大型車の解剖学

大型機械の構造

新しい911についてのポルシェエンジンマネージャーMatthiasHofstätterとの会話

911は多くの人にとって憧れの車です。ポルシェのエンジン部門の責任者に再び会い、モデルを作成する際に同社の開発チームが直面しなければならなかった変遷について話してくれました。次の行は、新しい 992 のテクノロジに専念しています。

エンジンの上にカバーリリースレバーを引っ張ると、誤解を招く可能性があります。ためらって一瞥すると、カバーのはずが実際にはリアスポイラーよりも小さいパネルであり、その下に XNUMX つのファンが取り付けられたプラスチック製のタブのようなものが見えます。それらの機能は明らかですが、その外観には別の効果があります。それは、高電圧ケーブルで囲まれたファン中心のファンを備えた空冷モデルを連想させます。

450. この数字は、新世代の 4 カレラ S とカレラ 992S の 1986 リッター 959 ターボ 450 気筒水平対向 33 気筒エンジンの馬力を表しており、すぐに他の連想を呼び起こします。この 959 年のスーパーポルシェは XNUMX と呼ばれ、これも XNUMX 馬力を発生しました。 . と。内燃機関の分野における技術の発展を同じブランドと比較して表現する良い機会です。しかし、XNUMX 年前の XNUMX が最高の技術的能力を備えたエキゾチックな形であったとすれば、今日、同様のパワーを持つエンジンは、ブランド階層の下位にある前述のバージョンのカレラ S によって駆動されます。

2848 の 3cc と 959 の 2981cc は非常に近く、3 のエンジンは当時としては真の技術的傑作であり、複雑な複合冷却を備えています。シリンダーは強力なファンで冷却され、ヘッドは 992L の水冷システムに依存しています。もちろん、すべてのポルシェ「エア」エンジンと同様に、熱放散に貢献するオイルクーラー潤滑システムがあり、どちらにも対応できません。 959リットル以上のオイル。したがって、リアエンジンとフロントラジエーターを備えたモデルのアーキテクチャにより、25 は共通の循環システムを形成するパイプラインに囲まれています。

この点で、今日はほとんど変わっていません。 911カレラ4Sは、デュアルトランスミッションのおかげで959に近いと見なすことができ、強力なファンに依存していませんが、代わりに28,6リットルの液体を冷却および保持しますが、潤滑システムには11,3リットルが必要です。バター。

ただし、XNUMX気筒の水平配置を含むアーキテクチャには、両方のエンジンの類似性を示す別の重要な指標、つまり信頼性があります。実際、これは同社のすべてのボクサーバイクの典型であり、トラックを走行しても保証が無効になることはありません。ポルシェにとって、可動エンジンコンポーネントの相互作用、それぞれのピストンリング、ピストン、シリンダー、およびクランクシャフトとタイミングメカニズムのベアリングの摩擦は、常に最重要事項でした。

異なる性質のタービン

どちらのモデルでも、ターボチャージャーはシリンダーバンクの両側に配置されていますが、959 ではカスケード給油システムが構築されており、技術史の中で白いツバメのままでした。小さいターボチャージャーと大きいターボチャージャーの組み合わせは魅力的で、今日はディーゼルエンジンでよく使用されますが、ガソリンエンジンには適していません。統合されたもの。ヘッドに組み込まれたエキゾーストマニホールドと組み合わされたツインジェットタービンの高圧縮比の直噴ユニット。必要に応じて、機械式 (ボルボ) または電気式 (メルセデス) コンプレッサー。 992 と 995 エンジンのパフォーマンスの違いの根底には、上記の理由がある程度ありますが、より大型のターボチャージャー付き (まだ 991 世代) のターボチャージャー付きバージョンとは異なり、カレラ 4S エンジンには、最大充填圧力 1,2 の固定ジオメトリーウェイストゲートターボチャージャーが搭載されています。 .530 bar、最大トルクは 2300 rpm で 450 Nm です。両方のマシンが 6500 馬力の最大出力に達します。 500 rpm で、小さなターボチャージャーを搭載しているにもかかわらず、959 Nm から 5500 までの最大トルクは 33 rpm でしか利用できません。これは、この XNUMX 年間の技術の発展を如実に表していると言えます。

効率方程式

それでも、これらの違いを説明するものは何ですか? その答えは、多くの技術的要因の組み合わせです。 992 は、シリンダーの各バンクに 959 つのターボチャージャーが搭載された「箱型」エンジンアーキテクチャの恩恵を受けています。この点では、XNUMX つの XNUMX 気筒エンジンの合計と見なすことができ、このタイプのエンジンは、脈動波の距離が長く、脈動が少ないため、ターボチャージャー付き機器に非常に適していることは周知の事実です。それらの間の干渉。直列 XNUMX 気筒エンジンでは、XNUMX つのシリンダーのそれぞれからのガスを別のタービンまたは別のデュアルタービン回路に送ることができますが、シリンダーバンク間の距離が原因で、最初の解決策のみが XNUMX 気筒のオプションとして残っています。 -シリンダーボクサーエンジン。安価ですが効率の悪い方式です)。 XNUMX のカスケードチャージでは、XNUMX つのシリンダーのそれぞれが、走行中に各ターボチャージャーを充電します。

しかし、それは方程式の一部にすぎません。ピストン速度が992 mから9,4 m / sに増加すると、最新のハイテク素材により慣性力が増加するため、14,5エンジンは16,6 mm長いストローク（より高いトルクの前提条件）を備えています。 ... 直接噴射（より細かい混合のためのピエゾインジェクターを備えた新世代）、複雑な燃焼プロセス、ノック制御、および最新の水熱交換器を使用して低温に冷却された圧縮空気（これにより、シリンダーへの空気経路を短縮するのにも役立ちます）のおかげで、圧縮比が向上します。 10,2：1.検討中の方程式にVarioCam可変充電システムを追加することにより、このエンジン性能の違いがより明確になります。

変更する時が来ました...そして戻る

991リッターカレラエンジンは、その前身とは大きく異なるだけでなく、30年に比較的最近発表されたそのドナーと比べてかなり洗練されています。原則として、出力とトルクが420ユニット（450から500 hpと530から）。 992 Nmまで）は、シンプルなソフトウェア設定で簡単に達成できるようです。はるかに過激なのは、ポルシェエンジン部門の責任者であるMatthias Hofstetterのチームのアプローチでした。このラインの作成者は、XNUMXのプレゼンテーション中にXNUMX回目に会う機会がありました。

どのプレスにも載っていない興味深い事実は、新しい 911 がもともとプラグインハイブリッドとして設計されたということです。これを実現するために、フロントトレッドを広げ、前輪の間のリチウムイオンバッテリーを配置する必要がありました。 911 つのクラッチと 992 つの代わりに 911 つのギアを備えた新開発のトランスミッションでは、クランクシャフトと 911 つのクラッチセットの間のハウジングサイズが大きくなり、約 XNUMX cm になりました。ホフステッターがエンジンと呼んだように、おそらくそのディスク設計のために、それは「電気ディスク」を含むことになっていました。これまでのところ非常に良好で、特に重心を前方および下方に移動すると、XNUMX の重量配分に有益な効果があるため、理論的には見栄えがよくなります。道。「XNUMX の最初の (プロトタイプ) バージョンは、急激な加速がありました」と Matthias Hofstetter は言います。しかし、モデルの微妙なバランスは地獄に落ち、XNUMXはコーナーで不安定で予測不能になります。トルクベクタリング機能を備えたフロントにモーターを取り付けることで、欠点をある程度相殺できる可能性がありますが、それは設計図への回帰と莫大な新しい設計コストを意味します。いずれにせよ、より単純な単発ハイブリッドシステムは放棄され、かなりの量の設計作業が取り消され、XNUMX は電動アシストなしでコースに戻りました。エンジン、トランスミッション、ボディワークなどのコンポーネントに重点を置いて、出力を高め、消費を削減するための取り組みが行われています。

パワーの向上という名目で、新しいバージョンのエンジンには、タービンとコンプレッサー用にそれぞれ 48 mm (最大 55 mm) と 1,2 mm (最大 10 mm) のより大きなターボチャージャーが装備されています。これにより、新しいディーゼル微粒子フィルターによる障害にもかかわらず、10,2 bar の圧力を達成することが可能になりました。圧縮空気熱交換器の位置も変更され、シリンダーバンクの外側の領域から、エンジンの中央と上部の領域に移動しました。これにより、空気経路が短縮され、エンジン応答が向上し、ポンプ損失が減少します (このような抜本的な設計変更に対するポルシェ乗務員の保守的な姿勢が主な理由で、これを達成することは困難でした)。新しい構成は、エンジン向けの気流を 1 度減少させるための段階を設定します。これは、より薄い混合気を生成するピエゾインジェクターと共に、圧縮比を 959 単位増加させて 8,3:1 にすることを可能にします (爆発の前提条件を防ぐという名目で、XNUMX の圧縮比はわずか XNUMX:XNUMX であることに言及するのは良い機会です)。また、タービンへのガスの経路を均等にするために、回路を下から上に移動して単一のものに変更しました。したがって、車両の後ろから見ると、タービンは異なる方向に回転します。

ポルシェのエンジニアは、カムシャフトカムプロファイルが異なるVarioCamシステムを使用して、300つの吸気バルブの移動量をさまざまな方法で調整します。したがって、エンジンに入る空気は「渦巻き」になり始め、垂直軸（いわゆる渦）と水平（宙返り）の両方に沿って乱流運動を生み出します。これは、燃焼プロセスの品質を大幅に向上させるのに役立ちます。このプロセスでは、火炎前面がより速く移動し、燃焼がより効率的になります。全負荷では、空気速度が十分に高いため、ストロークが均一になり、そのような解決策は必要ありません。その結果、Hofstätter氏は、原ガスの排出に含まれる汚染物質が大幅に削減され、その結果、触媒が行う作業がはるかに少なくなったと述べています。したがって、その走行距離は911万キロ以上に増加します。さらに、ガスの温度が低いため、問題の触媒は板金ではなく鋳造品になり、ガスの流れに対する抵抗が減少し、それ自体で効率が向上します。一体型バルブを備えた微粒子フィルターを含む「建築全体」は、間違いなくユニークなXNUMXサウンドスケープを作成するために必要です。

ケースのアルミニウムが多い

トランスミッションはまったく新しいもので、現在は911つのギアを備えています。これは、ドライブスキームにより、XNUMXに固有のものであり、ブランドや懸念のどのモデルにも使用されていません。 XNUMX速は前のギアよりも短く、XNUMX速は以前の最高のXNUMX速よりも長くなっています。また、新しいギア比により、ファイナルドライブを長くすることができます。これにより、エンジンが静かになり、高速道路で低速で走行します。

フロントアクスルへのトルクのより正確な伝達は、車両の挙動を改善するための必須条件です。これは、フロントデファレンシャルのマルチプレートクラッチの新しい設計によるものです。ユニット全体は、水冷された強化ディスクと高速脱進機です。これにより、ダイナミクスが向上するだけでなく、雪上走行時などのマシンのクロスカントリー能力も向上します。

主に現在の992アーキテクチャを使用していますが、実際には大幅に変更されています。この「マルチミックス」デザインのスチールの割合は、63パーセントから30パーセントに減少しました。外では、大型のアンティークスチールパネルがアルミニウムパネルに置き換えられ、パネルを固定するための新しいアプローチが必要になりました。ボディの支持部分では比率（押し出しアルミニウム）が大幅に増加します。その結果、耐ねじれ性がさらに向上します。

全体的な効率パッケージに追加されたのは、アダプティブボディエアロダイナミクスです。さまざまな戦略を使用して、空気をリアスポイラーから前輪の前の開口部に導きます。後者には、冷却ユニットのニーズに応じて開くアクティブバルブが装備されています。リアスポイラーには、エンジンの冷却、特にインタークーラーを改善するために必要なときに空気を導くという別の役割もあります。そしてもちろん、これらすべてに、ポルシェ独自のブレーキとシャシー、トルクベクタリング、リアアクスルのアクティブアンチロールバーによるダウンヒル、アクティブリアホイールステアリングを追加する必要があります。

テキスト：Georgy Kolev

2020-08-30