Čo musíte vedieť o hybridnom pohone Porsche 911 GTS T

„T-Hybrid“ je prezývka, ktorú Porsche dalo výkonnému hybridnému pohonnému ústrojenstvu, ktoré dodáva energiu novému modelu 911 Carrera GTS 2025 992.2. Skratka T znamená Turbo a znamená výkon. Na ten, a nie na úsporu paliva, sa táto nová konfigurácia zameriava.

A predstavuje kompletné prepracovanie motora 911, ktorý debutoval v modeloch 991.2. Namiesto 3,0 litrového motora 9A2B6 s dvojitým turbodúchadlom, ktorý sa používal v modeli 992.1, dostane model 992.2 GTS motor 9A3B6 s objemom 3,6 litra, ktorý využíva jedno elektricky vylepšené turbodúchadlo a je doplnený výkonným elektromotorom/generátorom, ktorý zdieľa skriňu osemstupňovej prevodovky PDK, to všetko funguje na 400-voltovom elektrickom systéme.

Úplne nový motor, ktorý je väčší aj menší

Objem motora 9A3B6 narástol z 2981 na 3591 cm3 vďaka zväčšeniu priemeru vŕtania a zdvihu z 91,0 x 76,4 na 97,0 x 81,0 mm. Zaberá však aj menej miesta, zmenšil sa zhora nadol o skoro 11 cm, aby sa medzi hornou časťou motora a klasickým šikmým krytom motora modelu 911 vytvoril priestor pre elektroniku riadenia výkonu hybridných systémov. Olejový filter sa presunul z hornej časti motora na spodnú, aby sa zachovala jeho dostupnosť.

Nielen sacie potrubie nového motora je menej objemné, ale aj prepracované hlavy valcov. Ventilový rozvod teraz využíva „finger followe“ s menším trením ako predchádzajúce „bucket tappets“. Táto zmena odstránila variabilný zdvih ventilov VarioCam Plus staršieho motora, ktorý sa už nepovažuje za potrebný na rozšírenie krivky krútiaceho momentu. Tieto hlavy majú tiež väčšie nasávacie a výfukové otvory, aby sa prispôsobili väčšiemu prietoku cez motor.

Znížením veľkosti protizávažia kľukového hriadeľa sa ušetrilo niečo vyše štyroch kilogramov hmotnosti bez vplyvu na plynulosť chodu. Ďalšie zmeny, ako napríklad odstránenie pohonu príslušenstva, znížili celkovú hmotnosť motora po inštalácii približne o 40 kilogramov na 459 kilogramov.

Lambda 1 a jej nevýhody

V porovnaní s motorom 9A2 v modeli 992.1 GTS sa kompresný pomer motora 9A3 zvýšil z 10,2:1 na 10,5:1 a maximálny plniaci tlak stúpol z 18,6 na 26,1 psi. Za normálnych okolností by tieto zmeny a zvýšenie zdvihového objemu naznačovali zvýšenie výkonu zo 480 k pri starom motore na približne 700 koní pri novom motore. Koniec koncov, je to takmer rovnaký zdvihový objem a výrazne vyšší plniaci tlak ako v dnešnom modeli 911 Turbo S s výkonom 640 k.

V skutočnosti sa výkon zvýši len o 5 koní na 485k, zatiaľ čo maximálny krútiaci moment zo 570 Nm vôbec nevzrastie. Na vine je lambda 1, čo znamená dokonale vyvážený pomer paliva a vzduchu vo všetkých pracovných bodoch motora. Už desaťročia pracujú všetky moderné motory s pomerom vzduchu a paliva lambda 1, pretože len tak vznikajú výfukové plyny, ktoré dokážu trojcestné katalyzátory využiť na redukciu všetkých troch hlavných smogových škodlivín. Iba pri plnom plyne, ktorý sa počas emisných testov vyskytuje len zriedka, sa motory mierne obohacujú, aby sa zvýšil výkon možno o 2 %, aby sa znížila teplota s cieľom zachovať dlhú životnosť motora alebo katalyzátora, alebo aby sa potlačila detonácia v motoroch preplňovaných turbodúchadlom.

Tým, že sa vylúčila možnosť použitia bohatej zmesi (napr. až o 8 % bohatej zmesi v modeli 992.1 GTS) počas prevádzky so zvýšeným objemom, stúpli maximálne teploty v spaľovacej komore na úroveň, pri ktorej sa musí dramaticky znížiť časovanie zapaľovania, aby sa kontrolovala detonácia. To výrazne znižuje výkon. Pridanie plniaceho tlaku čiastočne kompenzuje túto stratu, ale vyšší plniaci tlak spôsobuje aj vyššie teploty v saní, a to je kontraproduktívne. Aby sa to trochu kompenzovalo, motor 9A3 dostal jeden medzichladič namiesto dvoch menších v predchádzajúcom motore. Tento prístup ponúka väčší povrch vzduchu na lepšie chladenie nasávaného vzduchu.

Prečo teda urobili motor s Lambda 1? V Nemecku zrejme platí nariadenie úradu pre motorové vozidlá, ktoré vyžadovalo Lambda 1 za všetkých prevádzkových podmienok. Existujú výnimky pre niektoré vysokovýkonné motory. V prípade motora 9A3 sa však Porsche rozhodlo, že sa nariadeniu prispôsobí. V konečnom dôsledku tak máme väčší motor a viac prepĺňania, ktorý síce neprodukuje takmer žiadny vyšší výkon, ale pracuje čistejšie, a to aj pri maximálnom výkone. Vidíme tu veľkú príležitosť pre komunitu tunerov motorov, keď prídu na to, ako obohatiť zmes a posunúť časovanie pri tomto motore.

Jedno elektrické turbodúchadlo

Namiesto dvoch turbodúchadiel modelu 992.1 GTS dostane nový model jedno turbodúchadlo s 20 kW (27 k) motorom namontovaným medzi kompresorovou a výfukovou stranou turbodúchadla, pričom na každom konci motora sú valčekové ložiská. Rotačná energia, ktorú tento motor poskytuje, výrazne znižuje oneskorenie turbodúchadla pri nízkych otáčkach. Napríklad pri 2 000 ot/min a zatvorenej škrtiacej klapke potreboval starý GTS na dosiahnutie plného plniaceho tlaku po stlačení škrtiacej klapky viac ako tri sekundy, zatiaľ čo nový GTS to zvládne za o niečo menej ako jednu sekundu – a to na dosiahnutie podstatne vyššieho plniaceho tlaku.

Toto nové elektrické turbodúchadlo vyrobené spoločnosťou BorgWarner, rovnako ako staré jednotky, je podstatne väčšie ako stará dvojica. Predchádzajúce jednotky GTS (a S a 992.2 base) mali priemer 55 mm na strane kompresora a 48 mm na strane výfuku. Nové merajú 83 mm a 80 mm, čo zodpovedá oveľa väčšiemu objemu vzduchu, ktorý musia premiestňovať.

Na jednotke nie je žiadny wastegate. Namiesto toho sa pri vysokých otáčkach motor mení na generátor a produkuje až 15 koní. To odoberá z turbíny dostatočný výkon na to, aby turbo neprekročilo hranicu 125 000 otáčok za minútu. Vyrobená elektrická energia ide v prípade potreby do batérie – a do elektromotora – a dopĺňa celkový výkon od približne 5 700 otáčok za minútu pri plnom plyne.

Asymetrický výfukový systém

Toto jedno veľké elektrické turbo je väčšie ako každé zo starých dvoch turbodúchadiel, ktoré boli umiestnené na oboch stranách motora. Preto inžinieri Porsche umiestnili veľké turbo na pravú stranu motora a na prívod výfukových plynov do turba použili priečny rozvod z ľavej strany valcov motora. Turbo váži približne 60 kg, čo je rovnaká hmotnosť, akú mali staré dvojturbá.

S turbom na pravej strane bol tlmič výfuku motora umiestnený do priestoru na ľavej strane. Vyzerá skôr ako malá palivová nádrž než obvyklý valcovitý tvar väčšiny tlmičov, ale táto konfigurácia najlepšie využila dostupný objem. A pri tlmičoch výfuku platí, že väčší je vždy lepší.

Bez pohonu príslušenstva, ktorý by zaberal zadnú časť motora, vedie veľká rúra výfukové plyny turbodúchadla do vstupu tlmiča. Vnútri tohto potrubia sa nachádza katalyzátor a filter pevných častíc, ktorý je podľa Porsche málo obmedzujúcim zariadením a ma malý vplyv na výkon motora.

Žiadny pohon pre ďalšie zariadenia

Nakoniec sa výrazne zjednodušilo príslušenstvo motora. Nie je potrebný štartér ani generátor, pretože obe funkcie plní 54 k motor namontovaný na prevodovke. Vďaka výrazne väčšiemu výkonu ako pri typickom štartéri sa nový GTS prebudí k životu v okamihu, keď sa štartér zapne.

Vďaka 400 V architektúre, poháňa kompaktný motor aj kompresor klimatizácie. A vodné čerpadlo bolo presunuté dovnútra motora a poháňa je predĺžením pohonu olejových čerpadiel. Na pohon akéhokoľvek príslušenstva tak už nie je potrebný žiadny dodatočný remeň.

Motor/generátor

Posledným prvkom, ktorý produkuje výkon, je motor/generátor namontovaný na osemstupňovej prevodovke PDK. Osemstupňová prevodovka má svoje prevody usporiadané na štyroch hriadeľoch namiesto dvoch, vďaka čomu je kompaktnejšia v smere od prednej k zadnej časti a zostáva priestor pre tento elektromotor. Je to trvalo budená synchrónna konštrukcia a poskytuje maximálny výkon 40 kW (54 k.

Motor je pripojený k plochému šesťvalcovému motoru bez spojky medzi nimi, takže čisto elektrická prevádzka nie je možná. Motor však dokáže dodať veľkorysý krútiaci moment, ktorý dopĺňa výkon motora pri nízkych otáčkach. Takže aj krátke oneskorenie nárastu tlaku elektrického turbodúchadla môže byť zmiernené pridaním krútiaceho momentu elektrického pohonu. V kombinácii s maximálnymi  357 kW (485 k) a krútiaci moment 570 Nm. Celkový výkon systému je 398 kW (541 k) a 610 Nm. Predpokladá sa, že hybridná prevádzka prináša aj určité výhody v oblasti úspory paliva, ale Porsche zatiaľ takéto tvrdenia neuvádza.

Lítium-iónová batéria

Lítium-iónová batéria používa 216 jednotlivých článkov rozdelených do dvoch vrstiev. Každá vrstva článkov typu 21700 (priemer 21 mm a dĺžka 70 mm) je zapojená do série, takže 108 článkov krát 3,7 V na článok je 400 V. Tieto dve vrstvy sú potom zapojené paralelne, čím vzniká batéria s maximálnou hrubou energetickou kapacitou 1,9 kWh. Váži približne 60 kg a má približne rovnakú veľkosť ako bežná olovená batéria v 911. Umiestnená je približne na rovnakom mieste tesne pred čelným sklom, mierne vpravo od stredu.

Keďže hybrid ako tento GTS neustále pridáva a odoberá energiu z tejto batérie – oveľa častejšie ako PHEV a oveľa častejšie ako čistý BEV – je pravdepodobné, že na podporu dlhej životnosti batérie sa využíva niečo viac ako polovica tejto kapacity, približne 1,1 kWh. Batéria má vlastný systém kvapalinového chladenia, ktorý udržiava jej teplotu pod 108 stupňov. Samostatná malá lítium-iónová batéria poskytuje 12 V pre tie systémy, ktoré to vyžadujú, keď motor nie je v prevádzke.

Link na pôvodný článok.