每一代保时捷 911 都拥有独特的魅力。长久以来,保时捷如琢如磨,不断精心打造其以三个数字为名的标志性跑车。新款 911 也的确证明了这一点,借由引进高性能混合动力技术,为保时捷跑车世界树立了一座技术里程碑。911 Carrera GTS 车型所搭载的 T-Hybrid 混合动力系统重量非常轻,与 911 的设计结构完美融合。

该系统的理念基于来自赛车运动的丰富广泛的经验。保时捷工程师专为 911 设计了一套轻型驱动系统,其组成部件包括一台电动涡轮增压器 (eTurbo)、一组紧凑轻巧的高压动力电池、一套高效电力电子装置、一台全新开发的 3.6 升水平对置发动机和经过强化的 8 速保时捷双离合器变速箱 (PDK) 搭配集成式电机。这些组件之间的完美协作,让 T-Hybrid 系统在低重量、高性能和高效率之间取得了绝佳平衡。

全新 T-Hybrid 系统的电动涡轮增压器

无泄压阀的 eTurbo 专门为新款 911 开发而成,结构中包括一台位于压缩机与废气涡轮之间的电机。该电机直接与增压器轴相连,可以独立于发动机转速或负载状态瞬间提升转速。这大大提高了驱动系统的性能和效率,同时更实现了低排放目标:为确保发动机能够在理想的燃料和空气混合比例下持续运行(Lambda 值 = 1),必须大范围加大排气管管径。如果不采取额外的措施,增大的废气导流部件截面会导致涡轮增压器的启动阶段显著延长。电机能够大幅度缩短启动所需的时间,这意味着在极短时间内就能获得所有增压压力,并且可以持续维持。如此便能确保 3.6 升水平对置发动机保持理想的空气与燃料混合比例,并且在短时间之内提高扭矩。发动机在任何驾驶情况下都能反应自如,顺畅发挥线性动力输出。当发动机转速尚在 1,500 rpm 时,系统扭矩就能达到 500 Nm,最大扭矩 610 Nm 甚至在不到 2,000 rpm 时就会出现。

在 eTurbo 的设计中,集成式电机除了能够为涡轮增压器轴提供扭矩之外,还可以利用轴旋转产生电能。在用作发电机时,可产生多达 11 kW 的电能。这些电能被馈入 PDK 中的电机,或被用来为高压电池充电。由于 eTurbo 拥有快速响应能力且性能强大,因此在设计上得以舍弃第二台涡轮增压器。  此外,这套技术创新的系统能通过电机的发电机功能来自主调节增压压力,因此也不需要泄压阀来限压。eTurbo 位于水平对置发动机的右后方。新的排气歧管负责将两列气缸的废气引导至 eTurbo。水平对置发动机的上方是所属的增压空气冷却器,它可通过后备箱盖上的格栅抽吸冷却空气。与前代车型的部件相比,保时捷工程师成功提升了冷却器的效率。

PDK 和电机的细节

保时捷为 T-Hybrid 系统开发了一套专用的 PDK,技术上以前代车型的变速箱为基础,但在重要环节上仍有所不同。为了能匹配明显提高的系统扭矩,采用了更强大的离合器、齿轮组和锥齿轮传动。此外还加大了主减速比,使得尤其在高速情况下得以降低发动机转速。

一台永磁同步电机完全集成在变速箱外壳中,完美融入既有的变速箱机油冷却系统,并通过双质量飞轮直接连接至曲轴。这样的集成方式不仅能有效减轻重量,还可以直接支持驱动装置。这个尺寸紧凑的模块虽然直径只有 286 mm,长度也只有 55 mm,但却能在怠速转速下释放 150 Nm 的扭矩,性能输出更是高达 40 kW (54 PS)。在发电机模式之下,还可向高压电池馈入高达 40 kW 的功率。这可能发生在例如制动过程中、平地或下坡滑行模式下的动能回收期间,或是负荷点移动时:系统能将内燃机的负荷点向上移动,借此利用此功率增量来驱动发电机。此外,电机还接管了启动装置和发电机的工作,因此进一步减轻了重量。

高性能混合动力系统的高压电池

T-Hybrid 系统的基础是一块尺寸紧凑的轻型高压电池。这块电池的工作电压为 400 V,电池总容量达到 1.9 kWh,而且尺寸非常紧凑:重量(约 27 kg)和大小都与普通的 12 V 启动电池相当。出于重量分布的考虑,这块电池布置在新款 911 Carrera GTS 的前盖下方。为了确保连续的大功率输出,这块由 216 颗圆柱电芯组成的电池配备水冷系统和高效热管理系统。热管理系统负责监测和控制电池和模块的温度。

T-Hybrid 传动系统的 12 V 启动电池专为高性能混合动力系统开发而成。轻质结构磷酸铁锂电池 (LiFePO4) 的电容量为 40 Ah,高度却只有 90 mm,重量也仅 7 kg重——普通 70 Ah 铅酸启动电池的重量大约是它的三倍重。这块轻型电池可提供优异的电压稳定度、充电速度快、耐循环充电并且使用寿命长。

新款 3.6 升水平对置发动机

911 Carrera GTS 的核心仍是其迷人的内燃机。保时捷开发出一款始终面向未来的全新六缸水平对置发动机。工程师们利用各种措施将排量从 3.0 加大至 3.6 升,包括将缸径扩大至 97 mm、冲程增加至 81 mm,并且采用了久经考验的 VarioCam 技术。驱动装置和与相应转速和负载状态精准配合的凸轮轴控制装置完美合作,可在优化油耗的同时实现高功率和高转矩值。由于电机接管了发电机的工作,加上空调压缩机同样采用电力驱动方式,因此不再需要皮带传动。如此一来,便在动力机组上方为脉冲逆变器和直流变压器创造了空间。

新款 911 Carrera GTS 的六缸水平对置发动机沿用了源自赛车运动的刚性进气凸轮轴。与前代车型的筒形挺柱相比,这款凸轮轴能有效降低摩擦损失,从而提高效率,在激烈驾驶情况下也能提高气门机构的耐用性,而且在保养时也不需要手动调整气门间隙。

动力升级并且有害物质排放值更低

即使没有电机辅助,这款水平对置发动机也能提供 357 kW (485 PS) 的输出功率和 570 Nm 的扭矩。在与高压系统、eTurbo 和新款 PDK 内电机的通力协作之下,T-Hybrid 混合动力系统可达到 398 kW (541 PS) 的系统总输出功率,总扭矩可达到 610 Nm,功率输出较前代增加了 45 kW (61 PS)。电动涡轮增压器所提供的额外电动功率和其极短的反应时间,对于起步性能尤其有正面影响:从静止状态和怠速转速状态全力加速时,新款 911 Carrera GTS 在 2.5 秒内可冲刺比前代车型多出三分之一的距离,这也意味着此时的领先优势已超过了一个车身长度。

配备起步控制系统的新款 911 Carrera GTS Coupé 百公里加速仅需 3.0 秒,最高车速可达到 312 km/h。

驱动系统中的每一个部件都具有重要功能,高性能混合动力系统与这些部件无缝合作,在提高驾驶性能的同时,也实现了优化二氧化碳排放量和减轻额外重量的目标。

无论在任何情况下,驱动系统都能在燃烧过程中维持理想的燃油和空气比例:在包括满负荷的所有运行状态下,Lambda 值都保持为 1。

新款 911 Carrera GTS 的创新 T-Hybrid 混合动力系统与保时捷电动化战略无缝融合,展现了这家跑车制造商不断追求进步、全面贯彻高性能解决方案的决心。“水冷系统、涡轮增压、高性能混合动力:通过 T-Hybrid 系统,我们以创新为动力,在开发核心车型的道路上跨出了合乎逻辑的下一步。这套系统显著提升了效能,确保 911 理念在未来更加发扬光大。”911 与 718 车系负责人Frank Moser总结道。

 

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