A história da tecnologia de condução do Porsche 911 é uma história de inovação contínua e herança única. O destaque até agora: hibridização parcial de alto desempenho para a geração 992.
O resultado intermediário após seis décadas de desenvolvimento da tecnologia de condução do 911: o dobro do deslocamento, quatro vezes mais potência e um conceito básico inalterado. 'Nos surpreendemos repetidamente com o quanto o motor boxer de seis cilindros é melhorável e adaptável', diz Thomas Krickelberg, chefe de Excelência Operacional na série 911/718. No futuro, haverá um turbocompressor de gases de escape elétrico para ainda mais potência e impulso, combinado com menores emissões. Então, ao entrar na sua sétima década, o que é que faz o Porsche 911 ser tão incrível e ter sido reinventado várias vezes?
O motor Mezger.
Quando a Porsche apresentou o futuro 911 em 1963, ainda conhecido como 901, seu motor boxer de seis cilindros entregava uma potência de 96 kW (130 PS) com uma cilindrada de dois litros. ‘Design compacto, baixo peso, desempenho máximo’, diz Albrecht Reustle, especialista em construção de motores boxer da Porsche, resumindo as qualidades que se aplicam até hoje. Até 1993, ele trabalhou com Hans Mezger – o engenheiro de design sob o nome de quem o motor se tornou famoso.
911 com turbocompressor.
Cada geração do 911 estabelece marcos na tecnologia de condução. A tecnologia Turbo testada no esporte a motor estava pronta para a produção do 911 em 1974. Graças à combinação de turboalimentação e injeção de combustível, o tipo 930 estava à frente da concorrência em termos de desempenho e eficiência, com seus 191 kW (260 PS) na Europa.
Desde o início, atendeu a rigorosas regulamentações de emissões de gases. 'Olhando para trás, percebemos que a turboalimentação revolucionou todo o mundo dos motores a combustão', diz Krickelberg. Motores turbo são o sonho de um engenheiro, pois utilizam a energia dos gases de escape quentes que, de outra forma, seriam desperdiçados. Seu elemento central é o turbocompressor, composto por uma roda da turbina e uma roda do compressor firmemente ligadas uma à outra. A turbina é impulsionada pelos gases de escape do motor e atinge velocidades próximas de 200.000 rpm. A roda do compressor gira na mesma velocidade e alimenta os cilindros com ar comprimido. O ar fresco adicional promove a combustão, aumentando assim o desempenho do motor. Para evitar submeter as partes do motor a tensões excessivas, a pressão gerada no turbocompressor pelo fluxo de gases de escape precisa ser limitada. Quando a pressão de sobre alimentação atinge um certo limite, os gases de escape escapam através de uma válvula de desvio chamada de válvula de alívio.
Alta pressão: O primeiro turbocompressor catapultou o 911 de produção em série para uma nova dimensão de desempenho. Alta pressão: O primeiro turbocompressor catapultou o 911 de produção em série para uma nova dimensão de desempenho.
Aumento de desempenho graças ao interresfriamento.
Os engenheiros da Porsche refinaram o princípio do turbo com base no trabalho contínuo de desenvolvimento. O ar fica quente devido à compressão e às altas temperaturas no lado da turbina. Isso tem um impacto negativo no enchimento dos cilindros e na combustão do combustível injetado. A partir do ano modelo de 1978, o ar de admissão comprimido foi resfriado em seu caminho para a câmara de combustão, como já havia sido testado no esporte a motor. O interresfriador é montado no imponente spoiler traseiro sob uma grade. Esse interresfriamento elaborado aumenta o desempenho para 221 kW (300 PS) em mercados específicos e permite uma notável elasticidade do motor.
Outro problema inerente ao motor turbo que inicialmente era complicado de controlar: resposta tardia ao acelerar. Em baixas velocidades, o 911 Turbo responde à aceleração de forma semelhante ao seu equivalente mais fraco com motor aspirado naturalmente. Mas um imenso impulso então entra em ação a partir de aproximadamente 3.500 rpm. 'Precisávamos reduzir esse 'turbo lag' para alcançar uma melhor dirigibilidade', explica o desenvolvedor Krickelberg.
Biturbo: um desenvolvimento turbulento.
A Porsche apresentou uma solução com a quarta geração do 911 Turbo (993). O Porsche de produção mais potente da época, com impressionantes 300 kW (408 PS), foi lançado na primavera de 1995. Equipado com dois turbocompressores e dois interresfriadores pela primeira vez, seu motor de 3.6 litros causou grande impacto. Dois turbos menores aceleram mais rapidamente do que um grande. Em particular, o menor momento de inércia dos rotores tem um efeito positivo. 'E para transmitir a potência de forma confiável ao solo', acrescenta Krickelberg, 'o 993 Turbo veio com tração integral aprimorada de série'. Graças ao progresso feito no controle do motor, sensores e no tratamento moderno de gases de escape, o modelo Turbo na última geração do 911 refrigerado a ar foi considerado o automóvel de produção com menores emissões de sua época.
Adentrando o século XXI com refrigeração a água.
A mudança da refrigeração a ar para a refrigeração a água no motor boxer de seis cilindros da quinta geração do 911 (996) no final dos anos 1990 foi chamada por August Achleitner de "passaporte para a nova tecnologia". Achleitner era o chefe de Planejamento Técnico de Produtos na época e foi responsável pela série 911 de 2001 a 2018. A refrigeração a água foi um requisito para melhorias adicionais de desempenho, consumo mais eficiente e conformidade com as leis de emissões de gases de escape e ruído. Os engenheiros de design da Porsche desenvolveram cabeçotes com quatro válvulas por câmara de combustão. "Já em 1970, testes preliminares de motores V12 com quatro válvulas refrigerados a ar foram realizados em um tipo 908, planejado para uso subsequente no 917. A ideia foi retomada na década de 1980 no desenvolvimento da produção da série 911 e foi testada no banco de ensaios com a geração 964", lembra Albrecht Reustle. "Mas o cabeçote derreteu literalmente." Mais uma vez, a solução veio do esporte a motor: o protótipo de resistência bem-sucedido 962 já operava com cabeçotes de cilindro refrigerados a água, assim como o supercarro 959. Apesar de todo o debate na época sobre a aposentadoria da refrigeração a ar, a geração 996 provou ser um sucesso revolucionário.
"Turboalimentação revolucionou o mundo dos motores a combustão."
Thomas Krickelberg
Geometria variável da turbina
Em 2006, o 911 Turbo (997) causou sensação com um aumento significativo de desempenho: potência e torque aumentaram em mais de 10%. Isso se deve principalmente a uma nova e tecnologia globalmente única - geometria variável da turbina (VTG). Isso permite a otimização da eficiência do turbocompressor em uma faixa de rotação mais ampla, adaptando o ângulo e, portanto, também a seção transversal dos gases de escape que fluem pelas lâminas da turbina. "O desenvolvimento do VTG foi pioneiro e o VTG tem sido um ponto único de venda na tecnologia de turbocompressores a gás por quase 20 anos", explica Thomas Krickelberg. "Para variar o fluxo de gases de escape para a turbina, é necessário poder modificar especificamente as pequenas lâminas em temperaturas superiores a 1.000 graus Celsius." Foram utilizados materiais também utilizados no Ônibus Espacial
Menor deslocamento, mais potência e eficiência
O próximo marco após a introdução da refrigeração a água e do VTG ocorreu em 2015: a turboalimentação dos modelos básicos Carrera e Carrera S da geração 991. Krickelberg: "Reduzimos o deslocamento e conseguimos simultaneamente um aumento considerável no desempenho". Ao todo, inicialmente, foram alcançados mais 20 PS de potência com a nova geração de motores, equipada com turbocompressores biturbo - combinados com menor consumo.
Hibridização esportiva
Os engenheiros de design estão novamente explorando novos caminhos para aperfeiçoar o motor boxer de seis cilindros com a reformulação da atual geração 911 (992) no verão de 2024 (911 Carrera GTS: Consumo de combustível* combinado (WLTP) 11,0 – 10,5 l/100 km, emissões de CO₂* combinadas (WLTP) 251 – 239 g/km, classe de CO2 G).
O novo 911 Carrera GTS é o primeiro 911 legal para estrada a apresentar uma propulsão híbrida de alto desempenho especialmente leve. O motor recém-desenvolvido e inovador não apenas permite outro aumento significativo de potência e melhor aceleração - ele também prepara o veículo para os futuros padrões de emissões. "Desenvolvemos e testamos todos os tipos de ideias e abordagens para escolher um sistema híbrido que se encaixasse perfeitamente no 911. O resultado é um motor único que se alinha com o conceito geral do 911 e melhora significativamente seu desempenho", diz Frank Moser, chefe das séries 911 e 718.
Hibridização: O esboço composto ilustra os componentes de alta tensão recém-desenvolvidos: bateria de 400 volts, motor elétrico na transmissão de dupla embreagem, unidades de controle eletrônico.
No centro da tecnologia está o turboalimentador assistido eletricamente. Há um motor elétrico entre a turbina, alimentada pelos gases de escape, e o compressor. Sua função: atingir altas velocidades instantaneamente durante a aceleração e aumentar imediatamente a pressão de sobre alimentação sem qualquer atraso.
O turboalimentador recebe, por assim dizer, asas do pequeno motor elétrico. "A tecnologia permite uma resposta semelhante à de um motor aspirado naturalmente", explica Matthias Hofstetter, Gerente de Projeto de Sistema Híbrido e Combustão do 911. "E os números de aceleração são comparáveis aos de nossos carros esportivos totalmente elétricos."
A aceleração em baixas velocidades é sensacional, confirma Thomas Krickelberg. "Não poderíamos ter alcançado o aumento de desempenho pretendido com tecnologia convencional e ainda assim estar em conformidade com a legislação futura de emissões." Múltiplas medidas levaram ao resultado desejado. O deslocamento aumentou novamente de 3,0 para 3,6 litros, enquanto o motor de combustão agora precisa apenas de um turboalimentador em vez de dois, graças à sua assistência elétrica - combinada com uma melhor resposta e maior dinamismo.
A tecnologia economiza peso e mantém o motor compacto”, explica o engenheiro de design Reustle. Como resultado do sistema de alta voltagem, o alternador e o compressor de ar-condicionado podem ser alimentados por eletricidade, o que significa que o acionamento do ventilador não era mais necessário. O cárter 20% mais plano cria espaço para os componentes adicionais, como o inversor controlado por pulso e o conversor DC/DC. “Não queríamos tornar o 911 mais longo, mais largo ou mais pesado”, diz Hofstetter, “queríamos aproveitar ao máximo o pacote existente.” Isso significa gerenciamento de peso combinado com um aumento perceptível de desempenho.
O motor com turboalimentador assistido eletricamente, inicialmente oferecido na versão GTS, entrega 398 kW (541 PS) de potência e torque de 610 Nm. O trem de força também inclui um motor síncrono de ímãs permanentes incorporado à nova transmissão de embreagem dupla reforçada de oito velocidades (PDK). Este motor auxilia o motor boxer desde a marcha lenta com torque de até 150 Nm e fornece potência de até 40 kW.
Peça central: O novo motor boxer de 3,6 litros desenvolvido é um compacto poderoso - honrando a tradição de todos os motores 911 até hoje. O cárter plano cria espaço para os componentes do motor T-híbrido. A imagem acima ilustra o funcionamento interno do turboalimentador elétrico de gases de escape.
Em vez disso, ele se beneficia de uma vantagem baseada no sistema do turboalimentador elétrico assistido: recuperação de energia dos gases de escape. O motor elétrico no turboalimentador de gases de escape também funciona como um gerador. Ele gera energia elétrica de até 11 kW (15 PS) que é extraída da energia dos gases de escape.
Este é um princípio simples e fascinante. O motor elétrico atua como um controle de velocidade. Assim que a pressão de sobrealimentação aumenta devido às rotações mais altas por minuto, o motor desacelera a turbina. Isso gera eletricidade, que é então alimentada na bateria ou no motor elétrico. Graças a esta recuperação eficiente de energia, a bateria relativamente pequena é mais do que adequada para o uso diário, especialmente porque a química das células foi projetada especificamente para as necessidades do T-híbrido. "A tecnologia permite que a bateria forneça muita energia em pouco tempo", explica Hofstetter, "e seja recarregada relativamente rápido".
Outra vantagem do turboalimentador elétrico: o conhecido wastegate é supérfluo. Isso o torna um pioneiro mundial nesse formato. "A energia que antes contornava a turbina costumava ser desperdiçada", explica Hofstetter. "A regulagem de pressão agora gera energia elétrica." Isso tem um efeito positivo na eficiência do motor e, portanto, também no consumo de combustível.
"Turboalimentação em combinação com hibridização, recuperação de energia, redução de atrito no motor, otimização de refrigeração e design ideal da câmara de combustão é a fórmula perfeita para cumprir com a futura legislação de emissões e gases de escape", resume o desenvolvedor de motores Reustle. "Ao mesmo tempo, estamos atendendo às expectativas cada vez maiores em termos de desempenho e eficiência." A implementação desta fórmula é "um esforço excepcional de toda a equipe envolvida", acrescenta.
O motor boxer de seis cilindros do 911 permanece um compacto poderoso - totalmente em linha com a tradição do motor inovador que Hans Mezger uma vez inventou para o 911 original.
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