深度探討 Porsche 918 Spyder的科技DNA
記者：Max 2013-05-20 | |
911車系推出五十周年在市場獲得廣大的成功，但很多人不禁也在問，50年之後的911還能有什麼驚奇?如今Porsche向全世界的車迷宣布918 Spyder就是未來911車系的基因庫，918 Spyder就是未來Porsche車系的雛形。
源自賽車的骨架
賽事向來與Porsche 緊密結合，而918 Spyder 通過多種方式展示與賽車運動的緊密聯繫。這款車由Porsche賽車工程師與量產車專家共同設計、開發和生產。因此，918 Spyder融入了大量來自2014年利曼24小時耐力賽保時捷專用賽車開發過程的技術經驗彼此之間互相借鑒。 918 Spyder 的結構理念以底盤車為基礎。底盤車是一種無需車身也能行駛的基礎車，此設計理念是保時捷賽車的傳統。 V8 引擎的設計理念源自LMP2 RS Spyder賽車。
承載結構、單殼體車身和副車架採用碳纖維強化樹脂製成。保時捷在這種高強度輕質材料領域已累積多年經驗，並在量產型918 Spyder的開發上再次達至巔峰。而這款超級跑車的許多部件來自多家為賽車供應部件的資深製造商。
眾所皆知的918 Spyder特別之處在於它是一台插電式混合動力車，是四輪驅動加上引擎、後懸電動馬達和前懸第二個電動馬達的油電複合式動力組合。這一設計理念以空前成功的保時捷911 GT3 R Hybrid在賽車運動中所獲得的知識設計為基礎。由於增加了獨立控制的前部驅動裝置，因此可執行發揮超高安全轉彎速度的全新駕駛策略，尤其是在彎道上。此外，先進的“Boost”(輔助加速) 策略能夠對電動驅動裝置的能量進行智能管理，讓駕馭這台賽車變得輕易許多。
918 Spyder整個承載結構採用碳纖維強化樹脂(CFRP) 製造，具有超高的抗扭剛度。附加在車頭和車尾的防撞元件可吸收並減低撞擊能量。空車總重約1,640 公斤 (“Weissach" package)。傳動系統部件和所有重量超過50 公斤的部件均位於較低位置，並儘可能靠近車輛中心。這使得分配給後懸的負荷比率略高，約為57%，前懸則為43%，結合大約與中央單一鎖孔裝置同高的超低重心，對駕駛動態而言十分理想。動力蓄電池設於駕駛座後方的中央較低位置，不僅可保持質量集中和降低重心，還提供了最佳的溫度條件，使蓄電池能夠達到最佳電能狀態。
主動式空氣動力學系統 (PAA)
保時捷主動式空氣動力學系統 (PAA) 是一套可調節的空氣動力學元件，可產生獨特且可變的空氣動力學特性；其佈局會隨著三種模式自動在最高效率至最大下壓力之間轉換，並根據混合動力系統的操作模式進行調校。在“Race”(賽車) 模式中，可伸縮式尾翼將被設置到較陡的角度，以便在後懸產生高下壓力。位於兩個尾翼支撐件之間，靠近氣流尾端的擾流板也會展開。此外，前懸前方底板下的兩個可調進風口會打開，將一部分空氣導入車底結構中的擴散板通道。這還會在前懸產生一種“真空效應”。
在“Sport”(運動) 模式中，空氣動力學控制系統能夠稍為縮小尾翼迎風角，從而提升最高車速。擾流板保持展開。底板中的空氣動力學進風片關閉，這也能減少空氣動力學的阻力並提高可到達的車速。在“E”(電動) 模式下，控制策略完全以實現低空氣動力學阻力進行配置；尾翼和擾流板收回，底板進風口關閉。
主大燈下方的可調進氣口使這套自主動式懸載調整系統更完美運行。當汽車靜止不動並選擇“Race”(賽車) 和“Sport”(運動) 模式時，進氣口將會打開，以吸入最大程度的冷卻空氣。在“E-Power”(電動) 和“Hybrid”(混合動力) 模式中，進氣口會在車輛起步後立即關閉，將空氣動力學阻力保持在最低水平。直到車輛達到約130 公里/時的速度，或冷卻要求升高時，進氣口才會打開。
三種馬達、五種模式
918 Spyder 設計理念的核心是三種動力單元之間的推進力道分配，它們之間的協作由智能管理系統控制。保時捷開發人員定義了五種操作模式。如同賽車一樣，這五種模式可通過方向盤上的“圖譜開關”啟動。
E-Power模式
只要電池的電量充足，當車輛起動時始終會以“E-Power”(電動) 模式作為預設的操作模式。在理想條件下，918 Spyder 可依靠純電力行駛超過30 公里。即使在純電動模式中，918 Spyder 從靜止加速至100 公里/時也只需要不超過7 秒的時間，極速可達到150 公里/時。在該模式下，引擎僅在需要時起動。如果電池的電量降至低於設定的最小值時，車輛會自動切換至混合動力模式。
Hybrid模式
在“Hybrid”(混合動力) 模式下，電動馬達和引擎交替工作，各個驅動部件的使用比例可根據當前行駛條件和希望獲得的性能水平加以調整。
Sport Hybrid 模式
選擇“Sport Hybrid”(運動混合動力)引擎此時持續運行，並提供主要的推進力道；此外，電動馬達通過電動助力方式，或者在引擎操作點可針對提高效率進行優化時，為駕駛者提供支持。
Race Hybrid 模式
“Race Hybrid”(賽道混合動力)引擎主要用於高負載的情況，並能夠在駕駛者不使用車輛最大動力時為蓄電池充電。電動馬達同樣會以助力方式提供額外的支持。此外，PDK 的換檔程序採用可實現更具運動感的駕駛性能的設置。車輛在達到最大動力輸出的極限前都會使用電動馬達，以便發揮最佳的賽道性能。
在該模式下，電池不會保持恆定的電量，而是在整個蓄電池電量區間波動。與Sport Hybrid 模式形成對比的是，其電動馬達將在短時間內以最大動力輸出極限運行，從而確保更出色的電動助力性能。引擎將更頻繁為電池充電，以彌補其額外的動力輸出。因此，電動馬達能夠提供維持數圈高速行駛的電能。
Hot Lap模式
位於圖譜開關中央的“Hot Lap”(最快圈速) 按鈕能夠釋放918 Spyder 的全部儲備潛能，但只能在“Race Hybrid”(賽道混合動力) 模式中啟動。與資格賽模式類似，選擇該模式能夠驅使蓄電池發揮最大輸出功率，使車輛在數圈之內快速沖刺。該模式將用盡蓄電池中現存的全部電量。
主要動力：賽車級的八缸引擎
擔任主要動力來源是馬力高達612 匹的4.6 升八缸引擎。其設計直接衍生自RS Spyder 車型引擎版本。與RS Spyder 的賽車引擎一樣，918 Spyder 的這台引擎也採用一個油箱與機油分開提取的乾式無油底槽潤滑系統。
為減輕重量，油箱、集成在副車架中的空氣濾清器和進氣口等部件均採用碳纖維強化樹脂製成。進一步擴大範圍的輕量化設計還產生了鈦製連桿、曲軸箱和汽缸蓋的低壓鑄造薄壁件、帶有180 度曲軸插銷相位夾角的高強度輕質鋼製曲軸，以及鎳鋼合金製成的超薄壁排氣系統等。
V8 引擎令人驚嘆的特性在於它不再支持任何輔助系統、無外部皮帶驅動湊。重量與性能的優化使每升排氣量可產生約132 匹馬力– 這是保時捷自然進氣引擎所能達到的最高水平– 遠勝於Carrera GT (106 匹/升)。
18 Spyder 的引擎不僅擁有出色的性能，其經典渾厚的運轉聲浪同樣令世人情感澎湃。這主要歸功於其所謂的頂置排氣管：即端口位於車尾上側、引擎正上方的排氣尾管。這是唯一採用頂置排氣管設計的量產車型。頂置排氣管的最大優點在於優化的散熱效能，因為高溫廢氣可通過最短的路徑排出，同時排氣背壓保持在較低水平。此一設計需要一種全新的熱力學空氣導流概念。使用HSI 引擎時，高溫側位於第五汽缸中，進氣通道位於外側。另一項優點是：引擎室可以始終保持較低的溫度。這對鋰離子動力蓄電池特別有利，因為這種蓄電池可在20 至40 ℃之間發揮最佳性能。最終，蓄電池主動冷卻功能所需的能量得以減少。
與傳動系統並聯操作：混合動力模組
與保時捷當前的混合動力車型一樣，918 Spyder 也採用並聯式混合動力系統的設計，將V8 引擎與混合動力模組相連接。混合動力模組基本上包含一個115 千瓦的電動馬達以及一個用來連接引擎的分離器。由於採用並聯式混合動力配置，918 Spyder 可單獨通過後懸的引擎或電動馬達驅動，或者由兩者共同驅動。作為一部典型的保時捷超級跑車，918 Spyder 的動力裝置也安裝在後懸前方，與前懸之間沒有任何直接的機械連接。
PDK 變速箱已專為918 Spyder進行重新設計，並經過進一步的優化以獲得高性能。不同於其他保持捷車系，為了使整體車身保持低重心，變速箱被安裝在較低的位置，並沿著縱軸旋轉180 度「顛倒」放置。如果後懸不需要動力，兩個馬達可通過打開分離器和PDK 離合器脫離。保時捷混合動力系統在引擎關閉時的「航行」模式便是採取此操作進行。
獨立的四輪驅動系統：帶電動馬達的前懸
前懸上配置了另一台輸出功率約95 千瓦的獨立電動馬達，以固定的傳動比驅動車輪。分離器可在高速下將電動馬達分離，以防止馬達超轉。驅動扭力可獨立控制，從而實現反應自如的四輪驅動功能，並在循跡性和駕駛動態方面提供深厚的潛力。
插電式充電系統的鋰離子電池
電動馬達的電能存儲在一個由312 塊獨立電池組成的水冷鋰離子蓄電池中，每個電池的電量約7 千瓦小時。 918 Spyder 的電池在充電和輸出方面均採用性能取向的設計，因此能夠滿足電動馬達的性能要求。鋰離子動力蓄電池的電能和使用壽命取決於多種因素，其中包括溫度狀況。因此918 Spyder 的電池需要通過專用的冷卻迴路進行水冷式冷卻。電池的全球保用期為七年。
為供應電能，保時捷開發出一個採用插電式充電接口並具有更強電能回收潛力的全新系統。車用充電接口位於前乘客座側邊的B 柱中，可供用戶將蓄電池連接至住宅的電源插座進行充電。平均充電時間為兩小時，快充僅需約25分鐘。
