大型機器的解剖
與保時捷發動機經理 Matthias Hofstätter 就新款 911 進行對話
911 是許多人的夢想之車。 我們再次與保時捷發動機部門負責人見面，向我們講述了公司開發團隊在打造車型時所面臨的坎坷。 以下幾行專門介紹新款 992 的技術。
將蓋釋放桿拉到發動機上可能會產生誤導。 猶豫了一下，你發現原來應該是蓋子的東西實際上是一塊比後擾流板還小的面板，下面你可以看到一個看起來像塑料桶的東西，裡面安裝了兩個風扇。 它們的功能很明確，但它們的外觀還有另一個效果——它讓人想起風冷模型，其風扇以風扇為中心，周圍環繞著高壓電纜。
450。這個數字表達了新一代 4 Carrera S 和 Carrera 992S 1986 升雙渦輪增壓六缸水平對置六缸發動機的馬力，並立即引起其他聯想 - 這輛 959 年超級保時捷被稱為 450，它也生產了 33 馬力。 和。 這是比較和表達同一品牌內燃機領域技術發展的好機會。 然而，如果說 959 年前 XNUMX 是技術能力最高的甚至是異國情調的形式，那麼今天具有相似功率的發動機則由上述版本的 Carrera S 提供動力，這些版本在品牌層次上較低。
我們的相似之處還延伸到排量，非常接近 - 2848 的 3cc 與 959 的 2981cc。3 的發動機是當時真正的技術傑作，具有復雜的聯合冷卻。 氣缸由強大的風扇冷卻，而頭部則依靠 992L 水冷系統。 當然，與所有保時捷“空氣”發動機一樣，有助於散熱，有一個油冷卻器潤滑系統無法適應這兩種情況。 油量不得超過或少於 959 升。 因此，由於該車型採用後置發動機和前散熱器的架構，25 的周圍環繞著管道，形成了一個共同的循環系統。
在這方面，今天幾乎沒有改變。 911 Carrera 4S由於採用了雙變速箱，可以說是959的近親。它不依靠強大的風扇，而是冷卻並容納28,6升液體，而潤滑系統則需要11,3升。 牛油。
然而，包括水平排列的六個氣缸的架構還有另一個表明兩款發動機相似的重要指標——可靠性。 事實上，這是該公司所有平角自行車的典型特徵，在賽道上行駛時不會使保修失效。 對於保時捷來說，運動發動機部件的相互作用，分別是活塞環、活塞、氣缸以及曲軸和正時機構軸承區域的摩擦，始終至關重要。
不同性質的渦輪
在這兩款車型中，渦輪增壓器均位於氣缸組的兩側，但在 959 中，內置了級聯加油系統，這在技術史上仍是一隻白燕子。 小型和大型渦輪增壓器的組合似乎很誘人，並且目前經常用於柴油發動機，但並不適合汽油發動機 - 由於在低負載和轉速下氣體量較少，但在高溫下它的效率不如汽油發動機一個綜合的。 在直噴裝置中，具有高壓縮比的雙噴渦輪機與內置於缸蓋中的排氣歧管相結合。 如有必要，機械（沃爾沃）或電動（梅賽德斯）壓縮機。 在某種程度上，上述原因導致了 992 和 995 發動機之間的性能差異。儘管與較大的渦輪增壓（仍然是 991 代）渦輪增壓版本不同，Carrera 4S 發動機採用固定幾何廢氣門渦輪增壓器，最大填充壓力為 1,2 .530 bar，2300 rpm 時最大扭矩為 450 Nm。 兩台機器的最大功率均達到 6500 馬力。 在 500 rpm 時，儘管有一個小型渦輪增壓器，但從 959 Nm 到 5500 的最大扭矩僅在…33 rpm 時可用。 這實在是這XNUMX年來科技發展的生動體現。
效率方程
然而，如何解釋這些差異呢？ 答案是許多技術因素的結合。 992 受益於“盒裝”發動機架構，每組氣缸都裝有一個渦輪增壓器。 就這一點而言，它可以被認為是兩台三缸發動機的總和，而眾所周知的事實是，此類發動機由於脈動波距離較遠且缺乏渦輪增壓設備，因此非常適合渦輪增壓設備。他們之間的干擾。 在直列六缸發動機中，來自三個氣缸的氣體可以被輸送到不同的渦輪機或不同的雙渦輪迴路，但由於氣缸組之間的距離，只有第一種解決方案仍然可以作為六缸發動機的選擇-氣缸水平對置發動機。 一種廉價但效率較低的方案）。 在 959 的級聯充氣中，六個氣缸中的每一個在運行時都會為每個渦輪增壓器充氣。
但這只是等式的一部分。 992發動機的衝程增加了9,4毫米（這是更高扭矩的前提），因為當活塞速度從14,5 m / s提高到16,6 m / s時，現代高科技材料可以使慣性力增加。 ... 得益於直接噴射（新一代採用壓電噴射器以實現更好的混合），複雜的燃燒過程，爆震控制以及使用現代水熱交換器將壓縮空氣冷卻至較低溫度（這也有助於縮短通往氣缸的空氣路徑），壓縮比提高至10,2：1.通過將VarioCam可變充氣系統添加到所考慮的方程式中，發動機性能的這種差異變得更加明顯。
現在該改變...再回來
三升Carrera發動機不僅與其遙遠的前輩有很大不同，而且與它於991年才推出的捐助者相比也非常複雜。原則上，功率和扭矩增加了30單位（從420到450 hp和從500 hp增大） ）。 通過簡單的軟件設置，似乎很容易達到530 Nm）。 保時捷發動機部門負責人Matthias Hofstetter的團隊採取了更為激進的方法，該系列的作者有幸與992展示會上第二次見面。
您在任何媒體上都找不到的一個有趣事實是，新款 911 最初被設計為插電式混合動力車。 為此，前輪距被加寬，鋰離子電池應該位於前輪之間。 新開發的變速器具有兩個離合器和八個而不是七個齒輪，曲軸和兩組離合器之間的外殼尺寸增加 - 大約八厘米。 它應該包含一個“電盤”，霍夫施泰特將發動機稱為“電盤”，這可能是由於其盤式設計。 到目前為止一切都很好，理論上它看起來很棒，特別是因為向前和向下移動重心將對 911 的重量分佈產生有益的影響。然而，在實踐中，汽車會以一種非常奇特的方式對這種需求做出反應。方式。 “992 的第一個（原型）版本具有急劇的加速度，”Matthias Hofstetter 說道，“並在右側引起了真正的轟動。” 然而，該模型的精細平衡變得糟糕，911 在彎道中變得不穩定且難以預測。 將具有扭矩矢量功能的電機安裝在前端可以在一定程度上彌補這一缺點，但這意味著重新設計和巨大的新設計成本。 無論如何，更簡單的單引擎混合動力系統已被放棄，相當大量的設計工作已被取消，911 又回到了正軌，沒有任何電動助手。 提高動力和降低消耗的努力集中在發動機、變速箱和車身等部件上。
以增加功率的名義，新版本的發動機配備了更大的渦輪增壓器——分別用於渦輪和壓縮機的三毫米（最大48毫米）和四毫米（最大55毫米）。 儘管新型柴油顆粒過濾器造成了障礙，這使得壓力達到 1,2 巴成為可能。 壓縮空氣熱交換器的位置也發生了變化，從氣缸組外側的區域移至發動機中部和上方的區域。 這縮短了空氣路徑，提高了發動機響應，並減少了泵損失（這是很難實現的，很大程度上是由於保時捷車上的人對如此劇烈的設計變化持保守態度）。 新配置為將發動機引導的氣流降低 10 度奠定了基礎，再加上壓電噴油器可產生更稀薄的空氣燃料混合物，使壓縮比提高半個單位，達到 10,2:1（現在是時候提一下，以防止爆炸為先決條件的名義，959 的壓縮比僅為 8,3:1）。 此外，為了使氣體到達渦輪機的路徑均衡，通過從底部移動到頂部將迴路改為單一迴路。 因此，從汽車後面觀察時，渦輪機以不同的方向旋轉。
保時捷工程師通過使用具有不同凸輪軸凸輪輪廓的VarioCam系統，以不同的方式調整兩個進氣門的行程，從而實現了不同的部分負載行程。 因此，進入發動機的空氣開始“渦旋”，沿垂直軸（所謂的渦流）和水平方向（突擊）產生湍流。 這有助於顯著提高燃燒過程的質量，在該過程中，火焰前移速度更快，燃燒效率更高。 在滿載時，行程平穩，因為空氣速度足夠高，因此根本不需要這種解決方案。 因此，霍夫斯泰特（Hofstetter）說，原料氣排放中的污染物水平大大降低了，因此催化劑現在要做的工作少得多。 因此，其里程增加到超過300萬公里。 另外，由於氣體的溫度較低，所討論的催化劑不再由金屬薄板製成，而是鑄件，這進而可以減小對氣流的阻力，並且本身可以提高效率。 整個“建築合奏”，包括帶有集成閥的微粒過濾器，都是打造絕對獨特的911音景所必需的。
外殼更多
變速箱是全新的，現在有八個齒輪，由於驅動方案的緣故，這是911所獨有的，並且未在該品牌或關注的任何型號中使用。 第一檔比前一檔短，第八檔比前一檔最高七檔長。 新的齒輪比還允許更長的終傳動，從而使發動機更安靜，並在高速行駛時以較低的速度行駛。
將扭矩更精確地傳遞到前軸是改善車輛性能的先決條件，這是由於前差速器中的多片離合器的新設計所致。 整個裝置是水冷的，增強的製動盤和更快的擒縱機構。 所有這些不僅改善了動力，而且還提高了機器的越野能力，例如在雪地上行駛時。
儘管它主要使用當前的992體系結構，但實際上已發生了很大的變化。 這種“多混合”設計中的鋼材比例已從63％降低到30％。 在外部，大型古董鋼板已被鋁製鋼板取代，需要一種新的固定方法。 比例（擠壓鋁）在身體的支撐部位顯著增加。 結果，抗扭強度更好。
自適應車身空氣動力學系統增加了整體效率，使用不同的策略將空氣引導通過後擾流板並進入前輪前面的開口。 後者配備了主動閥，可根據冷卻裝置的需要打開。 後擾流板還有另一個作用，在需要時引導空氣以改善發動機冷卻，尤其是中冷器。 當然，除此之外，我們還必須添加保時捷獨特的製動器和底盤，以及後軸上帶有主動防傾桿的扭矩矢量分配和下坡功能，以及主動後輪轉向系統。
文字：Georgy Kolev
2020-08-30
