대형 기계의 구조

포르쉐 엔진 매니저 Matthias Hofstätter와 새로운 911에 대한 대화

911은 많은 이들의 드림카다. 우리는 Porsche의 엔진 부서장을 다시 만나 회사의 개발 팀이 모델을 만들 때 직면해야 했던 우여곡절에 대해 이야기합니다. 다음 라인은 새로운 992의 기술 전용 라인입니다.

덮개 해제 레버를 엔진 위로 당기면 오해의 소지가 있습니다. 머뭇거리다 보면 덮개로 되어 있는 것이 실제로는 리어 스포일러보다 작은 패널이라는 사실을 알게 됩니다. 그 아래에는 두 개의 팬이 설치된 플라스틱 욕조처럼 보이는 것이 보입니다. 그들의 기능은 명확하지만 외관에는 또 다른 효과가 있습니다. 고전압 케이블로 둘러싸인 팬 중심 팬이 있는 공랭식 모델을 연상시킵니다.

450. 이 숫자는 차세대 4 Carrera S 및 Carrera 992S 1986리터 바이터보 959기통 수평대향 450기통 엔진의 마력을 나타내며 즉시 다른 연상을 불러일으킵니다. . 와 함께. 같은 브랜드의 내연기관 분야의 기술 발전을 비교하고 표현할 수 있는 좋은 기회입니다. 그러나 33년 전에는 959가 가장 높고 이국적인 형태의 기술적 기능이었다면 오늘날에는 비슷한 출력을 가진 엔진이 앞서 언급한 브랜드 계층에서 더 낮은 Carrera S 버전으로 구동됩니다.

2848의 3cc 대 959의 2981cc에 매우 근접한 배기량까지 우리의 유사점은 확장됩니다. 3의 엔진은 복잡한 복합 냉각 기능을 갖춘 당대 최고의 기술 걸작입니다. 실린더는 강력한 팬으로 냉각되며 헤드는 992L 수냉 시스템에 의존합니다. 물론 열 분산에 기여하는 모든 포르쉐 "공기" 엔진과 마찬가지로 둘 다 수용할 수 없는 오일 쿨러 윤활 시스템이 있습니다. 기름은 959리터 이상도 안 됩니다. 따라서 후면 엔진과 전면 라디에이터가 있는 모델의 아키텍처로 인해 25는 공통 순환 시스템을 형성하는 파이프라인으로 둘러싸여 있습니다.

이 점에서 오늘날에는 거의 변하지 않았습니다. 이중 변속기 덕분에 911와 가까운 친척으로 간주 될 수있는 4 카레라 959S는 강력한 팬에 의존하지 않고 대신 28,6 리터의 유체를 냉각하고 보관하는 반면 윤활 시스템에는 11,3 리터가 필요합니다. 버터.

그러나 그럼에도 불구하고 XNUMX개의 실린더의 수평 배열을 포함하는 아키텍처에는 두 엔진의 유사성에 대한 또 다른 중요한 지표인 신뢰성이 있습니다. 실제로 이것은 회사의 모든 박서 바이크의 전형이며 트랙에서 주행할 때 보증이 무효화되지 않습니다. Porsche의 경우 피스톤 링, 피스톤, 실린더 영역, 크랭크축 베어링 및 타이밍 메커니즘의 마찰과 같은 움직이는 엔진 구성 요소의 상호 작용이 항상 가장 중요했습니다.

다른 성격의 터빈

두 모델 모두 실린더 뱅크 양쪽에 터보 차저가 있지만 959에는 기술 역사상 하얀 제비로 남아있는 캐스케이드 급유 시스템이 구축되었습니다. 소형 및 대형 터보차저의 조합은 매력적으로 보이며 오늘날 디젤 엔진에 자주 사용되지만 가솔린 엔진에는 적합하지 않습니다. 저부하 및 rpm에서 소량의 가스로 인해 고온에서는 효율적이지 않습니다. 통합된 것. 헤드에 내장된 배기 매니폴드와 결합된 트윈 제트 터빈의 높은 압축비를 가진 직접 분사 장치에서. 필요한 경우 기계식(Volvo) 또는 전기식(Mercedes) 압축기. 위의 이유는 992와 995 엔진 간의 성능 차이를 어느 정도 뒷받침합니다.더 큰 터보차저(여전히 991세대) 터보차저 버전과 달리 Carrera 4S 엔진에는 최대 충전 압력이 1,2인 고정 형상 웨이스트게이트 터보차저가 있습니다. .530bar, 최대 토크는 2300rpm에서 450Nm입니다. 두 기계 모두 최대 출력이 6500hp에 이릅니다. 500rpm에서, 그러나 작은 터보차저가 있음에도 불구하고 959Nm에서 5500까지의 최대 토크는…33rpm에서만 사용할 수 있습니다. 이것은 지난 XNUMX년 동안의 기술 발전의 생생한 표현입니다.

효율성 방정식

그럼에도 불구하고 이러한 차이점을 설명하는 것은 무엇입니까? 대답은 많은 기술적 요소의 조합입니다. 992는 각 실린더 뱅크가 단일 터보차저로 채워진 "박스형" 엔진 아키텍처의 이점을 제공합니다. 이런 점에서 959기통 엔진 XNUMX개를 합친 것이라고 볼 수 있으며, 이런 종류의 엔진은 맥동파의 거리가 길고, 출력이 부족하기 때문에 터보차저 장비에 매우 적합하다는 것은 주지의 사실이다. 그들 사이의 간섭. 직렬 XNUMX기통 엔진에서 XNUMX기통 각각의 가스는 다른 터빈 또는 다른 이중 터빈 회로로 라우팅될 수 있지만 실린더 뱅크 사이의 거리로 인해 첫 번째 솔루션만 XNUMX기통에 대한 옵션으로 남아 있습니다. -실린더 박서 엔진. 저렴하지만 덜 효율적인 체계). XNUMX의 캐스케이드 충전에서는 XNUMX개의 실린더 각각이 터보차저가 작동할 때 각 터보차저를 충전합니다.

그러나 그것은 방정식의 일부일뿐입니다. 992 엔진은 9,4mm 더 긴 스트로크 (높은 토크를위한 전제 조건)를 가지고 있으며, 최신 첨단 소재를 사용하면 피스톤 속도가 14,5m / s에서 16,6m / s로 증가함에 따라 관성력이 증가 할 수 있습니다. ... 직접 분사 (미세 혼합을위한 피에조 인젝터가있는 신세대), 복잡한 연소 프로세스, 노크 제어 및 최신 물 열교환기를 사용하여 더 낮은 온도로 냉각 된 압축 공기 (실린더로가는 공기 경로를 단축하는 데 도움이 됨) 덕분에 압축 비율이 다음과 같이 증가합니다. 10,2 : 1. 고려중인 방정식에 VarioCam 가변 충전 시스템을 추가하면 엔진 성능의 이러한 차이가 훨씬 더 명확 해집니다.

변화하고 돌아올 시간입니다.

991 리터 카레라 엔진은 먼 전작과 매우 다를뿐만 아니라 30 년에 비교적 최근에 발표 된 기증자에 비해 다소 정교합니다. 원칙적으로 출력과 토크가 420 단위 (450 마력에서 500 마력, 530 마력) 증가합니다. ). 최대 992 Nm)는 간단한 소프트웨어 설정으로 쉽게 달성 할 수 있습니다. 훨씬 더 급진적 인 것은 포르쉐 엔진 부서의 책임자 인 Matthias Hofstetter 팀의 접근 방식으로,이 라인의 작성자는 XNUMX를 발표하는 동안 두 번째로 만났습니다.

어떤 언론에서도 찾아볼 수 없는 흥미로운 사실은 새로운 911이 원래 플러그인 하이브리드로 설계되었다는 것입니다. 이를 위해 전면 트랙을 넓히고 전면 바퀴 사이에 리튬 이온 배터리가 위치해야 했습니다. 911개의 클러치와 992개의 기어 대신 911개의 새로 개발된 변속기는 크랭크축과 911개의 클러치 세트 사이의 하우징 크기가 약 XNUMXcm 증가했습니다. 아마도 디스크 디자인으로 인해 Hofstetter가 엔진이라고 불렀던 "전기 디스크"를 포함해야했습니다. 지금까지는 좋았고 이론적으로는 특히 무게 중심을 앞뒤로 이동하면 XNUMX의 무게 분포에 유익한 효과가 있기 때문에 멋져 보입니다. 그러나 실제로 자동차는 이러한 요구에 매우 특이한 방식으로 반응합니다 방법. Matthias Hofstetter는 "XNUMX의 첫 번째 (프로토타입) 버전은 급격한 가속을 보였고 오른쪽에서 진정한 센세이션을 일으켰습니다."라고 말했습니다. 그러나 모델의 미세한 균형은 지옥으로 가고 XNUMX은 코너에서 불안정하고 예측할 수 없게 됩니다. 토크 벡터링 기능이 있는 전면에 모터를 장착하면 단점을 어느 정도 상쇄할 수 있지만, 이는 제도판으로의 복귀와 막대한 새로운 설계 비용을 의미합니다. 어쨌든 더 단순한 단일 엔진 하이브리드 시스템은 폐기되었고 상당히 많은 양의 설계 작업이 취소되었으며 XNUMX은 전기 비서 없이 코스로 돌아왔습니다. 출력을 높이고 소비를 줄이기 위한 노력은 엔진, 변속기 및 차체와 같은 부품에 집중되어 있습니다.

출력 증가라는 이름으로 새 버전의 엔진에는 터빈과 컴프레서용으로 각각 48밀리미터(최대 55mm)와 1,2밀리미터(최대 10mm)의 더 큰 터보차저가 장착되어 있습니다. 이를 통해 새로운 디젤 미립자 필터로 인한 장애물에도 불구하고 10,2bar의 압력을 달성할 수 있었습니다. 압축 공기 열교환기의 위치도 변경되어 실린더 뱅크 외부 영역에서 엔진 중간 및 위 영역으로 이동했습니다. 이는 공기 경로를 단축하고, 엔진 반응을 개선하고, 펌프 손실을 줄입니다(주로 이러한 급격한 설계 변경에 대해 포르쉐에 탑승한 사람들의 보수적인 태도로 인해 달성하기 어려웠습니다). 새로운 구성은 엔진 방향 공기 흐름을 1도 감소시키는 단계를 설정하며, 이는 더 얇은 공기-연료 혼합물을 생성하는 피에조 인젝터와 함께 압축비를 959:8,3로 반 단위 증가시킬 수 있습니다. 폭발의 전제 조건을 방지한다는 명목으로 1의 압축비는 XNUMX:XNUMX에 불과하다는 점을 언급하는 것이 좋습니다. 또한 터빈으로 가는 가스의 경로를 균일화하기 위해 회로를 아래에서 위로 이동하여 단일 회로로 변경했습니다. 따라서 터빈은 차량 뒤에서 볼 때 다른 방향으로 회전합니다.

다른 캠축 캠 프로필을 가진 VarioCam 시스템을 사용하여 Porsche 엔지니어는 부분 부하 이동이 다른 두 흡기 밸브의 이동을 다른 방식으로 조정합니다. 따라서 엔진으로 들어가는 공기는 "소용돌이"를 시작하여 수직 축 (소위 소용돌이)과 수평 (소머 돌트)을 따라 난류 운동을 생성합니다. 이는 화염 전면이 더 빠르게 이동하고 연소가 더 효율적으로 이루어지는 연소 프로세스의 품질을 크게 개선하는 데 도움이됩니다. 최대 부하에서는 그러한 솔루션이 단순히 필요하지 않을 정도로 공기 속도가 충분히 높기 때문에 스트로크가 평평 해집니다. 결과적으로 Hofstätter는 원료 가스 배출의 오염 물질이 크게 감소하여 촉매가 할 일이 훨씬 적다고 말합니다. 따라서 마일리지는 300km 이상으로 증가합니다. 또한 가스의 온도가 낮기 때문에 문제의 촉매는 더 이상 판금으로 만들어지지 않고 주물로 만들어져 가스 흐름에 대한 저항을 줄이고 그 자체로 효율성을 높일 수 있습니다. 밸브가 통합 된 미립자 필터를 포함한 전체 "건축 앙상블"은 확실히 독특한 911 사운드 스케이프를 생성하는 데 필요합니다.

케이스에 더 많은 알루미늄

변속기는 완전히 새로운 것으로, 이제 911 개의 기어가 장착되어 있으며, 이는 구동 방식으로 인해 XNUMX에만 고유하며 브랜드 또는 관심사의 어떤 모델에도 사용되지 않습니다. 첫 번째 기어는 이전 기어보다 짧고 XNUMX 단은 이전 최고 XNUMX 단 기어보다 깁니다. 새로운 기어비는 또한 더 긴 최종 주행을 가능하게하여 엔진이 더 조용 해지고 고속에서 낮은 속도로 작동합니다.

차량 동작 개선을위한 전제 조건은 프론트 액슬에 대한보다 정확한 토크 전달이며, 이는 프론트 디퍼렌셜에있는 멀티 플레이트 클러치의 새로운 디자인 때문입니다. 전체 장치는 수냉식 강화 디스크이며 더 빠른 이스케이프먼트입니다. 이 모든 것은 역 동성을 향상시킬뿐만 아니라 예를 들어 눈 위에서 운전할 때 기계의 크로스 컨트리 능력을 향상시킵니다.

주로 현재 992 아키텍처를 사용하지만 실제로는 크게 변경되었습니다. 이 "멀티 믹스"설계에서 강철의 비율은 63 %에서 30 %로 감소했습니다. 외부에는 대형 앤티크 강철 패널이 알루미늄 패널로 대체되었으므로이를 고치는 새로운 접근 방식이 필요합니다. 비율 (압출 알루미늄)은 신체의지지 부분에서 크게 증가합니다. 결과적으로 비틀림 저항이 훨씬 더 좋아집니다.

전체 효율성 패키지에 추가된 적응형 차체 공기역학은 리어 스포일러를 통해 공기를 앞바퀴 앞의 개구부로 유도하는 다양한 전략을 사용합니다. 후자에는 냉각 장치의 필요에 따라 열리는 활성 밸브가 장착되어 있습니다. 리어 스포일러는 엔진 냉각과 특히 인터쿨러를 개선하기 위해 필요할 때 공기를 유도하는 또 다른 역할을 합니다. 물론 여기에 포르쉐 고유의 브레이크와 섀시, 토크 벡터링, 리어 액슬의 액티브 앤티롤 바, 액티브 리어 휠 스티어링을 추가해야 합니다.

텍스트 : Georgy Kolev

2020-08-30