен ряд циліндрів заповнений одним турбонагнітачем. У цьому відношенні його можна розглядати як суму двох трициліндрових двигунів, і це добре відомий факт, що цей тип двигунів дуже підходить для обладнання з турбонаддувом через велику відстань хвиль пульсації та відсутність інтерференції між ними. У рядних шестициліндрових двигунах гази з кожного з трьох циліндрів можуть бути спрямовані в іншу турбіну або в інший контур дворежимної турбіни, але через відстань між рядами циліндрів для шестициліндрових двигунів оппозитних в якості опції залишається тільки перше рішення. дешева, але менш ефективна схема з одним). У каскадному заряді 959 кожен із шести циліндрів заряджає кожен із турбокомпресорів, коли він працює.

Але це тільки частина рівняння. Двигун 992 має довший хід поршня на 9,4 мм (необхідна умова для більш високого крутного моменту), оскільки сучасні високотехнологічні матеріали дозволяють збільшити інерційні сили при збільшенні швидкості поршня з 14,5 до 16,6 м / с. . Завдяки прямому впорскуванню (в новому поколінні з пьезоінжекторамі для більш тонкого перемішування), складного процесу горіння, контролю детонації і стисненого повітря, охолоджуваного до більш низької температури за допомогою сучасних водяних теплообмінників (що також допомагає скоротити шлях повітря до циліндрів), ступінь стиснення збільшена до 10,2: 1. При додаванні системи змінного заряду VarioCam оскільки він розглядався рівняння картина такої різниці в характеристиках двигуна в значній мірі стає більш ясною.

Пора змінитися ... і повернутися

Трилітровий двигун Carrera не тільки сильно відрізняється від свого далекого попередника, але і досить навернений в порівнянні зі своїм донором, представленим порівняно недавно в 991. В принципі збільшення потужності й крутного моменту на 30 одиниць (з 420 до 450 кінських сил і з 500 ). до 530 Нм) здається легко досяжним за допомогою простої настройки програмного забезпечення. Набагато радикальніше був підхід команди Матіаса Хофштеттер, глави відділу двигунів Porsche, з яким автору цього рядка довелося зустрітися вдруге під час презентації 992.

Цікавий факт, який ви не знайдете в жодній пресі, полягає в тому, що новий 911 спочатку проектувався як гібрид, що підключається. Для цього було розширено передню колію і саме там, між передніми колесами, повинна була розташовуватися літій-іонна батарея. Нещодавно розроблена трансмісія з двома зчепленнями та вісьмома замість семи передач має збільшений розмір корпусу між колінчастим валом та двома наборами зчеплень – приблизно на вісім сантиметрів. У ньому мав бути «електричний диск», як Хофштеттер називав двигун, мабуть, через його дискової конструкції. Поки все добре, і в теорії все виглядає чудово, тим більше, що зміщення центру тяжіння вперед і вниз благотворно позначиться на розподілі ваги 911. На практиці, однак, автомобіль дуже своєрідно реагує на такі бажання. "Перші (прототипи) версії 992 мали різке прискорення, - каже Маттіас Хофштеттер, - і викликали справжню сенсацію справа". Однак тонке балансування моделі йде до біса, і 911 стає нестабільним і непередбачуваним у поворотах. Установка двигунів спереду з можливістю векторизації моменту, що крутить, могла б деякою мірою компенсувати недоліки, але це означає повернення до креслярської дошки і нові величезні витрати на проектні роботи. У будь-якому випадку відмовилися від простішої однорухової гібридної системи, перекреслили досить серйозний обсяг проектних робіт, і 911 повертається на колишній курс без будь-яких електричних помічників. Зусилля щодо збільшення потужності та зниження споживання зосереджені на таких компонентах, як двигун, трансмісія та кузов.

В ім'я збільшення потужності нова версія двигуна оснащена більшими турбокомпресорами – відповідно на три міліметри (до 48 мм) та чотири міліметри (до 55 мм) у турбіни та компресора. Це дозволило досягти тиску 1,2 бара, незважаючи на перешкоди, створювані новим фільтром сажі. Також було змінено положення теплообмінників стисненого повітря, які перемістилися з областей на зовнішній стороні рядів циліндрів в область посередині та над двигуном. Це вкорочує повітряний шлях, покращує реакцію двигуна та знижує втрати в насосі (цього було важко досягти, в основному через консервативне ставлення людей на борту Porsche до таких радикальних змін конструкції). Нова конфігурація створює передумови для 10-градусного зниження потоку повітря, що спрямовується двигуном, і це разом з п'єзоінжекторами, що створюють більш тонку суміш повітря і палива, дозволяє збільшити ступінь стиснення на половину одиниці до 10,2: 1 (тут саме час згадати що в ім'я запобігання попереднім умовам для детонації ступінь стиснення 959 становить всього 8,3: 1). Крім того, щоб зрівняти шлях газів до турбін, контур був змінений на єдиний шляхом переходу від нижньої частини до верхньої. Таким чином, турбіни обертаються в іншому напрямку, якщо дивитися позаду автомобіля.

Використовуючи систему VarioCam з різними профілями кулачків распредвала, інженери Porsche по-різному налаштовують хід двох впускних клапанів, які мають різні ходи часткового навантаження. Таким чином, повітря, що потрапляє в двигун, починає «закручуватися», створюючи турбулентний рух, як по вертикальній осі (так зване завихрення), так і по горизонталі (перекид). Це допомагає значно поліпшити якість процесу горіння, при якому фронт полум'я рухається швидше, а горіння більш ефективно. При повному навантаженні хід вирівнюється, тому що швидкість повітря досить висока і в такому рішенні просто немає необхідності. За словами Хофштеттер, в результаті всього цього значно знижується рівень шкідливих речовин в «сирих» викидах газів, в результаті чого каталізатор тепер має набагато менше роботи. Таким чином, його пробіг збільшується до понад 300 тисяч кілометрів. Крім того, через зниженої температури газів розглянутий каталізатор більше не виготовляється з листового металу, а являє собою виливок, що, в свою чергу, дозволяє знизити опір потоку газів і саме по собі підвищує ефективність. Весь «архітектурний ансамбль», включаючи фільтр сажі з вбудованими клапанами, необхідний для формування звукової картини 911, яка безумовно унікальна.

Більше алюмінію в корпусі

Трансмісія повністю нова, тепер з вісьмома передачами, яка через схеми приводу унікальна для 911 і не використовується ні в одній з моделей марки або концерну. Перша передача коротше попередньої, а восьма довше попередньою вищої сьомий передачі. Нові передавальні числа також дозволяють використовувати довшу головну передачу, в результаті чого двигун працює тихіше і працює на більш низьких швидкостях на високих швидкостях шосе.

Одним з необхідних умов для поліпшення поведінки автомобіля є більш точна передача крутного моменту на передню вісь, і це пов'язано з новою конструкцією багатодискової муфти в передньому диференціалі. Весь агрегат має водяне охолодження, посилені диски і більш швидкий спусковий механізм. Все це не тільки покращує динаміку, а й прохідність машини, наприклад, при русі по снігу.

Хоча в основному він використовує поточну архітектуру корпусу 992, на практиці вона значно змінилася. Частка стали в цій «многоміксной» конструкції знижена з 63 до 30 відсотків. Зовні великі антикварні сталеві панелі були замінені алюмінієвими, що вимагає нового підходу до їх кріпленню. Частка (екструдований алюміній) значно збільшується в опорній частині тіла. В результаті опір скручуванню стало ще краще.

До загального пакету ефективності додана адаптивна аеродинаміка кузова, що використовує різні стратегії напряму повітря через задній спойлер та в отвори перед передніми колесами. Останні оснащені активними клапанами, які відкриваються залежно від потреб охолоджувальних агрегатів. Задній спойлер виконує й іншу роль - при необхідності він спрямовує повітря для поліпшення охолодження двигуна і особливо проміжних охолоджувачів. І, звичайно ж, до цього слід додати унікальні гальма і шасі Porsche, а також векторизацію крутного моменту і на спуску з активним стабілізатором поперечної стійкості на задній осі, а також активний поворот задніх коліс.

Текст: Георгій Колев

2020-08-30