Wszechmocny

Wszechmocny

Porsche stworzyło w najnowszym 911 Turbo silnik absolutnie elastyczny i bez turbodziury

Niemcy potrafią zrobić coś z niczego…

Przyglądając się krzywej momentu nowego silnika 3.8 z bezpośrednim wtryskiem w 911 Turbo – rosnącej od wolnych obrotów niemal pionowo do 700 Nm już przy 1.950 rpm i dalej płaskiej jak stół – wpadam niezmiennie w osłupienie. To przecież niemożliwe, moment nie bierze się z niczego.

Porsche nie tylko stworzyło silnik absolutnie elastyczny (miłośnicy diesli, możecie nie czytać dalej…), ale i wyeliminowało główny skutek uboczny doładowania, czyli turbodziurę. Osiągnęło to pozornie łamiąc fundamentalne prawo fizyki. I to maksymalnie prostym trikiem, o którym czytaliśmy w podręczniku do fizyki dla klasy siódmej.

Technologia VTG (Variable Turbine Geometry), czyli zmiennej geometrii łopatek lub dokładniej – zmiennej geometrii kanałów dolotowych spalin – znana jest już od dawna i wykorzystuje się ją w turbodieslach. W obudowie wirnika sprężarki znajdują się prowadnice o kształcie mini łopatek, które strumieniują napływające z cylindrów gazy spalinowe. W zależności od ilości napływających spalin zmieniają swoje ułożenie, zwiększając lub zmniejszając kąt natarcia gazu na łopatki turbiny, maksymalizując działającą na nie siłę ciśnienia gazu.

Typową przypadłością silników benzynowych z dużymi turbinami jest brak momentu przy niskich obrotach. Wiadomo, turbina ma swoją bezwładność i wymaga sporej ilości spalin, aby zacząć sprężać powietrze w dolocie. A bez obrotów nie ma spalin, stąd znany z mocnodoładowanych aut scenariusz – wypadasz poza obroty ładowania, gaz w podłodze, ale nic się nie dzieje i czekasz, czekasz, czekasz na odbudowanie obrotów lub redukujesz bieg.

Rozwiązaniem okazało się… ograniczenie przepływu spalin na łopatki turbiny. To proste, zmniejszając objętość przepływających spalin zwiększa się ich ciśnienie, czyli de facto siła, z jaką napadają na łopatki – jak w strzykawce. Powodujące to prowadnice ustawiają się dodatkowo pod kątem 90 stopni do powierzchni łopatek wirnika, a wtedy wypadkowa siła jest największa. W ten sposób moment wstaje praktycznie od jałowych obrotów.

Wraz ze wzrostem obrotów spalin jest coraz więcej i mają coraz większą energię kinetyczną. Wtedy kanały stopniowo otwierają się coraz szerzej, pozwalając na przedostanie się do wirnika większej ilości spalin, co zwiększa siłę działania turbiny. Ciśnienie sprężanego powietrza rośnie aż do krytycznego poziomu (w 911 Turbo jest to 0,9 bara) i wtedy ponownie kanały ograniczają przepływ spalin, działając jak tradycyjny wastegate.

Dlaczego dopiero teraz przeniesiono technologię VTG do silników benzynowych? Z powodu ciepła. W silniku benzynowym temperatura spalin na wysokości turbosprężarki może sięgać 950 stopni. Aluminium topi się przy 660 stopniach, magnez przy 650 stopniach. A materiały, z których wykonana jest turbina, powinny być jak najlżejsze. Rozwiązaniem jest tytan, ale ten z kolei jest za drogi w masowej produkcji. W efekcie Porsche sięgnęło po dwie turbosprężarki BorgWarnera, do produkcji których wykorzystano materiały, które – jak twierdzi producent –wytwarzane są w kosmosie…

Na co się to przekłada w praktyce? Silnik najnowszego 911 Turbo jest w każdym aspekcie idealny – ma morze momentu na dole i świetna gorę. Ma tak dużo momentu, że wręcz czuć, że samo odetkanie wydechu i remap uwolnią z niego lekko 100 koni. Reaguje na każde drgnięcie prawej stopy niczym najlepszy silnik wolnossący. Zresztą co tu dużo mówić: 0-100 km/h w 3,4 s i 60-100 km/h w 1 sekundę (słownie: jedną sekundę). Jakieś pytania?

Kamil / Supercar Club Poland