Anatomia de uma grande máquina

Conversa com o Porsche Engine Manager Matthias Hofstätter sobre o novo 911

O 911 é o carro dos sonhos de muitos. Voltamos a nos encontrar com o chefe do departamento de motores da Porsche para nos contar sobre as vicissitudes que as equipes de desenvolvimento da empresa tiveram que enfrentar ao criar um modelo. As linhas a seguir são dedicadas à tecnologia do novo 992.

Puxar a alavanca de liberação da tampa sobre o motor pode ser enganoso. Após um olhar hesitante, você percebe que o que deveria ser uma tampa é na verdade um painel menor que o spoiler traseiro, sob o qual você pode ver o que parece ser uma cuba de plástico com dois ventiladores instalados. Sua função é clara, mas sua aparência tem outro efeito - evoca modelos refrigerados a ar com seu ventilador centrado no ventilador cercado por cabos de alta tensão.

450. Este número expressa a potência da nova geração 4 Carrera S e Carrera 992S 1986 litros bi-turbo de seis cilindros e seis cilindros planos e evoca imediatamente outras associações - este super Porsche de 959 chamado 450, que também produzia 33 cv . Com. Uma boa ocasião para comparar e expressar o desenvolvimento da tecnologia na área de motores de combustão interna com a mesma marca. No entanto, se há 959 anos o XNUMX era a forma mais elevada e até exótica de capacidade técnica, hoje um motor com potência semelhante é alimentado pelas já mencionadas versões do Carrera S, que são inferiores na hierarquia da marca.

Nossas semelhanças também se estendem ao deslocamento, que é muito próximo - 2848 cc do 3 contra 959 cc do 2981. O motor do 3 é uma verdadeira obra-prima tecnológica para a época, com resfriamento combinado complexo. Os cilindros são resfriados por um poderoso ventilador, enquanto os cabeçotes contam com um sistema de refrigeração a água de 992L. Contribuindo para a dissipação de calor, é claro, como em todos os motores "a ar" da Porsche, existe um sistema de lubrificação do radiador de óleo que não pode acomodar nenhum dos dois. não mais e não menos que 959 litros de óleo. Assim, devido à arquitetura do modelo com motor traseiro e radiadores dianteiros, o 25 é cercado por dutos que formam um sistema de circulação comum.

A esse respeito, pouco mudou hoje. O 911 Carrera 4S, que pode ser considerado um parente próximo do 959 graças à transmissão dupla, não depende de um ventilador potente, mas resfria e retém 28,6 litros de fluido, enquanto o sistema de lubrificação requer 11,3 litros. manteiga.

No entanto, a arquitetura, que inclui um arranjo horizontal de seis cilindros, ainda possui outro indicador importante da semelhança de ambos os motores - a confiabilidade. Na verdade, isso é típico de todas as boxer da empresa, que não perdem a garantia quando conduzidas na pista. Para a Porsche, a interação dos componentes móveis do motor, respectivamente o atrito na área dos anéis do pistão, pistão, cilindro, bem como nos rolamentos do virabrequim e do mecanismo de distribuição, sempre foi de suma importância.

Turbinas de diferentes naturezas

Em ambos os modelos, os turbocompressores estão localizados em ambos os lados dos bancos de cilindros, mas no 959 foi construído um sistema de reabastecimento em cascata, que permaneceu uma andorinha branca na história da tecnologia. A combinação de um turbocompressor pequeno e grande parece tentadora e é muito usada hoje em motores a diesel, mas não é adequada para motores a gasolina - devido à pequena quantidade de gasolina em baixa carga e rpm, mas em altas temperaturas não é tão eficiente quanto um integrado. em unidades de injeção direta com alta taxa de compressão de turbinas de jato duplo combinadas com coletores de escape embutidos nos cabeçotes. Se necessário, compressores mecânicos (Volvo) ou elétricos (Mercedes). Até certo ponto, as razões acima explicam as diferenças de desempenho entre os motores 992 e 995. Embora, ao contrário das versões turboalimentadas maiores (ainda geração 991), o motor Carrera 4S esteja com turbocompressores wastegate de geometria fixa com uma pressão máxima de enchimento de 1,2 530 bar, o torque máximo é de 2300 Nm a 450 rpm. Ambas as máquinas atingem uma potência máxima de 6500 cv. a 500 rpm, mas apesar de ter um pequeno turbocompressor, o torque máximo de 959 Nm a 5500 só está disponível em… 33 rpm. Esta é realmente uma expressão vívida do desenvolvimento da tecnologia ao longo desses XNUMX anos.

Equação de eficiência

E, no entanto, o que explica essas diferenças? A resposta é uma combinação de muitos fatores tecnológicos. O 992 se beneficia de uma arquitetura de motor "em caixa", com cada banco de cilindros preenchido com um único turbocompressor. Nesse sentido, pode ser considerado como a soma de dois motores de três cilindros, sendo notório que esse tipo de motor é muito adequado para equipamentos turboalimentados devido à longa distância das ondas de pulsação e à falta de interferência entre eles. Nos motores de seis cilindros em linha, os gases de cada um dos três cilindros podem ser encaminhados para uma turbina diferente ou para um circuito diferente de turbina dupla, mas devido à distância entre as bancadas de cilindros, apenas a primeira solução permanece como opção para seis -motores boxer de cilindro. um esquema barato, mas menos eficiente com um). Na carga em cascata do 959, cada um dos seis cilindros carrega cada um dos turbocompressores quando está funcionando.

Mas isso é apenas parte da equação. O motor 992 tem um curso 9,4 mm mais longo (um pré-requisito para maior torque), pois os materiais modernos de alta tecnologia permitem forças inerciais aumentadas conforme a velocidade do pistão aumenta de 14,5 para 16,6 m / s. ... Graças à injeção direta (na nova geração com injetores piezoelétricos para mistura mais fina), um processo de combustão complexo, controle de detonação e ar comprimido resfriado a uma temperatura mais baixa usando trocadores de calor de água modernos (o que também ajuda a encurtar o caminho do ar para os cilindros), a taxa de compressão é aumentada para 10,2: 1. Adicionando o sistema de carga variável VarioCam à equação em consideração, esta diferença no desempenho do motor torna-se muito mais clara.

É hora de mudar ... e voltar

O motor Carrera de três litros não é apenas muito diferente de seu antecessor distante, mas também bastante sofisticado em comparação com seu doador, apresentado há relativamente pouco tempo em 991. Em princípio, um aumento de potência e torque de 30 unidades (de 420 a 450 cv e de 500 ) até 530 Nm) parece facilmente alcançável com uma configuração de software simples. Muito mais radical foi a abordagem da equipa de Matthias Hofstetter, chefe do departamento de motores da Porsche, com quem o autor desta linha teve a oportunidade de se encontrar pela segunda vez durante a apresentação do 992.

Um fato interessante que você não encontrará na imprensa é que o novo 911 foi originalmente projetado como um híbrido plug-in. Para isso, a pista dianteira foi alargada e era ali, entre as rodas dianteiras, que deveria estar localizada a bateria de íon-lítio. A transmissão recém-desenvolvida com duas embreagens e oito em vez de sete marchas tem um tamanho de carcaça aumentado entre o virabrequim e dois conjuntos de embreagens - cerca de oito centímetros. Era para conter um "disco elétrico", como Hofstetter chamou o motor, provavelmente devido ao design do disco. Até aqui tudo bem e, em teoria, parece ótimo, especialmente porque deslocar o centro de gravidade para frente e para baixo terá um efeito benéfico na distribuição de peso do 911. Na prática, porém, o carro reage a esses desejos de uma maneira muito peculiar caminho. “As primeiras versões (protótipo) do 992 tiveram uma aceleração acentuada”, diz Matthias Hofstetter, “e causaram uma verdadeira sensação à direita”. No entanto, o fino equilíbrio do modelo vai para o inferno e o 911 torna-se instável e imprevisível nas curvas. Montar motores na frente com capacidade de vetorização de torque pode compensar as deficiências até certo ponto, mas significa um retorno à prancheta e enormes custos de novos projetos. De qualquer forma, o sistema híbrido monomotor mais simples foi abandonado, uma quantidade bastante séria de trabalho de design foi cancelada e o 911 está de volta ao curso sem nenhum assistente elétrico. Os esforços para aumentar a potência e reduzir o consumo estão concentrados em componentes como motor, transmissão e carroceria.

Em nome do aumento de potência, a nova versão do motor é equipada com turbocompressores maiores - respectivamente três milímetros (até 48 mm) e quatro milímetros (até 55 mm) para a turbina e o compressor. Isso permitiu atingir uma pressão de 1,2 bar, apesar dos obstáculos criados pelo novo filtro de partículas diesel. A posição dos trocadores de calor de ar comprimido também foi alterada, passando de áreas externas aos bancos de cilindros para uma área central e acima do motor. Isso encurta o caminho do ar, melhora a resposta do motor e reduz as perdas da bomba (o que era difícil de conseguir, em grande parte devido à atitude conservadora das pessoas a bordo do Porsche em relação a essas mudanças drásticas de design). A nova configuração prepara o terreno para uma redução de 10 graus no fluxo de ar direcionado ao motor, e isso, juntamente com os injetores piezo que criam uma mistura ar-combustível mais fina, permite que a taxa de compressão seja aumentada em meia unidade para 10,2:1 ( é um bom momento para mencionar que, em nome da prevenção de pré-condições para a detonação, a taxa de compressão do 959 é de apenas 8,3:1). Além disso, para equalizar o caminho dos gases até as turbinas, o circuito foi alterado para um único passando de baixo para cima. Assim, as turbinas giram em direções diferentes quando vistas por trás do carro.

Usando o sistema VarioCam com diferentes perfis de cames de cames, os engenheiros da Porsche ajustam o curso das duas válvulas de admissão de maneiras diferentes, que têm diferentes viagens de carga parcial. Assim, o ar que entra no motor começa a "girar", criando um movimento turbulento, tanto ao longo do eixo vertical (o chamado vórtice) quanto horizontal (cambalhota). Isso ajuda a melhorar significativamente a qualidade do processo de combustão, no qual a frente da chama se move mais rapidamente e a combustão é mais eficiente. Com carga total, o curso se equilibra porque a velocidade do ar é alta o suficiente para que tal solução simplesmente não seja necessária. Como resultado, Hofstätter diz que os poluentes nas emissões de gases brutos são significativamente reduzidos, com o resultado de que o catalisador agora tem muito menos trabalho a fazer. Assim, sua milhagem aumenta para mais de 300 mil quilômetros. Além disso, devido à temperatura mais baixa dos gases, o catalisador em questão não é mais feito de chapa, mas é fundido, o que, por sua vez, reduz a resistência ao fluxo de gás e aumenta a eficiência em si. Todo o “conjunto arquitetônico”, incluindo o filtro de partículas com válvulas integradas, é necessário para criar uma paisagem sonora do 911 que é definitivamente única.

Mais alumínio na caixa

A transmissão é totalmente nova, agora com oito marchas, que, devido ao esquema de acionamento, é exclusiva do 911 e não é utilizada em nenhum modelo da marca ou fabricante. A primeira marcha é mais curta que a anterior e a oitava é mais longa que a sétima marcha anterior. As novas relações de transmissão também permitem uma transmissão final mais longa, o que resulta em um motor mais silencioso e funciona em velocidades mais baixas em altas velocidades de estrada.

Uma transmissão mais precisa de torque para o eixo dianteiro é um pré-requisito para um comportamento melhorado do veículo, e isso se deve ao novo design da embreagem de múltiplas placas no diferencial dianteiro. Toda a unidade é refrigerada a água, discos reforçados e um escape mais rápido. Tudo isso não só melhora a dinâmica, mas também a capacidade de cross-country da máquina, por exemplo, ao dirigir na neve.

Embora use principalmente a arquitetura 992 atual, na prática ela mudou significativamente. A proporção de aço neste projeto "multi-mix" foi reduzida de 63 para 30 por cento. Do lado de fora, grandes painéis de aço antigo foram substituídos por painéis de alumínio, exigindo uma nova abordagem para fixá-los. A proporção (alumínio extrudado) aumenta significativamente na parte de suporte do corpo. Como resultado, a resistência à torção é ainda melhor.

Adicionado ao pacote de eficiência geral está a aerodinâmica adaptativa da carroceria, usando diferentes estratégias para direcionar o ar através do spoiler traseiro e para as aberturas na frente das rodas dianteiras. Estes últimos estão equipados com válvulas ativas que se abrem em função das necessidades das unidades de refrigeração. O spoiler traseiro também tem outra função, direcionando o ar quando necessário para melhorar a refrigeração do motor e principalmente dos intercoolers. E, claro, a tudo isso devemos adicionar os freios e chassis exclusivos da Porsche, além de vetorização de torque e descidas com barra estabilizadora ativa no eixo traseiro, além de direção ativa da roda traseira.

Texto: Georgy Kolev

2020-08-30