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Im Detail – die neuen Porsche Turbomotoren (9A2)

Porsche fahren ist immer auch eine Frage der Musikalität. Deshalb können die, die mit der flächendeckende Einführung des Abgasturboladers um den rechten Ton fürchten, aufatmen. Denn auch der Neue klingt.

08.09.2015 Online Redaktion

Die exklusive Anhörung stimmt fröhlich, deshalb: nun das volle Programm.

Die erste grundlegende Änderung finden wir im Kurbelgehäuse. Vorbei die Zeiten in denen die Open-Deck-Konstruktion der ersten 996- und 997-Generationen empfindlich auf thermische Belastung reagierte, stattdessen ist der Block seit der 9A1-Generation ein stabiles Closed-Deck. Auch die nicht unbedingt durch große Haltbarkeit bekannt gewordene Lokasil-Beschichtung der Zylinderlaufbahnen haben sie für die neue Generation ersetzt. War die Alusil-Legierung im 9A1 bisher schon ein deutlicher Fortschritt, hat man in Zuffenhausen nun noch etwas tiefer in die Trickkiste gegriffen.

Plasmaspritzen nennt sich das Verfahren, bei dem eine nanokristalline Eisenschicht auf die Zylinderwand aufgetragen wird. In einem speziellen Honverfahren entsteht danach eine beinahe spiegelglatte Oberfläche, die dennoch eine sehr gute Porosität erreicht. So ist einerseits die Reibung deutlich geringer als in der bisherigen Alusil-Laufbuchse mit ihren herausgeätzten Silizium-Kristallen, andererseits kann ein stabiler Ölfilm gewährleistet werden, da die Poren in der Oberfläche dem Öl genug Raum geben. Als weiteren – im Hinblick auf das stressige Leben als Sportmotor wohl wichtigsten – Vorteil kann aber die höhere Widerstandsfähigkeit der eisenbeschichteten Laufbahnen gesehen werden. Zudem sind die neuen Kurbelgehäusehälften jeweils 750 Gramm leichter als ihre Vorgänger.

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Auf Effizienz getrimmte Nebenaggregate

Ebenfalls leichter wurde die Ölwanne. 1500 Gramm konnten eingespart werden, nachdem die ganze Wanne nun aus Kunststoff gefertigt ist. Die Ölversorgung hingegen ist im Vergleich zum Vorgänger nicht verändert worden. Weiterhin saugt die Pumpe, die direkt über einen Kettentrieb von der Kurbelwelle angetrieben wird, im Sumpf an und versorgt danach die Schmierstellen. Die Zeiten, in denen der Ölpumpenantrieb via einer Zwischenwelle einmal quer durch den Block lief, sind also vorbei.

Auch die Wasserpumpe wurde überarbeitet. Im Hinblick auf gesteigerte Effizienz durch Verringerung der Leistungsaufnahme der Nebenaggregate besitzt auch sie nun eine Kupplung und kann bedarfsgerecht vom Thermomanagement angesteuert werden. Im Warmlauf boxern die neuen Carrera-Motoren demnach ohne schnell zirkulierendes Kühlwasser, was eine schnellere Erwärmung und dadurch bessere tribologische Verhältnisse im Motor zur Folge hat. Gleiches gilt für den Klimakompressor – zumindest auf der Antriebsseite. Seine Kupplung kann ihn nicht nur aus- oder einkuppeln, er kann auch im Durchsatz – also in der Leistungsaufnahme – ganz auf die Einsatzbedingungen angepasst werden.

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Völlig neue Zylinderköpfe

Spannender als die Regelung von Nebenaggregatsdrehzahlen ist freilich die Steuerung des Motors. Die Zylinderköpfe wurden für die Abgasturboaufladung völlig neu konstruiert. Und die Chance mit einem weißen Blatt Papier beginnen zu dürfen, haben die Entwickler aus Zuffenhausen genutzt. Ganz im Sinne der Effizienz haben sie als Erstes die Position des Injektors getauscht. Die Einspritzdüse ist nun zentral im Brennraum angeordnet. Das bringt Vorteile in der Strahlführung des Kraftstoffes, sorgt für eine bessere Mischung mit dem Luftsauerstoff und sorgt so für eine optimalere Verbrennung. Zusätzlich sorgt der auf 250 bar gesteigerte Einspritzdruck für Vorteile. Aufrechterhalten wird der Druck von zwei Kraftstoffpumpen, eine für jede Zylinderbank.

Um den Gaswechsel für die nun zwangsbeatmeten Carreras vorzubereiten wurde auch der Ventiltrieb überarbeitet. Angepasste Nockenprofile sind das eine, auf der Einlassseite weiterhin mit dem bewährten VarioCam Plus-System, das neben der kontinuierlichen Steuerzeitenverstellung auch einen schaltbaren Ventilhub ermöglicht, kommt im neuen 9A2-Triebwerk erstmals auch eine Phasenverstellung der Auslassseite zum Einsatz. Die Vorteile liegen vor allem darin begründet, dass man mit einer Spätstellung der Steuerzeiten ein besseres Anblasen der Turbolader ermöglicht und so flexibler auf verschiedene Lastbedingungen reagieren kann.

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Turboloch?

Denn das größte Problem mit dem sich die Porsche-Entwickler in Zuffenhausen beim Umstieg auf die Zwangsbeatmung konfrontiert sahen, war tatsächlich das Ansprechverhalten. Leistung satt bekommt man locker, das Geräusch ist auch kaum mehr ein Problem. Wie aber die Turbinen spontaner hochdrehen lassen, als man das bisher kennt? Die angesprochene Auslasssteuerzeitenverstellung ist das Eine, der andere Trick ist die Drosselklappensteuerung. Beim Beschleunigen wird während des Gangwechsels trotz Gaswegnahme des Fahrers die Drosselklappe nicht geschlossen. Die Turbolader müssen also nicht gegen die geschlossene Klappe arbeiten, es wird kein Gegendruck aufgebaut und die Lader verlieren deutlich weniger Drehzahl, als bei herkömmlicher Steuerung. So ist im nächsten Gang oder bei der nächsten Lastanforderung der Ladedruck schneller aufgebaut, da die Turbinen kürzer hochlaufen müssen. Soviel zu schuften haben sie aber sowieso nicht: die Ladedrücke sind relativ harmlos. 0,9 bar im Carrera und 1,1 bar im Carrera S. Auch sind es Turbinen mit starrer Geometrie, den teuren Verstellmechanismus hebt man sich dann doch für den großen 911 turbo auf.

Die moderaten Druckniveaus sind auch der Grund für eine gestalterische Änderung. Im Gegensatz zu den Pausbacken des turbos, braucht der Carrera keine seitlichen Belüftungsöffnungen für die Ladeluftkühler. Es reicht eine Ansaugung unter dem Heckdeckelgitter. Von dort aus wird die Luft jeweils in die Radkästen zu den Luft-Luft-Kühlern geleitet. Die Abluft strömt dann durch die kleinen Ausschnitte neben den Endrohren im Stoßfänger. Damit der Luftfluss allerdings effizienter genutzt werden kann liegen die Lamellen des Motordeckels bei den neuen Carreras nun erstmals in Fahrtrichtung und nicht mehr wie bisher längs.

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Die neue Generation 911 ist mit einem Blick aufs Heck auszumachen

Überhaupt finden sich am Heck die offensichtlichsten Indizien für die neue 911-Generation. Neben den Entlüftungsöffnungen ist es vor allem die Sportabgasanlage, die die Blicke auf sich zieht. Wie zu Zeiten der ganz frühen Elfer und der 356-Modelle sind die Endrohre beim aufpreispflichtigen Auspuff mittig angeordnet. Wie bisher sorgt hier eine spezielle Klappensteuerung für den charakteristischen Boxersound. Ein bisschen verschämt sprechen die Entwickler sogar davon, dass die neuen Anlagen deutlich besser als die des 911 turbos klingen – nach Saugmotor nämlich. Großen Anteil daran haben allerdings auch die Klangkanäle, die das Ansauggeräusch in den Innenraum übertragen. Sie wurden noch einmal deutlich überarbeitet und sorgen, speziell auf die jeweilige Variante abgestimmt, für ein Geräusch, das den Saugmotor-991 nicht wirklich nachsteht.

Lohn der Mühen sind nicht nur eine deutliche Mehrleistung, sondern – turbotypisch – grobe Drehmomentberge bei niederen Drehzahlen. 370PS und 450Nm sind es im Carrera, 420PS und 500Nm im Carrera S. Damit die Kraft ordentlich und dauerhaft übertragen werden kann, hat man in Zuffenhausen neben dem Motor auch viele Hände an die Kraftübertragung angelegt. So arbeitet in der weiterhin erhältlichen Variante mit manuellem Getriebe eine Zweischeibenkupplung. Sie ist im Stande die großen Drehmomente standhaft zu übertragen, ohne die Pedalkräfte übermäßig zu erhöhen. Außerdem sorgt ein in das Zweimassenschwungrad integriertes Fliehkraftpendel für die Tilgung unkomfortabler Schwingungen des Motors bei untertouriger Fahrweise. Zusammen mit der ab dem dritten Gang verlängerten Getriebeübersetzung sorgt das Pendel für eine optimierte Nutzung der bulligen Charakteristik der neuen Turbo-Triebwerke, ohne auf aggressives Beschleunigungsvermögen in den kleinen Gängen verzichten zu müssen.

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Intelligente Getriebesteuerung

Fliehkraftpendel und Zweimassenschwungrad finden auch erstmals Einzug in die PDK-Varianten. Außerdem erhält das Doppelkupplungsgetriebe die Steuerung aus dem großen turbo-Bruder, so ermöglicht es einen Segel-Betrieb, in dem das Getriebe auskuppelt und je nach Betriebsbedingung sogar den Motor während der Fahrt abstellt. Überdies gibt es nun auch im Carrera virtuelle Zwischengänge. Hier hält das PDK den nächsthöheren Gang, obwohl dessen Drehzahl eigentlich zu gering wäre. Es bleiben einfach die im Ölbad laufenden Kupplungen ein Stück geöffnet. Diese rutschen dann kontrolliert durch und halten den Elfer im konstanten Fahrbetrieb bei niederer Lastanforderung in einem effizienten Drehzahlbereich nahe der Leerlaufdrehzahl. Dass das Ganze verschleißfrei abläuft, kann man sich kaum vorstellen, angesichts des technischen Aufwandes, der in dieser Situation getrieben wird.

Doch es zählt neben Fahrspaß heutzutage vor allem eines: Sparsamkeit. Denn es ist die EU mit ihrer Gesetzgebung, die den Turbo-Carrera überhaupt erst nötig machte – wenn man es von der (motor)sportlichen Seite betrachten möchte. Und so fließen in der neuen 9A2-Motorengeneration pro 100 Kilometer im besten Zyklus-Falle nur 7,4 Liter durch die Brennräume. Der Carrera S genehmigt sich derweil 7,7 Liter. Wer allerdings die 7500er-Drehzahlgrenze tüchtig auslotet und im Höchstgeschwindigkeitsbereich mit 308 km/h im Carrera S, oder derer 295 im Carrera unterwegs ist, der wird merken, dass Kraft am Ende des Tages immer noch aus dem Kraftstoff kommt.

Wer nun noch Lust auf noch mehr Infos hat, dem sei unser Rückblick auf die Motorenentwicklung des 911 von 1965 an empfohlen: Der Porsche 6-Zylindermotor erklärt.

 

 

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