A Porsche világviszonylatban először mutatja be a változó turbinalapát-geometriájú turbótöltővel (VTG) feltöltött Otto-motort. Ez a műszaki megoldás, amelyet a dízelmotoroknál már a 90-es évek óta alkalmaznak, különösen kis fordulatszámon növeli a rugalmasságot és a gyorsító képességet. Mindeddig azonban a dízelmotorokénál jóval magasabb kipufogógáz-hőmérséklet – amely Otto-motoroknál az 1000 Celsius fokot is elérheti – műszaki akadályt jelentett a megvalósításban. A Porsche a Borg Warner Systems turbótöltő-gyártó céggel szorosan együttműködve megoldotta ezt a problémát és a szükéges helyeken az űrhajó-technikában kikísérletezett, nagy hőmérséklettűrő képességű anyagokat alkalmaz.

A változó geometriájú turbótöltő (VTG) leglényegesebb elemei az állítható helyzetű vezetőlapátok. Ezekkel a változó turbina-geometria elve egyesíti a kis- és nagyméretű turbótöltők előnyeit. Ez a kombináció egyrészt lehetővé teszi, hogy a “megszólalási” tulajdonságok (már kis fordulatszámon is nagy nyomatékleadás) kiválóak legyenek, ugyanakkor nagy fordulatszámon nagy legyen a teljesítmény-leadás.

A november 16-i évforduló

A turbófeltöltőt pontosan 100 évvel ezelőtt találták fel. Dr. Alfred Büchi svájci mérnök 1905. november 16-án kapta meg a Német Birodalomban, a Császári Szabadalmi Hivataltól a 204630 sz. bejegyezési számon a szabadalmat „Kompresszorból (turbinakompresszorból), dugattyús motorból és utánuk kapcsolt turbinából álló belső égésű erőgép“ címen. Büchi ötlete nem csupán a levegő elősűrítésére, hanem annak a mozgási energiának a kihasználásra is kiterjedt, amely a kipufogógázzal együtt nagy nyomáson hasznavehetetlenül távozik. Az égést követően kiáramló gázokat turbina hajtására hasznosította, amelyek azután egy levegősűrítőt hajtottak meg, s ezzel a beszívott levegő elősűrítését végezte el, ami által a motor feltöltési foka megnövekedett. Megszületett a turbófeltöltő.

Büchinek azonban sokáig kellett várnia, hogy találmányát hasznosítsák. Erre először nagy hajómotorokon került sor. 1923-ban a német közlekedési minisztérium megrendelte a „Danzig“ és „Preussen“ hajók megépítését. Mindkét utasszállító hajót két-két tízhengeres dízelmotor mozgatta, melyek teljesítményét a turbófeltöltő segítségével 1750 LE-ről 2500 LE-re sikerült megnövelni. Az 50-es évek végén kezdődtek meg a kísérletek e műszaki megoldásnak a gépkocsikban történő alkalmazására. Ezzel együtt az úgynevezett „turbólyuk“ – a motor késlekedő reagálása a gázadásra – még nagy kihívást jelentett a fejlesztők számára. 1973-ban a Porsche az amerikai CanAm versenysorozatban a turbófeltöltéses technikát felvonultató, 1100 LE teljesítményű 917/30 modellt indította el. A versenyautó „leradírozta“ a pályáról az ellenfeleket. A következmény az amerikai versenysorozat műszaki szabályzatának megváltoztatása volt, aminek eredményeként a fölényes nyertes 917/30 közvetlenül a múzeumban landolt.

Az első turbófeltöltéses 911-es

260 LE teljesítmény, 250 km/h-nál nagyobb végsebesség, 0-ról 100 km/h-ra 5,5 másodperc alatti gyorsítóképesség – ezek voltak az 1974. évi párizsi autószalonon kiállított első 911 Turbo jellemzői. A szuper-sportautó 5500/perc motofordulatszámon érte el csúcsteljesítményét, és 343 Nm-es legnagyobb nyomatékát 4400 ford/percen adta le a motorja. Ezzel a Porsche a turbómotorok esetében korábban elképzelhetetlenül nagy nyomatékot ért el. A harmonikus teljesítmény-leadást a mérnökök egy megkerülő szelep ügyes alkalmazásával érték el. Emellett a turbólyuk-jelenség mérséklése érdekében a tervezők egy kis méretű feltöltőt építettek be, amelynek rövidebb volt a „megszólalási ideje“ (gyorsabban lépett működésbe) és így csökkentette a nyomatékhiányt a kis fordulatszámokon. Az ős-Turbo utódja 1977-re 3,3 liter összlökettérfogatból 300 LE teljesítményt produkált. A teljesítménynövekedés szempontjából mértékadó és abszolút új megoldás ez esetben a töltőlevegő-visszahűtő volt. Ez 100 Celsius fok alá hűtötte a forró töltőlevegő hőmérsékletét, ezáltal teljesítményveszteség nélkül csökkenteni lehetett a szükséges töltőnyomást.

A “tisztaság-bajnok” Turbo

1990-ben a Porsche új 911 Turboval jelentkezett a legfelső kategóriában. Az 50 %-kal nagyobb töltőlevegő-hűtő, az ugyancsak nagyobb turbótöltő és a turbónyomás alapján vezérelt gyújtás alkalmazásának eredménye, hogy a teljesítmény 320 LE-re növekedett. Az újdonság egyben a tiszta üzemével is jeleskedett. A fémhordozó-technológián alapuló, szabályzott hármas katalizátor korszerű méregtelenítő funkciója megfelelt a legszigorúbb amerikai előírásoknak is. Még arról is gondoskodtak a tervezők, hogy a megkerülő szelepen keresztül távozó szennyező anyagokat külön katalizátor semlegesítse. A 911 Turbo ötödik generációja 1995 elején indult útjára. Alapként a 911 Carrera 3,6 literes motorja szolgált, a teljesítmények tekintetében azonban óriási volt a különbség. Az újdonságot ugyanis kettős turbófeltöltővel szerelték fel. Azt követően, hogy a kísérleti technológiákat felvonultató Porsche 959-nél 1987-ben elsőként használtak két turbófeltöltőt, most megkezdődött a sorozatgyártású bi-turbó korszaka. Az új 911 Turbo 408 LE maximális teljesítménnyel büszkélkedhetett, amit 5750/perc motorfordulatszámon ért el. Legnagyobb nyomatéka (4500/perc fordulatszámon) 540 Nm volt. Menetteljesítményei egyenesen szenzációsak voltak: 4,5 másodperc alatt gyorsult 0-ról 100 km/h sebességre, végsebessége 290 km/h volt. A teljesítmény-jelleggörbe alakja ismét harmonikusabbá vált, mert a két kis méretű turbina gyorsabban működésbe lépett a kipufogógáz-áramban. A kipufogógáz tisztításában is mestermunkát végeztek a mérnökök. A kifinomult katalizátor-technika és az OBD II diagnosztikai rendszer együttes alkalmazásának eredményeként az új 911 Turbo a világ legtisztább autója lett. Az OBD II diagnosztikai rendszer a motor-elektronikával együtt képes a kipugógáz-tisztító rendszer lehetséges hibaforrásait érzékelni és ezek közül 20-at a későbbi diagnózis céljára tárolni.

Két motor-koncepció egyesítése

A 2000-ben bemutatott, aktuális 911 Turbo kiemelkedő műszaki újdonsága a VarioCam Plus szelepvezérlő rendszer, amely csökkenti a károsanyag-kibocsátást és kiegyenlítettebbé teszi a motor járását. Ezzel együtt optimalizálja a teljesítményt és a nyomatékot. A Turbo teljesítménye 420 LE 6.000 ford/percen, legnagyobb sebessége 305 km/h-ra nőtt. Ugyanakkor az üzemanyagfogyasztás a korábbi modelléhez viszonyítva 18 %-kal csökkent. A VarioCam Plus leglényegesebb vonása, hogy a rendszer két motor-koncepciót egyesít magában. Ez a vezértengelynek a szívást befolyásoló elállításával, valamint a szelep-löket megváltoztatásával (mindkettőt a Motronic rendszer vezérli) vált lehetségessé. Az eredmény: alapjáraton és részterhelésnél csökken a fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás. Teljes terheléskor viszont a nagy nyomatékot és a maximális teljesítményt az ehhez kompromisszumok nélkül kialakított vezérlő bütyökkel és a maximális, 10 mm-es szelepemeléssel lehetséges elérni.