40 lat silników V8 Porsche

8 lipca 2016 roku minęło dokładnie 40 lat, odkąd wszystko się zaczęło: 8 lipca 1976 roku, z samego rana, całkiem nowy sportowy wóz Porsche po raz pierwszy bez kamuflażu wyjechał poza mury centrum rozwojowego firmy w Weissach. Pod maską miał silnik, którego nigdy wcześniej Porsche nie stosowało: 8-cylindrową jednostkę w układzie V, z cylindrami rozwartymi pod kątem 90 stopni.

Faktem jest, że Porsche budowało silniki z 8 komorami spalania już w latach 60. i 70. - były to jednak chłodzone powietrzem boksery, na dodatek stosowane wyłącznie w samochodach wyścigowych. Chłodzona cieczą "fałka" służyła do innego celu: od 1977 roku miała napędzać coupe 928, trzeci model i pierwsze Gran Turismo w rodzinie Porsche.

1977: nowa jednostka widlasta rozpoczyna kolejny rozdział w historii silników Porsche

8-cylindrowy motor 928 o pojemności 4,5 litra był praktycznie w całości zbudowany z lekkich stopów i dał początek całkowicie nowej epoce konstruowania silników Porsche. Jako pierwsza jednostka w Europie otrzymał gładzie cylindrowe wytrawione z odlewanego aluminium. Niewielki stopień sprężania (8,5:1) pozwalał bez przeszkód stosować paliwo o liczbie oktanowej RON 91. Był to istotny wymóg eksploatacyjny Porsche, rzutował jednak na ograniczoną moc - znacznie niższą od możliwości, jakimi legitymowała się nowa konstrukcja. 8-cylindrowy silnik generował moc 240 KM (176 kW) przy niewygórowanej prędkości obrotowej 5500 obr./min i 350 Nm maksymalnego momentu obrotowego przy 3600 obr./min. Napędzane nim 928 rozwijało prędkość maksymalną 230 km/h.

Inżynierowie Porsche konsekwentnie zwiększali stopień wykorzystania potencjału

V-ósemki. Zaprezentowane podczas międzynarodowych targów w 1979 roku 928 S miało rozwiercone o 2 mm cylindry, co poskutkowało zwiększeniem pojemności skokowej do 4,7 litra. Stopień sprężania wzrósł do 10,0:1, a to wymagało już stosowania benzyny typu super. Jednostka mogła się jednak pochwalić znacznym przyrostem mocy - osiągała okrągłe 300 KM (221 kW). W rezultacie 928 S mogło przełamać magiczną barierę prędkości 250 km/h. Z czasem kolejne zwiększenie stopnia sprężania i przejście na sterowany elektronicznie wtrysk paliwa pozwoliło podnieść moc silnika do 310 KM (228 kW).

8-cylindrowy silnik potwierdził bogate doświadczenie inżynierów Porsche w wyścigach długodystansowych - zapewniał znakomite osiągi nie tylko w sprincie, lecz i na długich odcinkach. W 1983 roku Porsche wystawiło standardowe 928 S w 24-godzinnym wyścigu na włoskim torze Nardò. Gran Turismo pokonało dystans 6033 kilometrów ze średnią prędkością nieco ponad 250 km/h, dowodząc swojej imponującej niezawodności.

1986: czas na katalizator i czterozaworowe głowice

Kolejny triumf technologii nastąpił w roku 1986. Przy okazji wprowadzenia katalizatora V-ósemka przeszła największą modernizację w swojej historii - otrzymała przeprojektowane głowice cylindrów z czterema zaworami na jedną komorę spalania i dwoma wałkami rozrządu na każdy rząd cylindrów. Zwiększenie średnicy cylindra do 100 mm poskutkowało wzrostem pojemności skokowej do około 5 litrów. Jednostka z nowym systemem kontroli emisji spalin generowała moc 212 kW (288 KM), ograniczoną przez niższy stopień sprężania - początkowo w Europie była bowiem dostępna wyłącznie benzyna bezołowiowa o niższej liczbie oktanowej. Sytuacja ta zmieniła się wraz z wprowadzeniem modelu 928 S4 z 5-litrowym silnikiem V8 zaprojektowanym z myślą o spalaniu benzyny typu super. Osiągał on moc 235 kW (320 KM). Dwa lata później powstał jeszcze wariant GT, który dzięki zmianom w konfiguracji faz rozrządu legitymował się mocą 243 kW (330 KM).

Ostatnim wcieleniem "928" był wariant GTS, zaprezentowany w 1992 roku. Inżynierowie Porsche maksymalnie wykorzystali tu potencjał sprawdzonej jednostki. Aby zwiększyć pojemność, po raz pierwszy zwiększyli skok tłoka (do 85,9 mm), bez zmian pozostawiając średnicę cylindra. W ten sposób pojemność skokowa silnika wzrosła do 5,4 litra, a jego moc - do 257 kW (350 KM). Produkcję modelu 928 zakończono w 1995 roku, wtedy też dobiegła końca epoka pierwszej generacji V-ósemek firmy Porsche.

2002: druga generacja silników V8 Porsche dla pierwszego Cayenne

Siedem lat później Porsche zaprezentowało nowy samochód z silnikiem V8 - i wzbudziło prawdziwą sensację. Oto uznany producent sportowych aut wjeżdża na nowy teren i prezentuje SUV-a Cayenne. Nowa rodzina jednostek, o całkowicie nowej konstrukcji, obejmowała dwa silniki. 4,5-litrowy motor pod maską Cayenne S osiągał moc 250 kW (340 KM). Jego mocniejszy wariant otrzymał podwójne turbodoładowanie, dzięki czemu rozwijał zawrotne 331 kW (450 KM) - i zamieniał model Cayenne Turbo w najszybszego SUV-a tamtych czasów.

Nowy silnik otrzymał system regulacji wałka rozrządu VarioCam, pozwalający regulować pracę zaworów dolotowych w zależności od obciążenia i prędkości obrotowej silnika. W rezultacie uzyskano jeszcze wszechstronniejszą charakterystykę, z wysokim momentem obrotowym już przy niskich prędkościach obrotowych i wysoką mocą dostępną w górnych rejestrach skali obrotomierza.

Gotowy na znacznie więcej niż 500 KM: silnik turbo z technologią ze świata wyścigów

8-cylindrowy motor Cayenne Turbo korzystał z technologii stosowanej w sportach motorowych. Przykładowo, głowica ze stopu aluminium o wysokiej odporności termicznej pochodziła wprost z silnika wyścigowego. Strumień spalin z każdego rzędu cylindrów przepływał przez turbinę z elementami odlewanymi ze stali. Dwa wydajne intercoolery obniżały temperaturę sprężanego powietrza w celu uzyskania jak najwyższej zawartości tlenu.

Trzy lata po wprowadzeniu turbodoładowanego silnika V8 Porsche zaprezentowało jego wzmocnioną wersję dla Cayenne Turbo S. Moc 521 KM (383 kW) przy 5500 obr./min zapewniła mu tytuł drugiego najmocniejszego Porsche w historii po modelu Carrera GT.

2007: bezpośredni wtrysk benzyny - wyższa moc, niższe zużycie paliwa

W 2007 roku Porsche wprowadziło zmodernizowaną gamę Cayenne z jednostkami z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Całkowicie nowe głowice cylindrów tworzyły teraz jeden element, a dysze wtryskiwaczy zamontowano centralnie. Ponadto układ rozrządu wyposażono w system VarioCam Plus. Poza całkowicie zmiennym sterowaniem fazami rozrządu kontroler silnika pozwalał regulować skok zaworów dolotowych w zakresie od 10 do 3,6 mm. Pozwoliło to obniżyć zużycie paliwa i emisję spalin bez uszczerbku na momencie obrotowym czy mocy. Aby zwiększyć moc, cylindry rozwiercono o 3 mm, zwiększając pojemność silnika do 4,8 litra. Przy okazji Cayenne Turbo otrzymało nowe turbosprężarki z większymi turbinami promieniowymi. Po zmianach Cayenne S osiągało moc 283 kW (385 KM), a wariant Turbo - 368 kW (500 KM). Wprowadzenie bezpośredniego wtrysku benzyny w dużej mierze zadecydowało o obniżeniu zużycia paliwa modeli Cayenne w Nowym Europejskim Cyklu Jazdy (NEDC) średnio o 8%.

Na bazie zmodernizowanych jednostek inżynierowie Porsche opracowali też kolejne sportowe warianty V-ósemki. W 2007 roku na rynku pojawiło się Cayenne GTS z wolnossącym motorem o mocy 298 kW (405 KM), a rok później zadebiutowało Cayenne Turbo S, które przejęło tytuł najszybszego produkowanego SUV-a na świecie. Jego turbodoładowany silnik osiągał moc 404 kW (550 KM).

Rok 2009 to debiut czwartej linii modelowej Porsche - Gran Turismo Panamera. Do jego napędu posłużyły dwa kolejne etapy rozwoju jednostek V8 z Zuffenhausen. Zmodyfikowany układ wydechowy w połączeniu z optymalizacją sterowania wolnossącego silnika w bazowej wersji zaowocował mocą 294 kW (400 KM) i maksymalnym momentem obrotowym o wartości 500 Nm. 4,8-litrowy motor V8 biturbo generował już 368 kW (500 KM) oraz 700 Nm. Większy stopień wykorzystania lekkich stopów i usprawnienia konstrukcyjne pozwoliły obniżyć masę konstrukcji o 7 kg. Niespełna rok później te same silniki wprowadzono do Cayenne.

Na potrzeby topowych wariantów modeli Cayenne i Panamera inżynierowie Porsche opracowali jeszcze mocniejsze wersje V-ósemki. Panamera GTS otrzymała wolnossący wariant "podkręcony" do 316 kW (430 KM), a Cayenne GTS - do 309 kW (420 KM). Turbodoładowany motor V8 pod maską Cayenne Turbo dysponował mocą zwiększoną do 382 kW (520 KM). W przypadku modelu Panamera Turbo S było to 405 kW (550 KM), a Cayenne Turbo S osiągało nawet 419 kW (570 KM).

Generacja numer trzy: 918 Spyder z wyścigowym silnikiem V8

W 2013 roku do produkcji weszła trzecia, kompletnie przeprojektowana generacja V-ósemki firmy Porsche. Przedmiotem uwagi nie był tu jednak sam silnik, lecz towarzyszący mu napęd elektryczny. Model 918 Spyder - jako pierwszy supersamochód w historii - otrzymał bowiem napęd hybrydowy. Głównym źródłem jego napędu była nieco ucywilizowana jednostka wyścigowa. Pod względem mocy jednostkowej - 132 KM z 1 litra pojemności - nie miała sobie równych wśród wolnossących silników dopuszczonych do jazdy po publicznych drogach, a przy masie 135 kg była najlżejszym produkowanym motorem V8 na rynku.

We wnętrzu V-ósemki o cylindrach rozwartych pod tradycyjnym kątem 90 stopni obracał się płaski wał korbowy o wykorbieniach co 180 stopni. Ta sprawdzona w wyścigach konfiguracja miała szereg zalet. Po pierwsze, kolejność zapłonów sprzyja wówczas osiąganiu wysokiej mocy jednostkowej i bardzo wysokiego momentu obrotowego. Po drugie, wykonany z kutej stali wał jest bardzo lekki - waży jedynie 13 kg, a po trzecie do jego wyważenia potrzeba zaledwie kilku przeciwciężarów. Równocześnie silnik z płaskim wałem odznacza się bardzo spontaniczną reakcją na gaz i chętnie wkręca się na wysokie obroty.

4,6-litrowa jednostka wywodziła się bezpośrednio z silnika napędzającego odnoszący sukcesy samochód wyścigowy RS Spyder i osiągała moc 447 kW (608 KM) przy 8700 obr./min. Inżynierowie Porsche zastosowali tu bezpośredni wtrysk paliwa z umieszczonymi centralnie wtryskiwaczami elektromagnetycznymi, zapewniający szczególnie efektywne i niskoemisyjne spalanie mieszanki. Siedmiootworowe wtryskiwacze pracowały pod ciśnieniem do 200 barów. Wyjątkowa lekka konstrukcja jednostki obejmowała m.in. tytanowe korbowody oraz cienkościenne, niskociśnieniowe odlewy skrzyni korbowej i głowic cylindrów.

8-cylindrowy silnik zapewniał emocjonujące wrażenia z jazdy nie tylko swoimi osiągami, ale i brzmieniem. Poza sekwencją zapłonu o jego ścieżce dźwiękowej decydował przede wszystkim układ wydechowy z rurami wyprowadzonymi i kończącymi się tuż nad silnikiem (tzw. top pipes). Żaden inny seryjny wóz nie dysponował takim rozwiązaniem. Największą korzyścią wydechu top pipes jest optymalne odprowadzanie ciepła - gorące spaliny uwalniane są najkrótszą możliwą drogą przy zachowaniu niskiego ciśnienia zwrotnego.

Taka konstrukcja silnika 918 - HSI, czyli "z gorącymi stronami do wewnątrz" - zapewniła podstawy dla zbudowania nowej jednostki V8 dla kolejnej generacji Porsche Panamera. Jednostki, która stanowi kwintesencję 40 lat doświadczenia inżynierów Porsche w budowie widlastych "ósemek".