Porsches Gruppe-C-Ikonen 40 Jahre später: Teil 3, Antriebstechnik

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1. Januar 2023, 13:41 Uhr

Der Motor des 956 war ein Sechszylinder-Boxermotor mit wassergekühlten Zylinderköpfen, luftgekühlten Zylindern und Vierventiltechnik. Er basierte auf dem Indycar-Motor, der 1979 für das Porsche-Interscope-Projekt entwickelt wurde. Der damals für Methanol konzipierte 2,65-Liter-Motor war eine Weiterentwicklung des Aggregats im 935/78, das über 3,2 Liter Hubraum verfügte und mehr als 2,6 Liter produzierte 700 PS. Für den Einsatz in der Gruppe C wurde der Motor des Typs 936/81 stark überarbeitet, um der Kraftstoffverbrauchsformel der Gruppe C zu entsprechen. Die maximale Motordrehzahl wurde reduziert und der Ladedruck und die Kompression angepasst.

Der Motor vom Typ 935/76 des 956 hatte eine Bohrung von 92,3 mm und einen Hub von 66 mm, was zu einem Hubraum von 2649 cm³ führte. Angetrieben von zwei KKK-Turboladern vom Typ K26 mit einem Maximaldruck von 1,2 bar lieferte er seine maximale Leistung von 620 PS bei 8.200 U/min und das höchste Drehmoment von 630 Nm stand bei 5.400 U/min zur Verfügung. In den Jahren nach dem Debüt des Wagens wurde dieser im Wesentlichen kaum veränderte Motor hinsichtlich Bohrung und Hub modifiziert, um weitere Motorvarianten mit 2994 cm³ Hubraum (Typ 935/79, 935/82, 935/83) hervorzubringen ) und 3164 cm³ (Typ 935/79, 935/86).

Rennmotoren auf Basis des „Mezger“-Motors des 911

Wie für alle bis dahin gebauten Sechszylinder-Boxer-Rennmotoren bildete auch für den Typ 935/76 der von Hans Mezger 1963 für den ersten Porsche 911 konstruierte Motor die Basis. Das vertikal zweigeteilte Kurbelgehäuse basierte auf dem Aggregat des 911 (930) Turbo, wurde jedoch für den Renneinsatz modifiziert. So wurde beispielsweise das Kurbelgehäuse strömungstechnisch zu den Zylinderseiten optimiert und mit größeren Fenstern zwischen den einzelnen Zylindereinheiten versehen, um günstigere Druckverhältnisse zu gewährleisten und unerwünschte Pumpverluste zu minimieren. Wie bei den Serienmotoren des 911 bestanden die Zylinderstehbolzen aus Dilavar, einem hochlegierten Stahl.

Das klassische Rennmotorendesign spiegelte sich in den sechs Pleueln wider, die aus Titan gefertigt und auf Hochglanz poliert wurden. Ab Mitte der 1980er-Jahre war der Motor mit kugelgestrahlten Titan-Pleuelstangen ausgestattet, um die Haltbarkeit zu verbessern. Das Kugelstrahlverfahren wurde gleichzeitig in der Serienproduktion im TAG-Turbomotor der Formel 1 und kurz darauf im Supersportwagen 959 eingesetzt, dessen Motor eng mit denen des 956 und 962 verwandt war.

Ein technisches Highlight war der Zylinderlaufsatz. Bemerkenswert ist, dass die Kolben zur besseren Kühlung über umlaufende Kühlkanäle im Bereich der Ringnuten verfügten. Ein besonderer technischer Leckerbissen waren die „Blindzylinder“, bei denen Zylinder und Zylinderkopf eine Einheit bilden.

Diese ungewöhnliche technische Lösung wurde als Reaktion auf praktische Probleme im Wettbewerb entwickelt. Dies liegt daran, dass Autos manchmal zu Boxenstopps kamen und auf dem Rückweg auf die Strecke dann die Zylinderkopfdichtungen durchbrannten. Der Grund für diese Mängel lag darin, dass die Zylinderkopfanschlüsse aus Dilavar langsamer abkühlten als die Zylinder und Zylinderköpfe aus Aluminium, was zu einer geringeren Vorspannung der Zylinderkopfdichtung führte. Dem begegnete Porsche, indem es den wassergekühlten Zylinderkopf und die luftgekühlten (später wassergekühlten) Zylinder des 956 im Elektronenstrahlverfahren zusammenschweißte. Diese Konstruktion stellte wiederum erhöhte Anforderungen an das Honen der Nikasil-beschichteten Zylinder, da das Honwerkzeug ohne Unrundheit zum Brennraum auskommen musste. Allerdings wurde dieser Prozess damals problemlos gemeistert.

Zwei obenliegende, zahnradgetriebene Nockenwellen

Beim Motor des Typs 935/76 diente das Nockenwellengehäuse als überlappendes Bauteil der Zylinderköpfe – dies galt auch für den allerersten „Mezger“-Motor im 911. Gleiches galt für die Zwischenwelle für den Nockenwellenantrieb, mit der Um den konstruktionsbedingten Zylinderversatz des Boxermotors zu berücksichtigen, wurden vorne und hinten zwei Gänge platziert. Allerdings hatte der Rennmotor jeweils zwei obenliegende Nockenwellen; Auch diese wurden nicht über Ketten, sondern über ein sehr präzises Zahnradgetriebe angetrieben. Auf der Auslassseite der Zylinderköpfe fielen die großflächigen Wasserrohrführungen zu den Zylinderköpfen direkt an den Auslasskanälen auf, die einer extrem hohen thermischen Belastung ausgesetzt waren. Bemerkenswert waren die getrennten und damit völlig autarken Kühlkreisläufe für die linke und rechte Motorseite mit jeweils eigener Kühlwasserpumpe.

Während alle luftgekühlten Serienmotoren des 911 über eine obenliegende Nockenwelle pro Zylinderbank und eine zugehörige Ventilbetätigung über Kipphebel verfügten, verfügten die Gruppe-C-Rennmotoren des 956/962 über eine direkte Ventilbetätigung über Stößel. Das Ventilspiel selbst wurde über obenliegende Shims eingestellt. Mit dem Supersportwagen 959 kam diese Art der Ventilbetätigung erstmals in einem Porsche-Serienfahrzeug auf 911-Basis zum Einsatz.

Bei diesem Motortyp war eine sorgfältige Montage unerlässlich. Dies betraf insbesondere das Zahnflankenspiel innerhalb der Getriebekaskade für den Nockenwellenantrieb. Ein zu geringes Spiel würde hier zu Lager- und Zahnflankenschäden führen, während ein zu großes Spiel zu erhöhten Laufgeräuschen und ungenauen Steuerzeiten – und damit zu negativen Auswirkungen auf Leistung und Haltbarkeit – führen würde.

Wie bei Rennmotoren üblich, wurden die Brennräume vermessen. Mit dieser Messung wurden die Brennkammervolumina und damit die Verdichtungsverhältnisse kontrolliert. Für optimale Leistung und bestmögliches Laufverhalten mussten die Werte auf allen Zylindern identisch sein. Diese Messung diente auch dazu, zu hohe Verdichtungsverhältnisse auszuschließen, die sich fatal auf einen Turbomotor auswirken könnten.

Zahlreiche Komponenten, wie die Radhäuser des Nockenwellenantriebs, die beiden Magnesium-Ölspülpumpen für die Biturbolader und die Zylinderkopfsauganlage, jeweils angetrieben von den Auslassnockenwellen, oder das neunflügelige Lüfterrad aus Kohlefaserlaminat, zeugte auch von der konsequenten Leichtbauweise des Motors.

Von der mechanischen zur elektronischen Kraftstoffeinspritzung

Der Motor des Typs 935/76 verfügte über eine mechanische Kraftstoffeinspritzung von Kugelfischer. „Allerdings haben wir die Bosch Motronic MS2 bereits Ende 1982 bei Testfahrten bei Paul Ricard zum ersten Mal eingesetzt“, erinnert sich Hans Eckert, der ab 1976 in der Porsche-Motorsportabteilung arbeitete und für die Karosseriekontrolle verantwortlich war System der Gruppe-C-Wagen. Außerdem war er 1983/84 Chefmechaniker von Stefan Bellof und 1986/87 von Hans-Joachim Stuck. Die Bosch Motronic MS2 kam erstmals im September 1982 im freien Training zum 1.000-km-Rennen von Spa-Francorchamps in dem heute als Typ 935/79 bezeichneten Motor zum Einsatz. Der nächste Einsatz des neuen Kraftstoffeinspritzsystems erfolgte beim 1.000-km-Rennen von Monza am 10. April 1983.

Bereits 1979 begann Porsche im Rahmen des Indycar-Projekts mit der Bosch-Motorsteuerung Motronic zu arbeiten und nutzte ein ähnliches System, das 1981 im 924 GTP Le Mans fast serienreif war. Als Porsche die Motronic im 956 anwendete Mit tatkräftiger Unterstützung von Bosch entwickelte Bosch ein Datenerfassungssystem mit dem Ziel einer perfekten Motorabstimmung. Dieses System könnte Werte wie Motordrehzahl, Ladedruck, Drosselklappenstellung und Gaspedalstellung als Grundlage für die Programmierung der Zünd- und Kraftstoffeinspritzkennfelder aufzeichnen.

Die Erstellung und Änderung der Karten war zunächst sehr zeitaufwändig. Es basierte auf einem Hexadezimalcode, der auf einem Computer erstellt und dann auf einem Chip gespeichert werden musste. Dieser Chip wurde dann in das Motronic-Steuergerät eingebaut.

Der ganze Aufwand hat sich jedoch gelohnt. Die Motronic verbesserte nicht nur die Kraftstoffeffizienz, was besonders in der Gruppe C wichtig war, sondern sorgte auch für mehr Leistung. In den Folgejahren machte die Motronic 1.7 mit der Entwicklung der Klopfregelung und der Möglichkeit zweier unterschiedlicher, vom Fahrer aktivierbarer Kennfelder einen großen Schritt nach vorn.

Renngetriebe nach dem Vorbild des 911 (930) Turbo

Das Getriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang basierte teilweise auf dem Getriebe des 911 (930) Turbo und war für ein maximales Drehmoment von mehr als 800 Nm ausgelegt. Wie das Standardgetriebe verfügte es über schrägverzahnte Zahnradpaare. Porsche setzte auf Leichtbau in Form eines Magnesiumgehäuses und aus massivem Titan gefrästen Hinterachs-Antriebswellenflanschen.

Die Kraftübertragung, die mit einer separaten Getriebeölkühlung ausgestattet war, war in drei Gehäuseteile unterteilt: Das Kupplungsgehäuse, das „Ochsenhorn“, war ein großes Magnesiumbauteil am Fahrzeug, das gleichzeitig als Träger für die Hinterradaufhängung diente . Im Mittelteil befand sich der Hinterachsantrieb mit Sperrdifferenzial. Es hatte eine 100-prozentige Sperrwirkung mit starrem Durchtrieb. Beim 956 bestand das Differenzialgehäuse aus leichtem Magnesium, während es beim 962 C aus Stabilitätsgründen aus Aluminium gegossen wurde. Im hinteren Teil schließlich befand sich das Getriebe, mit einer Eingangswelle oben und der Ausgangswelle unten.

Wie beim Motor war es auch bei der Montage des Getriebes von größter Bedeutung, dass die Mechaniker größtmögliche Sorgfalt walten ließen. Nach dem Anziehen der Muttern der An- und Abtriebswelle mussten insbesondere die Schaltgabeln mithilfe eines Verstellgehäuses sehr feinfühlig und präzise eingestellt werden, um eine optimale Schaltbarkeit während der Fahrt zu gewährleisten.

Porsches Doppelkupplungsgetriebe PDK

Bereits Ende der 1960er-Jahre arbeitete Porsche an der Entwicklung eines Doppelkupplungsgetriebes mit dem Ziel, Gangwechsel nahezu ohne Unterbrechung der Leistungsabgabe des Motors durchführen zu können. Da die für die einwandfreie Funktion eines solchen Getriebes grundsätzlich notwendige Steuerelektronik zu diesem Zeitpunkt noch nicht verfügbar war, funktionierte dieses System – wie auch das erste PDK, das Porsche für den 956 entwickelte – noch rein mechanisch „Das war eine kaum realisierbare Option. Das System funktionierte teilweise sehr unregelmäßig und bereitete den Fahrern einige unangenehme Überraschungen“, erinnert sich Singer. Daher fiel schnell die Entscheidung, auf eine elektronisch-hydraulische Steuerung umzusteigen.

Das PDK arbeitete mit zwei Kupplungen, die abwechselnd über zwei separate Antriebswellen die Kraftverbindung zum Motor herstellten. Allerdings war Jochen Mass bei Vergleichstestfahrten mit dem 956 in Paul Ricard im März 1984 mit dem PDK immer noch 2,3 Sekunden pro Runde langsamer als mit dem Schaltgetriebe. Zwei Jahre später verlor Hans-Joachim Stuck mit dem PDK immer noch 1,4 Sekunden. Wie sich 1986 bei den Vortests für Le Mans zeigte, verlor das PDK auch bei der Höchstgeschwindigkeit. Leistungsmessungen auf dem Prüfstand ergaben schließlich, dass das PDK im hohen Drehzahlbereich rund 20 PS verbraucht. Auch das PDK war sehr arbeitsintensiv. Ein Zeitzeuge erinnert sich noch gut daran: „Wir mussten jeden Tag das Getriebe ein- und ausbauen.“

Ein Jahr später, 1987, war es dann endlich soweit. Mittlerweile wurde das PDK sowohl im Bereich der hydraulischen Steuerung als auch der Elektronik überarbeitet und die Verlustleistung betrug nur noch 2,6 PS. Nun konnte Hans-Joachim Stuck bei Tests in Paul Ricard 0,7 Sekunden schneller fahren als mit dem Schaltgetriebe, und auch bei der Höchstgeschwindigkeit lag der 962 C mit PDK jetzt vor seinem Pendant mit konventionellem Getriebe. Das Getriebegehäuse bestand nun aus leichtem Magnesium statt aus Aluminium. Mit den Supercup-Siegen von Hans-Joachim Stuck in den Jahren 1986 und 1987 stellte die PDK ihre Kampfkraft im Rennsport unter Beweis.

Motoren für die IMSA GTP

Laut Reglement durften in der amerikanischen IMSA-GTP-Serie nur Motoren eingesetzt werden, die auf denen von Serienfahrzeugen basierten. Aus diesem Grund konnte der 962 im IMSA-Wettbewerb keine wassergekühlten Zylinder und Zylinderköpfe verwenden, da Porsche noch kein Serienauto mit entsprechendem Motor im Programm hatte. Basierend auf dem Motor des 911 (930) Turbo entstand so ein luftgekühlter Motor mit einem einzigen Turbolader, ein Aggregat, das eng mit dem Motor des Porsche 934 verwandt war. Dieser Motor vom Typ 962/70 hatte einen Hubraum von 2.869 ccm und war die Antriebsquelle des Porsche 962 für IMSA-GTP-Rennen im Jahr 1984. Angetrieben von einem KKK-Turbolader vom Typ K36 leistete der Motor 680 PS bei 8.200 U/min und ein maximales Drehmoment von 660 Nm. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgte durch die Bosch Motronic MS2.

Während sich dieser Motor im Renneinsatz als effizient erwies, war er für die Zukunft nicht leistungsstark genug. Da das IMSA-GTP-Reglement jedoch keine Verbrauchsgrenze wie in der Gruppe C vorsah und zudem einen Kraftstofftank mit 120 statt 100 Litern Fassungsvermögen zuließ, erhöhte Porsche den Hubraum des Motors auf 3.164 cm³. Mit 720 PS bei 7.300 U/min und 830 Nm Drehmoment erwies sich der zwischen 1985 und 1987 eingesetzte Motor vom Typ 962/71 als deutlich leistungsstärker.

Als die IMSA 1987 den Hubraum für Turbomotoren der GTP-Klasse auf drei Liter begrenzte und zusätzlich eine Drossel vorschrieb, reagierte Porsche mit dem Motor Typ 962/72, der über einen Hubraum von 2.994 cm³ verfügte. Ausgestattet mit einem KKK-Turbolader vom Typ K32 entwickelte der Motor eine Höchstleistung von 695 PS bei 8.200 U/min und ein maximales Drehmoment von 710 Nm. Der kleinere Turbolader sorgte neben einer erhöhten Grundverdichtung für ein verbessertes Fahrverhalten und ein spontaneres Ansprechverhalten.

Ende der 1980er-Jahre bekamen der 962 C und der 962 für IMSA GTP massive Konkurrenz durch Neuwagen anderer Hersteller. Da der 962 dann aber auch einen wassergekühlten Motor in IMSA GTP zuließ, entstand die letzte Entwicklungsstufe des Gruppe-C-Motors in Form des Motors Typ 935/86, der von 1989 bis 1994 eingesetzt wurde. Ausgestattet mit dem Bosch Motronic 1.7, der Motor war vollständig wassergekühlt, hatte zwei obenliegende Nockenwellen für jede Zylinderbank und einen Hubraum von 3164 cm³. Angetrieben von zwei KKK-Turboladern vom Typ K26 leistete er 740 PS bei 8.200 U/min und 715 Nm Drehmoment.

Vielen Dank an die Teams von Porsche Motorsport, Porsche Heritage und dem Porsche Museum.

Markiert mit: Graham Goodwin

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