Nowe silniki V8 Porsche – modułowa konstrukcja z turbo!

Autor: Daily Driver · Zdjęcia: Porsche · Dodane: 24 sierpnia 2016
Zobacz także:
Przelicznik mocy » Auto z Niemiec »

Premiera Porsche Panamery była okazją do zaprezentowania światu nowych silników V8 jakie niemiecki producent wdroży do kilku swoich topowych modeli. Nowe jednostki napędowe wyróżnia nie tylko turbodoładowanie, wyższa moc jednostkowa i lepsze osiągi na tle poprzedników, ale i nowatorska konstrukcja. Nowa gama motorów V8 jest oparta na komponentach modułowych, dzięki którym można szybciej tworzyć kolejne ich warianty – takie jak np. odmiany hybrydowe.

Początkowo najmocniejszy, benzynowy silnik V8 z nowej gamy jednostek trafi wyłącznie do Porsche Panamera Turbo. Z pojemności 4,0-litrów  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.

Porsche Panamera II 2017

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. Świetne osiągi Panamery Turbo są potwierdzeniem jej doskonałego współczynniku mocy do masy wynoszącego tylko 3,6 kg/KM. Silnik ten nie jest jednak ostatnim słowem Porsche i można się spodziewać kolejnych, jeszcze mocniejszych V8-mek tego producenta.

Jak zbudowany jest silnik Porsche Panamery Turbo?

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. Za ich napędzanie odpowiada łańcuch. 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. 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%.

Silniki Porsche z systemem dezaktywacji cylindrów

Aby ograniczyć zużycie paliwa przy mało wymagającej jeździe, Porsche wdrożyło system dezaktywacji wybranych cylindrów. Tego typu rozwiązanie spotkać można od lat w samochodach innych marek, np. w testowanym przez nas Jeepie Grand Cherokee SRT8. Rozwiązanie Porsche działa jednak w nieco inny sposób.

Porsche Panamera II Turbo silnik

Silnik Porsche Panamery II Turbo wyposażono po raz pierwszy w system odłączania cylindrów!

Panamera Turbo to pierwszy model Porsche wyposażony w nowy, adaptacyjny system kontroli cylindrów. Przy częściowym obciążeniu zamienia on silnik ośmio- w czterocylindrowy, tymczasowo i niezauważalnie dla kierowcy. 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. W rezultacie zależnie od zapotrzebowania na moc, w fazach pracy na 4 cylindrach zużycie paliwa może spaść nawet o dodatkowe 30%.

Obniżona masa i zmniejszone wymiary 

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.

Zobacz: Silniki V8 Porsche i ich nowa fabryka!

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

Typową dla sportowych aut dynamikę ma zapewnić 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.

Zobacz: Jak działa turbosprężarka ze zmienną geometrią kierownicy VGT?

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.

Centralnie umieszczone wtryskiwacze

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. Każda z nich napędzana jest przez cztery krzywki wałków rozrządu zaworów wydechowych. Maksymalne ciśnienie wtrysku wynosi 250 barów (w silniku poprzedniej generacji było to 140 barów).

Fabryka Porsche silniki V8

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.

Katalizator umieszczony między głowicami

Nowe jednostki V8 mają dwudrożny układ wydechowy z katalizatorami wstępnymi, katalizatorami głównymi oraz tłumikami. Obok centralnie umieszczonych turbosprężarek kolejną cechą ośmiocylindrowego silnika jest umieszczenie katalizatora blisko silnika, pomiędzy ułożonymi w literę „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.

Zobacz: Lipsk – kuźnia luksusowych samochodów Porsche

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.

Fabryka Porsche silniki V8

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.

Zobacz: Porsche Macan z nowym silnikiem turbo

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”

Zobacz: Druga generacja Porsche Panamery – lepszy wygląd i osiągi!

Dodaj komentarz

Bądź pierwszy!

Powiadom o
avatar
wpDiscuz

Aktualności