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Porsche: ポルシェ ◆ポルシェ911 (992.2型)

ポルシェ911 (992.2) T-HybridのTとは:新型ポルシェ911 Tハイブリッドパワートレインについて

投稿日:2024年6月6日 更新日:

TハイブリッドのTはターボのT

2024年5月28日にポルシェ911の992後期型がワールドプレミアされた際に、まずはGTSモデルがハイブリッドモデルとして発表されました(他にハイブリッドではないツインターボエンジンのベースモデル・カレラも)。

その時の発表内で、ポルシェはさも当たり前のようにGTSについて「Tハイブリッドがね~」と語られていて、私はずっと「ん?Tハイブリッドって何?初めて聞いたんですけど?このあと説明があるのかな」と思っていたのですが、結局最後まで説明もなく(笑)、謎な「T-Hybrid」という言葉だけが私の中に残っていました。

その後調べてみたところ、(雑誌記事とかではなく)ポルシェが公式にTハイブリッドとはなんぞやということを話されているのを見つけましたのでやっと納得。

多くの方が最初の時点で「T-HybridのTはターボのTでは?」と思われた通り、まさにこのTハイブリッドのTはTurboのTでした。

現在ポルシェAGで911/718のトップをされているフランク・モーザー氏が動画内で「エレクトリック・エグゾーストガスターボチャージャーから「ターボハイブリッド(Turbo-Hybrid)」または略して「Tハイブリッド(T-Hybrid) 」の名前がつけられている」と語られていました。

これで納得^^!

では、動画とその他のポルシェが公開されたデータから、このハイブリッド911 GTSについての他の情報も見ていきたいと思います…が、これまた皆様ご存知の通り、私はテクニカルなことは理解しておりませんので、さらっといきたいと思います(テキトウですみません(笑))。

理解度が足りないまま訳していますので「何を言ってるかわからない」となりましたら、このページ最後にある出典情報と↑の動画のオリジナルからご確認頂けたら幸いです^^

ポルシェ911 GTS (992.2) Tハイブリッド

992.2型ポルシェ911 GTSに搭載されているエレクトリック・ターボチャージャーはコンプレッサーとタービンの間にエレクトリックモーターがあり、このエレクトリックモーターがエンジンスピードなどに関わらず急速なブースト圧を作るとのことで、F1と同じアプローチをとられたハイブリッドパワートレイン。

  • システムアウトプットは398kW
  • 541馬力(先代より61馬力アップ)
  • 0-100㎞は3.0秒
  • 最高時速は312㎞

2017年モデルの991.2型でデビューした911エンジンの完全なオーバーホールとなっているとのことで、992.1で使われた3.0リッターツインターボ9A2B6の代わりに、992.2 GTSでは3.6リッターの9A3B6エンジンを搭載。

電動で強化したシングルターボチャージャーを使用し、8速PDKトランスミッションのハウジングを共有する強力な電動モーター/ジェネレーターによって補完され、すべて400ボルトの電気システムで動作。

より大きく、そしてより小さくなった新しいエンジン

上の写真にある9A3B6はボアとストロークが91.0x76.4mmから97.0x81.0mmに拡大したことにより、排気量が2,981ccから3,591ccに増加。

しかしながらスペースは小さくなり、エンジン上部と911のクラシックな傾斜エンジンカバーの間にハイブリッドシステムのパワーコントロールエレクトロニクスを配置することで上部から下部までで約11cm縮小。

オイルフィルターはアクセス性を維持する為にエンジン上部から下部に移動されたとのこと。

新しいエンジンの吸気マニホールドが小さくなっただけでなく、シリンダーヘッドも再設計されたとのことで、バルブトレインには先代のバケットタペットよりも摩擦の少ないフィンガーフォロワーを採用。

この変更によってトルクカーブを広げるために不要になった旧エンジンのVarioCamプラス可変バルブリフトが廃止され、これらヘッドにはエンジンのスループットを高める為により大きな吸気ポート&排気ポートが備わっている。

さらにクランクシャフトのカウンターウェイトのサイズを小さくすることで滑かさに影響を与えることなく約1.8キロ強の重量軽減に成功。

補助ドライブの排除など、その他の変更によってエンジン全体の重量が約18キロ軽減され約208キロになったとのことです。

ラムダ1とそのペナルティ

992.1GTSの9A2エンジンと比較すると9A3エンジンの圧縮比は10.2:1から10.5:1に増加し、ピークブースト圧は18.6から26.1psiに上昇。

これらの変更と排気量の増加によって、992.1の911ターボSとほぼ同じ排気量ではるかに大きなブーストに。

しかしながら、出力は5馬力増す一方で最大トルクは570Nmから増加がなく、この原因はラムダ1、つまりすべてのエンジン動作ポイントで燃料と空気の比率が完全にバランスしていることによる、と。

すみません、私にはもう理解できていません(笑)。

何十年もの間、すべての最新エンジンはラムダ1の空熱比で動作してきているそうで、これは3元触媒で主要な3つのスモッグ汚染物資すべてを低減できる唯一の排気ガスを生成する為とのこと。

排出ガス試験ではほとんど発生しないフルスロットルの時のみエンジンはわずかにリッチになり、出力を2%ほど増加させたり、温度を下げてエンジンや触媒の寿命を維持したり、ターボチャージャー付エンジンでデトネーションを抑制。

ブースト運転中に濃い混合気(992.1GTSでは最大8%濃い)を使用する可能性を排除することで、燃焼室のピーク温度がデトネーションを制御する為に点火時期を大幅に遅らせる必要がある点まで上昇。

それにより出力が大幅に低下。ブーストを追加することでこの損失の一部を補うことが出来るそうなのですが、ブーストが高くなると吸気温度も高くなるので逆効果。

というわけで、これらをいくらか相殺するために9A3エンジンには以前のエンジンの2つの小型インタークーラーではなく1つのインタークーラーを搭載。

このアプローチによって、より多くの表面空気が提供され吸気チャージをよりよく冷却できるようになっているそうです。

…で、どうしてポルシェはラムダ1にこだわったのか?

その理由はドイツにはすべての動作条件でラムダ1を要求するという自動車当局の規制があるかららしいとのこと。

パワー強化が正当化される可能性がある特定の高性能エンジンは例外があるそうですが、それでも9A3エンジンではポルシェはこの規制にしたがうことにしたようです。

よってエンジンとブーストは大きくなったものの、出力はほぼ増加せずフルパワーでもよりクリーンに動作するようになった、と。

シングル電動ターボチャージャー

992.1 GTSのツインターボの代わりに、992.2 GTSではターボのコンプレッサー側と排気側の間に20kWのモーターを搭載したシングルターボが装備され、モーターの両端にローラーベアリングが取り付けられました。

このモーターにより提供される回転エネルギーによって、低回転でのターボラグが大幅に減少。

例えば2,000rpmでスロットルが閉じている場合、先代のGTSではスロットルを全開にした時フルブーストに達するまでに3秒以上かかっていたところ、新型GTSでは1秒弱で完了。すご。

新しいエレクトリック・ターボはBorgWarner製で旧型よりもかなり大型。

以前のGTS(あとSと992.2のベース)ユニットの直径はコンプレッサー側で55㎜、排気側で8㎜だったところ、新しいGTSのユニットはそれぞれ83㎜と80㎜に。移動させる空気の量がはるかに多いことに対応。

このユニットにはウェイストゲートがなく、その代わりに高回転時にはモーターが発電機となり最大15馬力を生み出す…ことにより、タービンから十分な電力が引き出され、ターボが125,000rpmのレッドラインを超えないように。

作られた電気は必要に応じてバッテリー、電動モーターにおくられフルスロットルで約5,700rpmから全体の電力を補うとのこと。

非対称エグゾーストシステム

今回のこの大型のシングルターボはエンジンの両側に設置されていた旧式のツインターボよりも大きいわけで、そのためにポルシェのエンジニアはこの大型ターボをエンジンの右側に配置し、エンジンの左バンクのシリンダーからクロスオーバー・マニホールドを使って排気ガスをターボに送ることに。

ターボとマニホールドを合わせた重量は約27キロで、これは旧式のツインターボとマニホールドを合わせた重量と同じ。

ターボが右側にある為、エンジンのマフラーは左側のスペースに収まっていて、通常の円筒形のマフラーというよりは小さな燃料タンクみたいに見える構成によって利用可能な容量を最大限活用しているとのこと。

エンジンの背面に補助ドライブがないことから、ターボの排気は大きなパイプでマフラーの吸気口に送られ、このパイプの内部には触媒と粒子フィルターがあり、ポルシェによるとこれはエンジン出力にはほとんど影響を与えない非常に制限の少ない装置であるとのこと。

アクセサリドライブなし

エンジンの付属品も大幅に簡素化されたとのことで、トランスミッションに搭載された54馬力のモーターが両方の機能を果たすためのスターターやジェネレーターの必要もないとのこと。

一般的なスターターよりもはるかに強力なパワーを備えた新型GTSはスターターを作動させるとすぐに始動。

400ボルトの電圧で小型モーターがエアコン・コンプレッサーを駆動、ウォーターポンプはエンジン内部に移動され、オイルポンプの延長によって駆動。そのため、アクセサリを駆動させる為の外部ベルトが不要になったとのことです。

モーター/ジェネレータ

さて、最後の動力生成要素は8速PDKギアボックスに取り付けられたモーター/ジェネレーター。

8速トランスミッションではギアを2本ではなく4本のシャフトに配列することで、前後方向にコンパクトになり電気モーター用のスペースが確保されたとのこと。

これは永久励磁同期設計で最大40kWと約150Nmのトルクを提供。

モーターは水平対向6気筒エンジンにクラッチなしで取り付けられているため、電気のみでの作動は出来ないものの、モーターは低回転でエンジン出力を補うために十分なトルクを提供。

そのため電動ターボチャージャーの圧力上昇の短いラグも電動駆動トルクを追加することで軽減可能に。

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は216個のセルを2層に分けたもの。21,700セル(直径 21mm、長さ70mm)の各層は直列に配線されているため、108個のセルに1個あたり3.7ボルトを掛けると400 ボルトになる計算。

層は並列に配線され最大総エネルギー容量が1.9 kWhの電池を形成。重量は約27kgで通常の911の鉛蓄電池とほぼ同じサイズ、フロントガラスのすぐ前…中央より少し右側のほぼ同じ位置に収められています。

ポルシェのフランク・モーザー氏は911の「ハイブリッド」という言葉に心配する必要はなったくないと約束すると言われています。

昔ながらの911を求められている方にはちょっと違うのかもしれませんが、今の時代の911としてはきっと凄い911なのだろうな。楽しみです!

出典:
Things You Must Know about Porsche's 911 GTS T-Hybrid Powertrain
Everything You Need to Know About the Porsche 911's New Hybrid Engine

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