Nowe ośmiocylindrowe silniki biturbo Porsche

Komunikat prasowy
10 sierpnia 2016 r.
Nowe benzynowe silniki V8 Porsche
Nowe ośmiocylindrowe
i maksymalna wydajność
silniki
biturbo
Porsche
–
czysta
dynamika
Nowe ośmiocylindrowe silniki dla kolejnej generacji Gran Turismo Panamera dają
początek innowacyjnej rodzinie jednostek napędowych Porsche. Ich projektanci
przyjęli dwa główne cele: maksymalną wydajność i niezrównane osiągi. Co więcej,
nowa linia silników ma elastyczną konstrukcję opartą na komponentach modułowych,
pozwalającą szybko tworzyć kolejne warianty – takie jak odmiany hybrydowe.
Aby sprostać tym standardom, inżynierowie Porsche opracowali modułową,
zaawansowaną generację jednostek V8, których architektura techniczna harmonijnie
łączy sprzeczne zazwyczaj parametry – wysokie moc i moment obrotowy z niskim
zużyciem paliwa oraz emisją spalin.
Najmocniejszy początkowo benzynowy silnik V8 z rodziny nowych jednostek otrzyma
nowe Porsche Panamera Turbo. Jego 4-litrowy motor osiąga maksymalną moc 404
kW (550 KM) w przedziale 5750-6000 obr./min, jednak tuż powyżej 3000 obr./min
przekracza barierę 250 kW (340 KM) – zapewniając potężną moc już w średnim
zakresie obrotów. Maksymalny moment obrotowy o wartości 770 Nm dostępny jest
od bardzo niskich obrotów, od 1960 aż do 4500 obr./min. Na przyspieszenie
od 0 do 100 km/h Porsche Panamera Turbo potrzebuje 3,8 s, a dodatkowo
wyposażone w pakiet Sport Chrono – jedynie 3,6 s. W ciągu zaledwie 13,0 s
od startu Gran Turismo pokonuje granicę 200 km/h. Pakiet Sport Chrono pozwala
skrócić ten czas do 12,7 s. Prędkość maksymalna wynosi 306 km/h. Te imponujące
wartości podkreślają łatwość, z jaką silnik wprawia samochód w ruch – współczynnik
Porsche Polska
ul. Krańcowa 44
61-037 Poznań
Public Relations and Press
Artur Jakubczak
tel. +48 61 62 73 911
e-mail: [email protected]
mocy do masy wynosi tu tylko 3,6 kg/KM, a jednocześnie kontrastuje z wynikami
zapotrzebowania na paliwo. W cyklu pomiarowym (NEDC) Panamera Turbo zużywa
średnio 9,3-9,4 l/100 km, o 1,1 l/100 km mniej od poprzednika. Odpowiada to emisji
dwutlenku węgla na poziomie 212-214 g/km.
Ośmiocylindrowy, montowany wzdłużnie silnik ma bezpośredni wtrysk benzyny oraz
widlasty układ cylindrów z czterozaworowymi głowicami rozwartymi pod kątem
90 stopni. Każdy z czterech wałków rozrządu zaworów ssących i wydechowych
może być regulowany w zakresie 50 stopni; wszystkie są napędzane łańcuchem.
Jednostka może „kręcić się” do 6800 obr/min, a jej pojemność skokowa wynosi 3996
ccm. Układ korbowy ma kwadratową geometrię – średnica cylindra jest równa
skokowi tłoka i wynosi 86 mm. Nowe silniki V8 biturbo wyróżnia koncepcja
doładowania
z
centralnie
umieszczonymi
turbosprężarkami,
wtryskiwacze
zlokalizowane centralnie w komorze spalania, odporne na zużycie tuleje cylindrów
oraz układ odłączania cylindrów. Cechy te bezpośrednio dają mierzalne efekty:
przykładowo, w porównaniu z poprzednikiem nowe Porsche Panamera Turbo
generuje o 30 KM wyższą moc i o 70 Nm wyższy maksymalny moment obrotowy,
podczas gdy jego zużycie paliwa spadło o 10%.
Innowacyjny system dezaktywacji cylindrów
Panamera Turbo to pierwszy model Porsche wyposażony w nowy, adaptacyjny
system kontroli cylindrów. Przy częściowym obciążeniu zamienia on silnik ośmiow czterocylindrowy, tymczasowo i niezauważalnie dla kierowcy. Rezultat: zależnie
od zapotrzebowania na moc, w fazach pracy na 4 cylindrach zużycie paliwa może
spaść nawet o dodatkowe 30%. Za dezaktywację i ponowną aktywację cylindrów
odpowiada dwustopniowy układ krzywek przesuwnych, który wyłącza lub włącza
regulatory wałków rozrządu zaworów ssących i wydechowych dla cylindrów numer
2, 3, 5 i 8. W trybie czterocylindrowym zawory ssące i wydechowe dla tych cylindrów
są całkowicie wyłączone. Układ działa w zakresie obrotów od 950 do 3500 obr./min
lub do osiągnięcia granicy 250 Nm momentu obrotowego.
Kompaktowa konstrukcja, masa niższa nawet o 9,5 kg
Jednym z priorytetów przy konstruowaniu nowego silnika V8 była jego kompaktowa
konstrukcja: aluminiowa jednostka waży do 9,5 kg mniej od poprzedników.
Redukcję
masy
uzyskano
za
sprawą
licznych
zabiegów
konstrukcyjnych.
Przykładowo, wysokowytrzymała aluminiowa skrzynia korbowa wraz z pokrywą waży
zaledwie 39,1 kg, o 6,7 kg lub o 14,6% mniej od 4,8-litrowej jednostki z poprzednika.
Ponieważ liczy się tu każdy gram, inżynierowie przeanalizowali konstrukcję każdego
elementu – i starali się uczynić go tak lekkim, jak to tylko możliwe. Weźmy
na przykład wał korbowy: Porsche zmniejszyło jego masę o 1,4 kg. Kolejnym
elementem kompaktowej architektury silnika jest specjalna koncepcja układu
korbowego z wałem podpartym na pięciu łożyskach. Zastosowano tu wałek pośredni,
wykorzystywany do napędu układu rozrządu i pompy wody. Dzięki zlokalizowaniu
przekładni zębatej pompy wody wewnątrz silnika inżynierom Porsche udało się
w dalszym stopniu zmniejszyć wymiary jednostki tworząc ją bardziej kompaktową
i ograniczyć straty wynikające z tarcia. Pozytywny wpływ na wykorzystanie
przestrzeni montażowej ma również układ doładowania z centralnie umieszczonymi
turbosprężarkami i o 0,8 l mniejsza pojemność silnika. Osiągnięty postęp zasługuje
na uwagę tym bardziej, że nowy motor 4.0 V8 ma znacznie wyższy współczynnik
mocy od montowanej wcześniej jednostki 4.8 V8 – z 1 litra pojemności uzyskano
tu 137,5 KM wobec 108,3 KM w poprzedniku.
Turbosprężarki umieszczone centralnie – cecha konstrukcyjna wszystkich
silników Porsche
Nowe
jednostki
benzynowe
V8
firmy
Porsche
odznaczają
się
wyjątkowo
spontaniczną reakcją na gaz – aż po czerwone pole, a jednocześnie już przy niskich
obrotach generują wysoką siłę ciągu. To samo odnosi się do nowych benzynowych
silników V6 oraz wysokoprężnej V-ósemki. Typową dla sportowych aut dynamikę
zapewnia między innymi nowa architektura układu doładowania z centralnie
umieszczonymi turbosprężarkami, stosowana we wszystkich modelach Porsche.
Przykładowo, aby zachować możliwie niewielkie wymiary silnika nowej generacji
Porsche Panamera Turbo, układ turbodoładowania został zintegrowany centralnie
między układającymi się w literę „V” głowicami cylindrów. Do sprężania powietrza
trafiającego do komór spalania V-ósemki służą dopracowane turbosprężarki typu twin
scroll (spaliny prowadzone do turbiny dwoma kanałami). Zaprojektowane jako
przeciwbieżne z uwagi na ograniczoną przestrzeń, już od najniższych obrotów
generują bardzo wysoki moment obrotowy. Maksymalne ciśnienie doładowania
turbosprężarek wynosi 0,3 bara. Aby uzyskać optymalną responsywność silnika,
przepływ sprężonego powietrza odbywa się w konfiguracji dwudrożnej – po przejściu
przez intercoolery, umieszczone z lewej i z prawej strony, powietrze przechodzi przez
zlokalizowane po obu stronach przepustnice, a później trafia do lewej i prawej
głowicy cylindrów. Dwa duże, zoptymalizowane pod kątem strat ciśnienia intercoolery
znacznie obniżają temperaturę sprężonego powietrza, jednocześnie zwiększając
jego gęstość, a co za tym idzie – ilość trafiającego do cylindrów tlenu. Rezultat:
jeszcze większa efektywność.
Centralnie umieszczone wtryskiwacze – perfekcyjnie dla silników V6 i V8,
benzynowych oraz diesli
Kolejną
wspólną
cechą
wszystkich
silników
nowego
Porsche
Panamera
są wtryskiwacze – z elektromagnetycznymi, wysokociśnieniowymi zaworami
sterującymi – umieszczone centralnie w komorze spalania. Po raz kolejny
za przykład mogą służyć tu wtryskiwacze Panamera Turbo, z dyszami o 7 otworach
zlokalizowanych w sposób optymalny dla osiągnięcia idealnie jednorodnej mieszanki.
Umieszczony
centralnie
obok
świecy
wtryskiwacz
korzysta
z
precyzyjnie
określonych, pojedynczych strumieni paliwa dla zapewnienia optymalnego spalania
w każdych warunkach. Wtryskiwacze i osprzęt układu wtryskowego służą
tu do realizacji określonych strategii wtrysku, odpowiednich dla chwili uruchamiania,
rozgrzewania katalizatorów, fazy nagrzewania silnika oraz jego pracy po osiągnięciu
temperatury eksploatacyjnej. Na każdą głowicę przypada jedna pompa wysokiego
ciśnienia; obie są napędzane przez cztery krzywki wałków rozrządu zaworów
wydechowych. Maksymalne ciśnienie wtrysku wynosi 250 barów (w silniku
poprzedniej generacji: 140 barów).
Ponadto, wtrysk paliwa w silniku Porsche Panamera Turbo powoduje intensywne
zawirowania ładunku; jego wyraźny spadek przepływu – uzyskany między innymi
dzięki ukształtowaniu otworów wlotowych – pozwala uzyskać optymalną mieszankę
powietrza i paliwa, co ma pozytywny wpływ na przebieg procesu spalania oraz
ograniczenie emisji spalin.
Kontrola emisji spalin: katalizator umieszczony między głowicami
Nowe jednostki V8 mają dwudrożny układ wydechowy z katalizatorami wstępnymi,
katalizatorami
głównymi
turbosprężarek
kolejną
katalizatora
blisko
oraz
cechą
silnika,
tłumikami.
Obok
ośmiocylindrowego
pomiędzy
centralnie
silnika
ułożonymi
w
umieszczonych
jest
literę
umieszczenie
„V”
głowicami.
Taka konfiguracja pozwala szybko osiągać optymalną temperaturę pracy układu
kontroli emisji spalin. Poza tym nagrzewanie się katalizatora w fazie rozruchu silnika
przyspiesza otwarcie zaworu upustowego turbosprężarki.
Tuleje cylindrowe ze stopu żelaza ograniczają zużycie i spalanie oleju
Od strony materiałów zastosowanych do budowy nowych silników V8 uwagę zwraca
żelazna powłoka tulei cylindrów. Jej zastosowanie pozwala znacznie ograniczyć
tarcie wewnętrzne, stopień zużycia oraz zjawisko spalania oleju. Aby uzyskać
ekstremalnie twardą, niskotarciową powłokę żelazną, wykorzystuje się metodę
atmosferycznego natryskiwania plazmowego. Warstwa ma 150 mikronów grubości,
zapewnia jednak doskonałe własności tarciowe, niemal niezależne od jakości
stosowanego paliwa. W porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami stosowanymi w
silnikach V8 zużycie powłoki w punkcie zwrotnym pierścieni tłokowych zostało
ograniczone o jedną dziesiątą, a tym samym z praktycznego punktu widzenia niemal
je wyeliminowano. Do nowej powłoki dostosowano konstrukcję odlewanych tłoków –
lekkich i wytrzymałych zarazem. Pierścienie tłokowe są powlekane azotanem
chromu, który dostosowuje się do zwiększonej odporności żelaznej powłoki.
Połączenie wszystkich tych środków pozwoliło również ograniczyć zużycie oleju
– w porównaniu z poprzednim silnikiem nawet o 50%.
Innowacyjny układ smarowania przygotowany do jazdy torowej
Każde Porsche musi niezawodnie spisywać się w warunkach jazdy torowej –
co oczywiście stanowi wymagający test obciążenia. Nowe Porsche Panamera robi to
w imponującym stylu, w czym pomaga mu nowo opracowany układ smarowania
z mokrą miską olejową, zapewniający właściwy obieg oleju nawet w obliczu
ekstremalnych przyspieszeń poprzecznych i wzdłużnych.
Specjalną cechą zastosowanego układu smarowania jest rozdzielenie obiegu
dla silnika i głowicy. Otwory w kanałach olejowych zostały rozmieszczone z myślą
o potrzebach poszczególnych elementów układu smarowania - pozytywnie wpływa
to na czas potrzebny do przyrostu ciśnienia smarowania tuż po uruchomieniu
jednostki napędowej. W uzyskaniu błyskawicznego wzrostu ciśnienia smarowania
pomaga też zawór zwrotny w pompie oleju, który chroni duże ilości oleju we wnętrzu
silnika
przed
spłynięciem
do
miski
olejowej
i
zapobiega
w ten
sposób
niedostatecznemu smarowaniu. Za sterowaniem ciśnieniem oleju odpowiada
łopatkowa pompa olejowa o całkowicie zmiennym wydatku, a specjalny zawór
reguluje je z uwzględnieniem parametrów mapowania. Zintegrowano z nim
ogranicznik
ciśnienia
oleju,
aktywowany
podczas
rozruchu
i
przy
niskich
temperaturach zewnętrznych. Elektroniczny zawór sterujący zlokalizowany między
głowicami kontroluje także dysze natrysku oleju na denka tłoków, zależnie od ich
zapotrzebowania na chłodzenie oraz parametrów mapy. Taka forma sterowania
pozwala ograniczyć straty związane z utratą lepkości i dopasować ilość oleju
w obiegu do aktualnych warunków eksploatacji. W efekcie Porsche Panamera Turbo
doskonale radzi sobie nawet na wymagającej Północnej Pętli toru Nürburgring,
z jej gwałtownymi zmianami wysokości, licznymi zakrętami i ekstremalnymi
przyspieszeniami bocznymi. Model uzyskał tam imponujący czas 7 min i 38 s –
jak dotąd najlepszy spośród sportowych limuzyn, które mierzyły się z legendarnym
„Zielonym Piekłem”.