Двигателя как го искате – с въздушно, с водно или със смесено охлаждане (Част I)

05 Feb 2026

В името на коректността още с първото изречение трябва да спомена, че в тази статия не става дума за електрически мотори…Въпреки че от Porsche много се гордеят с новия агрегат на Cayenne Electric, с така нареченото „директно маслено охлаждане“. Не, тук ще си говорим за история, защото аурата на името Porsche, която компанията толкова добре капитализира, не се дължи на електрическите автомобили. Тя има ясен и добре известен произход, родил се в простотата на 356 и еволюирал в поколенията 911 и различните състезателни автомобили, много от които в дълбоката си същност са технически свързани със същия 911 – поне що се касае до архитектурата на двигателя.

Формите на 911, създадени от Фердинанд Александър (Буци) Порше са се превърнали в един от култовете на индустриалния дизайн, но този автомобил едва ли щеше да си създаде такова величие, ако не беше неговия двигател, днес известен като “Mezger Motor”. Тази емблематична скулптура, с толкова характерния си голям вентилатор на въздушното охлаждане.

За съжаление, никога не съм имал възможността да се срещна на живо с Ханс Мецгер, но съм разговарял няколко пъти, за мое щастие с часове, с един от духовните му наследници и в момента шеф на отдела за боксерни двигатели Матиас Хофщетер. „Имаме привилегията да създаваме наистина уникални машини“, отбеляза веднъж Хофщетер, „защото правим боксерни спортни двигатели само за нашата марка“. Себестойността тук съществува като фактор, но не е първостепенен елемент при разработването. Машините трябва да са мощни, надеждни, ефективни и в този контекст, може би са израз на най-доброто, което инженерната мисъл в света на автомобилостроенето създава. „Никой не се бърка в работата ни, от нас не се изисква да създаваме агрегати, които после да се използват и от други марки в концерна.“ Може би по този повод Хофщетер не коментираше други използвани от Porsche мотори като 2,9 литровият, създаден от неговите колеги или 4,0 литровият V8, който е конструиран от инженерите на Audi.

При създаването на боксерните двигатели обаче екипите се сблъскват както с общите за двигателите с вътрешно горене проблеми, така и със специфични. Хофщетер разказваше как при проектирането на първите поколения машини с директно впръскване 9A1 (MA1) са се появили проблеми с дюзите, в които налягането рязко е падало при голямо натоварване и как е започнало повишено генериране на твърди частици. Или как при позиционирането на свещта, отклонения и с 1 мм са водели до значително отклонения в температурата на горивния процес. И още, как инженерите са търсели правилния баланс избора на хода на буталото за да се намери оптимума по отношение на нужната турболентност за сместа.

Обратно към въздушното охлаждане

Разработените от екипите на Хофщетер двигатели, обаче са плод на знанията натрупано от едно голямо наследство. Когато Porsche представя 911 (първоначално като 901), през 1964 година, Ferrari вече разполага с два еволюционни клона на двигатели V12 – агрегатът, създаден през 1947 година от Джоакино Коломбо, като състезателен, с работен обем от 1,5 литра и този на Аурелио Лампреди, с първоначален работен обем от 3,3 литра от 1950 година. Двигателят на Коломбо ще продължи да се развива и произвежда до 1988 година, достигайки работен обем от 4,9 литра и ще задвижва емблематични серийни модели като 250, 275, 330 и 365 от 60-те години и Daytona през 70-те, докато този на Ламбреди, станал известен с модели като Ferrari 410 America, просъществува до 1959 година. Еволюцията на V12 двигателите на Ferrari ще продължи с тези на Форгиери и де Анджелис/Белеи с ъгъл между цилиндровите редове от 180 градуса, след това с F116 и наследника му F140 с класически ъгъл между цилиндровите редове, последният появил се през 2002 година и използван и днес в модели като Ferrari 12Cilindri.

През 50-те и 60-те години на фона на сложните машини на Ferrari тези на Porsche изглеждат направо примитивни. На пръв поглед появата на шестцилиндровия боксер на 911 не променя особено нещата, но както ще се окаже, тази архитектура и машина крият в себе си неподозирани и дори мистични качества, които са в основата на създаването на култа към марката. За хората, заровили се дълбоко в историята на технологиите на Porsche от старата школа, терминът “Mezger Motor” не съществува, във вида в който се представя в наши дни. Те много добре познават всичките двигатели, създавани под прякото ръководство на Ханс Мецгер, но на практика, никой не го е дефинирал по този начин преди появата на новото поколение машини M96…в средата на 90-те години.

Лоялен на Porsche през цялата си кариера

Ханс Мецгер завършва техническия университет в Щутгарт през 1956 година и веднага започва работа в развойния отдел на Porsche. Компания, на която ще остане верен до края на дните си. През 1959 година вече е част от екипа, който работи по проекта за осемцилиндровия боксерен двигател на модела 804 за Формула 1. В следващите 35 години участва в създаването на двигателите на Porsche в програмите за Формула 1 (през 60-те и 80-те години), ръководи конструкторското бюро, което разработва двигателя Typ 901 на 911 и конструкторския отдел за състезателни автомобили, проектирал емблематичните 904, 906, 910, 907 и 917. Мецгер води програмата за внедряване на турбопълненето, чиято еманация е 917/30 с неговите 1500 к.с. и въздушно охлаждане.

По-голямата част от двигателите в чието пряко проектиране е замесен германският инженер използват първоначалната архитектура на боксерния агрегат. Както споменахме, тяхната конструктивна философия е родена още със създаването на Typ 901 за първия 911, но при серийните мотори тази еволюционна линия ще достигне чак до агрегатите с водно охлаждане на 911 GT3 RS и Turbo и GT2 от поколението 997, произвеждани до 2012 година. И това, въпреки че доста преди това се е появил новият агрегат M96, който се използва при Carrera.

Как се прави мощен двигател с въздушно охлаждане

Заданието, което Ханс Мецгер получава от Фери Порше при създаването на 901 (911) е да проектира двигател, който има мощност от 130 к.с. – равностойна на тази на двигателя на една от най-мощните версии на 356 C, с двулитров четирицилиндров мотор. Той обаче трябва да е по-надежден и термично разтоварен. Именно така се ражда оригиналният шестцилиндров боксер с въздушно охлаждане Typ 901, първоначално с работен обем от 2,0 литра, не без помощта и на Фердинанд Пийх.

Чисто философски погледнато, двигателят на Мецгер е израз на чистота и простота на концепцията, с ясна насоченост към търсенето на мощност, ефективност и – най-вече на надеждност. Принципно, 911 не променя първоначално заложената при 356 архитектура на купе със задно разположен боксерен двигател с въздушно охлаждане. Но само принципно….

Боксерният мотор на Мецгер има няколко много характерни особености, които са в основата на неговата здравина. Освен че е шестцилиндров и боксерен, той е със сух картер (нещо особено добро за спортен автомобил), с конструктивно разделен блок-картер осигуряващ връзка с отделните оребрени цилиндри и глави, заради въздушното охлаждане. Цялата композиция, с два силно отдалечени реда цилиндри, в качеството си на източници на топлина е много подходяща за осигуряване на ефективен поток въздух за охлаждане (в зависимост от мощността с увеличаване на дела на масленото охлаждане в цялото уравнението), нисък център на тежестта и, заедно с балансирания характер на боксера, е основа за цялостната конструктивна здравина на двигателя. Както ще видим тази „модулна“ архитектура ще позволи увеличаване на обема на двигателя и използването на различни типове на охлаждането – от изцяло въздушно, през водно за цилиндрите/въздушно за главите и изцяло водно.

За разлика от този тип двигател, появилият се през средата на 90-те години M96 с водно охлаждане е с общи блокове и цилиндрови глави на двата цилиндрови реда и различен картер. Не случайно най-мощните варианти от ерата на 996 и 997.1 – Turbo, GT2 и GT3 (тоест както турбо моделите, така и тези с атмосферно пълнене) използват двигатели на Мецгер. Техните блокове/глави са закрепени за същия тип „разделен“ блок-картер. Защо е така ли – просто инженерите са предпочитали да се придържат към утвърдената архитектура, гарантираща надеждност и солидност.

Конструктивното решение със сух картер, респективно липсата на маслена вана в която маслото се плиска, при динамично шофиране, в този случай използва голям отделен резервоар за масло и двустепенна маслена помпа. По-малката секция на маслената помпа изтегля масло от дъното на резервоара и го насочва под налягане към компоненти като лагерите, разпределителните валове и буталата. Голямата секция на помпата служи за изтеглянето на маслото от двигателя и връщането му в масления резервоар. Това решение, плюс наличието на маслен охладител (зад единия ред цилиндри в потока на въздуха от вентилатора или отделно, включително в предната част на автомобила в зависимост от мощността на мотора) изисква много масло.

Още първите версии на двигателя, с работен обем от 2,0 литра, вече са с изработени от алуминий блокове и цилиндри (с малки изключения). За да намалят склонността към презавиване на автомобила, инженерите се стремят да снижат теглото на двигателя и след няколко години преминават към магнезиеви сплави за цилиндрите и главите. По това време магнезият е екзотичен материал, а компанията Mahle, която произвежда компонентите, създава специални методи за леенето на блоковете. При двигателите на 911 от първите моделни години, с малки блокове, като 2,0-литровите (1963-1969 година), 2,2 литровите (1970-1971 година) и 2,4 литровите (1972-1973 година) магнезиевите компоненти се справят без проблеми и осигуряват по-стабилна управляемост на автомобила. С повишаване на стандартите за емисии за автомобилите, които се изнасят за САЩ, Porsche се принуждава да увеличи работния обем до 2,7 литра, за да задържи мощността на необходимото ниво. Това води до увеличаване на размера на цилиндрите, респективно на количеството генерираната топлина. Освен този фактор, принос за допълнителното генериране на топлина имат компонентите на системата за контрол на емисиите като EGR (Exhaust Gas Recirculation) и AIR (Air Injection Reaction). Последното на практика е въздушна помпа, която има за задача да осигури възможност за доокискляване на въглеводородите в изпускателните тръби и, респективно, води до увеличаване на тяхната температура. Само че увеличаването на температурата и диаметъра на цилиндрите (с намаляване на разстоянието между тях) създава предпоставки за спукване на стоманените цилиндрови шпилки и последващи маслени течове.

С увеличаването на междуосието на 911 и намаляването на склонността към презавиване, инженерите могат да отдъхнат малко по отношение на теглото на мотора и се завръщат към алуминиевите блокове. Проблемите с различното температурно разширение на стоманените шпилки и алуминиевите цилиндри и глави обаче остава. Той се намалява в известна степен с въвеждането за шпилките на специалния материал Dilavar, имаш същото температурно разширение като алуминия. Той обаче се оказва податлив на корозия.

След краткия живот на първите агрегати с изцяло чугунени цилиндри, Porsche преминава към така наречените Biral цилиндри, при които алуминиевото бутало се движи в чугунена втулка, върху която е „надянат“ алуминиевият цилиндър с ребра за охлаждане. Поначало при всеки двигател, използващ алуминиеви бутала и алуминиеви цилиндри между тях трябва да се интегрира някаква междинна среда под формата на компонент от друг материал – алуминият е твърде мек за целта, коефициентът на триене между алуминиеви повърхности е висок, а масленият слой не винаги е наличен. При това решение най-големият работен обем двигател, създаден върху базовата архитектура, според конструкторите не трябва да надвишава 2,7 литра – в противен случай стените на двигателя ще станат толкова тънки, че той няма да надежден. А за агрегат, изначално създаден да се използва в състезателни GT серии, надеждността е първостепенен фактор. Освен това, решението с подобна „сандвичева“ конструкция е много подходящо за здравината на комбинацията с оребрен цилиндър.

Революцията в това отношение се нарича Nikasil – изключително здраво, но тънко покритие от никел-силициев карбид, създадено от Mahle и използвано за първи път за ванкеловия двигатели на NSU (придобит от Volkswagen през 1969 година) при състезателния двигател на Porsche 917 и след това приложено при 911 RS 2.7 през 1973 година.

Именно покритието от Nikasil осигурява втори „цикъл“ на живот на двигателите с въздушно охлаждане и позволява увеличаването на работния обем до 3,8 литра при 964 RS 3.8 и 993 RS 3.8.

(следва)

Текст: Георги Колев