H 918 σχεδιάστηκε ως ένα σούπερ σπορ αυτοκίνητο, αποτελώντας το "άξιο" διάδοχο της Carrera GT. Έτσι, ο πρώτος στόχος ήταν προφανής: βελτίωση, για ακόμα μία φορά, των επιδόσεων της Carrera GT. Με βάση τα όσα γνωρίζουμε έως σήμερα, η 918 Spyder θα είναι σημαντικά ταχύτερη, από πλευράς τόσο επιτάχυνσης όσο και επιδόσεων στην πίστα, με τιμές που δεν αφήνουν περιθώρια για αμφιβολίες: λιγότερα από 3 δευτερόλεπτα για την επιτάχυνση 0 - 100 χλμ./ώρα (Carrera GT: 3,9 δευτερόλεπτα) και λιγότερα από 7:22 λεπτά στο Nordschleife του Nurburgring (Carrera GT: 7:32 λεπτά). Η μοναδικότητα, πάντως, της 918 Spyder αναδεικνύεται καλύτερα από το συνδυασμό εξαιρετικών επιδόσεων και ενός επιπέδου αποδοτικότητας που ποτέ δεν έχει υπάρξει σε σούπερ σπορ αυτοκίνητο. Οι τιμές της κατανάλωσης καυσίμου, με τρία λίτρα ανά 100 χιλιόμετρα, και η αυτονομία της ηλεκτροκίνησης που υπερβαίνει τα 25 χιλιόμετρα είναι κυριολεκτικά πρωτοφανείς.
Από την άνετη οδήγηση, στην ετοιμότητα της αγωνιστικής πίστας: πέντε προγράμματα λειτουργίας για τρεις κινητήρες
Στην καρδιά της φιλοσοφίας της 918 Spyder βρίσκεται η διανομή της ισχύος πρόωσης από τρεις μονάδες ισχύος, η συνεργασία των οποίων ελέγχεται από ένα έξυπνο σύστημα διαχείρισης που χρησιμοποιεί πέντε προεπιλεγόμενα προγράμματα λειτουργίας. Αυτή η στρατηγική λειτουργίας αποτελεί βασικό πλεονέκτημα της 918 Spyder. Λαμβάνει υπ' όψιν με τον καλύτερο δυνατό τρόπο τις διαφορετικές απαιτήσεις που προκύπτουν ανάμεσα στην οδήγηση που εστιάζει στην αποδοτικότητα και στην οδήγηση με μέγιστες επιδόσεις. Προκειμένου να αξιοποιηθούν οι διαφορετικές αυτές προσεγγίσεις στο μέγιστο βαθμό, οι υπεύθυνοι εξέλιξης της Porsche ρύθμισαν συνολικά πέντε προγράμματα λειτουργίας, τα οποία ενεργοποιούνται από ένα "διακόπτη χαρτογράφησης" στο τιμόνι, όπως ακριβώς στα αγωνιστικά σπορ αυτοκίνητα.
Ήσυχη και κομψή: πρόγραμμα λειτουργίας "E-Power"
Όταν το όχημα τίθεται σε λειτουργία, προεπιλεγμένο πρόγραμμα είναι το "E-Power", εφόσον η μπαταρία είναι φορτισμένη επαρκώς. Σε ιδανικές συνθήκες, η 918 Spyder μπορεί να καλύψει περισσότερα από 25 χιλιόμετρα αποκλειστικά με ηλεκτρικό ρεύμα. Στο πρόγραμμα λειτουργίας αυτό, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται μόνο όταν χρειάζεται: η μέγιστη ισχύς του κινητήρα είναι διαθέσιμη στη στιγμή, μέσω της λειτουργίας kick -down. Εάν η φόρτιση της μπαταρίας μειωθεί κάτω από μια καθορισμένη ελάχιστη τιμή, ενεργοποιείται αυτόματα η υβριδική λειτουργία.
Αποδοτική και άνετη: πρόγραμμα λειτουργίας "hybrid"
Στο υβριδικό πρόγραμμα λειτουργίας, οι ηλεκτροκινητήρες και ο κινητήρας εσωτερικής καύσης συνεργάζονται με το επίκεντρο της συνεργασίας αυτής να βρίσκεται στη μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας και στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης καυσίμου. Η χρήση των επιμέρους συστημάτων κίνησης προσαρμόζεται ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης και τις επιδόσεις που επιθυμεί ο οδηγός. Το υβριδικό πρόγραμμα χρησιμοποιείται συνήθως για συγκρατημένη οδήγηση, με έμφαση στη μείωση της κατανάλωσης, για παράδειγμα κατά την κίνηση μέσα σε πόλη.
Σπορ και δυναμική: πρόγραμμα λειτουργίας "Sport Hybrid"
Σε περισσότερο δυναμικές συνθήκες, η 918 Spyder επιλέγει για τους κινητήρες της το πρόγραμμα λειτουργίας "Sport Hybrid". Με το πρόγραμμα αυτό, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης λειτουργεί συνεχώς και παρέχει την κύρια δύναμη πρόωσης. Επιπλέον, οι ηλεκτροκινητήρες ενισχύουν τη λειτουργία με ηλεκτρικό ρεύμα όταν ο οδηγός απαιτεί μεγαλύτερη απόδοση ή όταν υπάρχει περιθώριο βελτιστοποίησης του σημείου λειτουργίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης για μεγαλύτερη αποδοτικότητα. Αυτό το πρόγραμμα λειτουργίας εστιάζει κυρίως στις επιδόσεις και το σπορ στυλ οδήγησης.
Για γρήγορους γύρους: πρόγραμμα λειτουργίας "Race Hybrid"
Το "Race Hybrid" είναι το πρόγραμμα λειτουργίας για τις υψηλότερες δυνατές επιδόσεις και για ιδιαίτερα σπορ οδήγησης. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται κυρίως υπό υψηλό φορτίο, φορτίζοντας παράλληλα την μπαταρία όταν ο οδηγός δεν αξιοποιεί τη μέγιστη απόδοση. Οι ηλεκτροκινητήρες παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη όταν χρειάζεται, ενισχύοντας τη λειτουργία όταν ο οδηγός απαιτεί ακόμα μεγαλύτερη ισχύ. Χρησιμοποιούνται δε έως το μέγιστο όριο απόδοσης ισχύος, προκειμένου να παρέχουν τις καλύτερες δυνατές επιδόσεις στην αγωνιστική πίστα. Σε αυτό το πρόγραμμα λειτουργίας, η φόρτιση της μπαταρίας δεν διατηρείται σταθερή, αλλά κυμαίνεται σε ολόκληρο το φάσμα της φόρτισης. Σε αντίθεση με το πρόγραμμα λειτουργίας "Sport Hybrid", οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν για ένα μικρό χρονικό διάστημα στα μέγιστα όρια απόδοσης ισχύος, εξασφαλίζοντας έτσι καλύτερη πλήρωση. Αυτή η αυξημένη απόδοση εξισορροπείται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ο οποίος φορτίζει την μπαταρία με μεγαλύτερη ισχύ.
Για την pole position: κουμπί "Hot Lap"
Το κουμπί "Hot Lap" στο κέντρο του διακόπτη χαρτογράφησης του κινητήρα απελευθερώνει τα τελευταία αποθέματα της 918 Spyder και μπορεί να ενεργοποιηθεί μόνο με επιλεγμένο το πρόγραμμα λειτουργίας "Race Hybrid". Όπως γίνεται και στους γύρους κατάταξης, η μπαταρία ώσης ωθεί στα μέγιστα όρια απόδοσης ισχύος, για τους τελευταίους γύρους. Στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιείται το σύνολο της διαθέσιμης ενέργειας της μπαταρίας.
Κύρια πηγή πρόωσης: ο αγωνιστικός οκτακύλινδρος κινητήρας
Η κύρια πηγή πρόωσης είναι ο οκτακύλινδρος κινητήρας των 4,6 λίτρων που αποδίδει περισσότερους από 570 ίππους και προέρχεται απευθείας από τη μονάδα ισχύος της επιτυχημένης RS Spyder. Αυτός είναι και ο λόγος που αναπτύσσει μέχρι και 9.000 σ.α.λ. Όπως και ο αγωνιστικός κινητήρας της RS Spyder, διαθέτει σύστημα λίπανσης ξηρού κάρτερ με ξεχωριστό κάρτερ και απαγωγή λαδιού. Για λόγους εξοικονόμησης βάρους, οι τέσσερις αντλίες απαγωγής είναι κατασκευασμένες από πλαστικό. Άλλες παρεμβάσεις που επέβαλε ο σχεδιασμός εκτεταμένης μείωσης του βάρους είναι, για παράδειγμα, οι μπιέλες από τιτάνιο, το λεπτό τοίχωμα χαμηλής πίεσης του στροφαλοθαλάμου και των κυλινδροκεφαλών, ο υψηλής αντοχής και μειωμένου βάρους χαλύβδινος στρόφαλος και το σύστημα εξαγωγής από κράμα χάλυβα με τα ιδιαίτερα λεπτά τοιχώματα. Ως αποτέλεσμα αυτών των λύσεων βελτιστοποίησης του βάρους και των επιδόσεων, η ισχύς ανά λίτρο αγγίζει τους 125 ίππους, είναι δηλαδή σημαντικά μεγαλύτερη από αυτήν της Carrera GT (106 ίπποι/λίτρο) και πραγματικά εξαιρετική για ατμοσφαιρικό κινητήρα.
Μοναδική κληρονομιά από την αγωνιστική αυτοκίνηση: Top Pipes (απολήξεις εξάτμισης τοποθετημένες ψηλά)
Η 918 Spyder μιλάει στις αισθήσεις όχι μόνο με τις επιδόσεις, αλλά και με τον ήχο του κινητήρα της. Aυτό οφείλεται πάνω απ' όλα στις απολήξεις της εξάτμισης που είναι τοποθετημένες ψηλά, τις λεγόμενες top pipes: οι απολήξεις αυτές καταλήγουν στην πάνω πλευρά του πίσω μέρους, ακριβώς πάνω από τον κινητήρα. Κανένα άλλο όχημα παραγωγής δεν έχει να επιδείξει μια τέτοια λύση. Το μεγαλύτερο όφελος που προκύπτει από τις απολήξεις "top pipe" είναι οι εξαιρετικά μικρές αποστάσεις, καθώς τα καυτά καυσαέρια εξάγονται από τον κινητήρα μέσω της συντομότερης απευθείας διαδρομής και η αντίθλιψή τους παραμένει χαμηλή. Ο σχεδιασμός αυτός απαιτεί μια νέα λύση θερμοδυναμικής διοχέτευσης του αέρα. Στον κινητήρα HSI η θερμή πλευρά βρίσκεται μέσα στο V των κυλίνδρων, ενώ οι αυλοί εισαγωγής είναι τοποθετημένοι εξωτερικά. Προκύπτει και ένα ακόμα όφελος: η θερμοκρασία στο χώρο του κινητήρα διατηρείται χαμηλότερη όπου αυτό βοηθά ιδιαίτερα την υβριδική μπαταρία ιόντων λιθίου, της οποίας η απόδοση βελτιστοποιείται σε θερμοκρασίες μεταξύ 20 και 40 βαθμών Κελσίου. Έτσι απαιτείται λιγότερη ενέργεια για την ενεργή ψύξη της μπαταρίας.
Παράλληλα με το σύστημα κίνησης: η υβριδική μονάδα
Ο κινητήρας V8 συνδέεται με την υβριδική μονάδα, αφού η 918 Spyder διαθέτει παράλληλη υβριδική κίνηση, όπως και τα τρέχοντα υβριδικά μοντέλα της Porsche. Η υβριδική μονάδα ουσιαστικά αποτελείται από έναν ηλεκτροκινητήρα 90 kW και έναν αποζεύκτη που εξασφαλίζει τη σύνδεση με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ως αποτέλεσμα της παράλληλης αυτής διάταξης, στην 918 Spyder η κίνηση μπορεί να μεταδίδεται στον πίσω άξονα τόσο ξεχωριστά από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης ή τον ηλεκτροκινητήρα, όσο και από τις δύο μονάδες ταυτόχρονα. Όπως σε όλα τα σούπερ σπορ αυτοκίνητα της Porsche, η μονάδα ισχύος στην 918 Spyder είναι τοποθετημένη μπροστά από τον πίσω άξονα, χωρίς να υπάρχει άμεση μηχανική σύνδεση με τον μπροστινό άξονα.
Τοποθέτηση με περιστροφή, για χαμηλό κέντρο βάρους: κιβώτιο ταχυτήτων Doppelkupplungsgetriebe (PDK)
Τη μετάδοση ισχύος στον πίσω άξονα αναλαμβάνει το επτατάχυτο κιβώτιο Doppelkupplungsgetriebe (PDK). Το υψηλών επιδόσεων αυτό σύστημα μετάδοσης που βασίζεται στο PDK της 911 Turbo ανασχεδιάστηκε πλήρως για την 918 Spyder και βελτιώθηκε ακόμα περισσότερο ώστε να προσφέρει υψηλές επιδόσεις. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η θέση τοποθέτησης και κατά συνέπεια, το κέντρο βάρους ολόκληρου του οχήματος θα διατηρηθούν χαμηλά, το σασμάν τοποθετήθηκε με το πάνω του μέρος γυρισμένο, δηλαδή με περιστροφή του κατά 180 μοίρες ως προς το διαμήκη του άξονα, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τη διθέσια Boxster που διαθέτει τον κινητήρα στο κέντρο. Εάν δεν απαιτείται δύναμη πρόωσης στον πίσω άξονα, οι δύο κινητήρες μπορούν να αποσυνδέονται, καθώς ανοίγουν τόσο ο αποζεύκτης, όσο και οι συμπλέκτες του κιβωτίου PDK και αυτή είναι η λύση που προσφέρει τη χαρακτηριστική "ελεύθερη κύλιση" του υβριδικού συστήματος της Porsche, με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης σβηστό.
Ανεξάρτητη τετρακίνηση: μπροστινός άξονας με ηλεκτροκινητήρα
Στον μπροστινό άξονα υπάρχει ένας ανεξάρτητος ηλεκτροκινητήρας απόδοσης περίπου 80 kW. Η μπροστινή ηλεκτρική μονάδα κίνησης κινεί τους τροχούς με μια σταθερή αναλογία. Ένας αποζεύκτης εξασφαλίζει τη δυνατότητα αποσύνδεσης του ηλεκτροκινητήρα σε υψηλές ταχύτητες, ώστε να αποτρέπεται η λειτουργία του σε υπερβολικά υψηλές στροφές. Η ροπή κίνησης ελέγχεται ανεξάρτητα σε κάθε άξονα. Έτσι προκύπτει μια ιδιαίτερα "ζωντανή" τετρακίνηση, η οποία προσφέρει μεγάλα περιθώρια πρόσφυσης και δυναμικών χαρακτηριστικών οδήγησης.
Μπαταρία ιόντων λιθίου με σύστημα φόρτισης που συνδέεται σε πρίζα
Η ηλεκτρική ενέργεια για τους ηλεκτροκινητήρες αποθηκεύεται σε μια υδρόψυκτη μπαταρία ιόντων λιθίου, η οποία αποτελείται από 312 ξεχωριστά στοιχεία που αποθηκεύουν περίπου επτά κιλοβατώρες ρεύματος. Η μπαταρία της 918 Spyder είναι σχεδιασμένη με χαρακτηριστικά επιδόσεων, τόσο στη φόρτιση όσο και στην ισχύ της, προκειμένου να καλύπτει τις ειδικές απαιτήσεις του ηλεκτροκινητήρα. Η χωρητικότητα και η διάρκεια ζωής της εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, όπως οι συνθήκες θερμότητας. Γι' αυτό και είναι υδρόψυκτη, διαθέτοντας ξεχωριστό κύκλωμα ψύξης.
Για την παροχή ενέργειας στην μπαταρία, η Porsche εξέλιξε ένα νέο σύστημα με διασύνδεση φόρτισης σε πρίζα και αυξημένες δυνατότητες ανάκτησης. Η διασύνδεση αυτή, η οποία βρίσκεται στην κολόνα Β, στην πλευρά του συνοδηγού, επιτρέπει την απευθείας σύνδεση της μπαταρίας σε πρίζα οικιακού ρεύματος και τη φόρτισή της από εκεί και ακολουθεί τις προδιαγραφές της κάθε χώρας. Ο φορτιστής βρίσκεται κοντά στην μπαταρία ώσης. Μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα της κεντρικής παροχής σε συνεχές, με μέγιστη απόδοση φόρτισης 3,6 kW. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το συνοδευτικό καλώδιο φόρτισης, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί σε τέσσερις ώρες από πρίζα 10Α προδιαγραφών Γερμανίας στο κεντρικό δίκτυο 230V της χώρας αυτής. Ο βασικός εξοπλισμός της 918 Spyder περιλαμβάνει και έναν συμπαγών διαστάσεων σταθμό φόρτισης, ο οποίος μπορεί να εγκατασταθεί μόνιμα στο γκαράζ του οδηγού και επιτρέπει τη γρήγορη και εύκολη φόρτιση σε περίπου δύο ώρες, ανεξάρτητα από τις συνθήκες της περιοχής.
Τριπλάσια ανάκτηση ενέργειας: το σύστημα ανάκτησης
Για τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του οχήματος σε ηλεκτρικό ρεύμα κατά το φρενάρισμα με τρόπο σημαντικά αποδοτικότερο από τον σημερινό, οι υπεύθυνοι εξέλιξης της Porsche δημιούργησαν μια νέα γενιά συστήματος ανάκτησης. Το σύγχρονο υβριδικό σύστημα της Porsche ανακτά ενέργεια πέδησης με επιβράδυνση έως και κατά 0,15 g., ποσότητα που αντιστοιχεί σε πάτημα του πεντάλ φρένου με δύναμη περίπου 1,5 kg. Η 918 Spyder μπορεί να ανακτά έως και 0,5 g, δηλαδή περίπου 11 kg δύναμης στο πεντάλ, τιμή που είναι παραπάνω από τριπλάσια. Μπορεί επίσης να φρενάρει και με τους δύο ηλεκτροκινητήρες, ανακτώντας έτσι ενέργεια για την μπαταρία έλξης. Στο βασικό της εξοπλισμό, η 918 Spyder διαθέτει κεραμικά φρένα PCCB.
Μονοκόκ αμάξωμα από πλαστικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα (CFRP) που υποστηρίζει τον ελαφρύ σχεδιασμό με χαμηλό κέντρο βάρους
Παρά το μεγάλο βάρος των εξαρτημάτων του ηλεκτροκινητήρα, η 918 Spyder είναι ένα μοντέλο με ελαφρύ σχεδιασμό. Η φέρουσα δομή του αμαξώματός της, είναι τύπου μονοκόκ και είναι κατασκευασμένη από πλαστικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα (CFRP). Η λύση αυτή παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του βάρους χωρίς φορτίο, το οποίο δεν ξεπερνά τα 1.700 kg, τιμή εξαιρετικά χαμηλή για υβριδικό όχημα αυτής της κατηγορίας επιδόσεων. Ένα σύστημα ρυθμιζόμενων αεροδυναμικών στοιχείων εξασφαλίζει μοναδικά, πλήρως προσαρμοζόμενα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά που αντισταθμίζουν αυτόματα τη βέλτιστη αποδοτικότητα και τη μέγιστη αρνητική άντωση.
Τα εξαρτήματα του συστήματος κίνησης και όλα τα εξαρτήματα με βάρος άνω των 60 kg είναι τοποθετημένα μέσα στο όχημα, όσο πιο χαμηλά και όσο πιο κεντρικά γίνεται. Το αποτέλεσμα είναι μια ελαφρώς ανισομερής κατανομή του φορτίου στους άξονες (57% πίσω, 43% μπροστά) με εξαιρετικά χαμηλό κέντρο βάρους, χαρακτηριστικά που είναι ιδανικά για δυναμική οδήγηση. Η τοποθέτηση της μπαταρίας ώσης κεντρικά και χαμηλά, ακριβώς πίσω από τον οδηγό, όχι μόνο συμβάλλει στη συγκέντρωση των μαζών και το χαμήλωμα του κέντρου βάρους, αλλά εξασφαλίζει και τις καλύτερες δυνατές συνθήκες θερμοκρασίας για τη βέλτιστη λειτουργία της μπαταρίας.
Πλαίσιο με γονίδια αγωνιστικού αυτοκινήτου και διεύθυνση στον πίσω άξονα
Η ανάρτηση με πολλαπλούς συνδέσμους της 918 Spyder είναι αγωνιστικών προδιαγραφών και συμπληρώνεται από πρόσθετα συστήματα, όπως η προσαρμοζόμενη ανάρτηση PASM και το σύστημα διεύθυνσης στον πίσω άξονα. Το τελευταίο ουσιαστικά αποτελείται από ένα ηλεκτρομηχανικό σύστημα προσαρμογής σε καθέναν από τους πίσω τροχούς. Η προσαρμογή γίνεται ανάλογα με την ταχύτητα και υλοποιείται με στρίψιμο των τροχών κατά μερικές μοίρες προς κάθε κατεύθυνση. Έτσι, οι πίσω τροχοί μπορούν να στρίβουν προς την ίδια ή την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με τους μπροστινούς. Σε χαμηλές ταχύτητες, το σύστημα στρίβει τους πίσω τροχούς προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με τους μπροστινούς. Έτσι, το όχημα στρίβει ακόμα πιο άμεσα, πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ μειώνεται και ο κύκλος στροφής. Στις υψηλότερες ταχύτητες, το σύστημα στρίβει τους πίσω τροχούς προς την ίδια κατεύθυνση σε σχέση με τους μπροστινούς. Έτσι, το όχημα ανταποκρίνεται άμεσα στη γρήγορη αλλαγή λωρίδας και το κράτημα είναι πολύ πιο ασφαλές και σταθερό.
