Vad kan en förbränningsmotor ha?

När det kommer till Koenigsegg verkar allt komma från en annan planet. Den nya modellen av det svenska märket som heter Gemera skiljer sig inte från denna formulering – en fyrsitsig GT-modell med hybriddrift, systemeffekt på 1700 hk, en toppfart på 400 km/h och acceleration till 100 km/h i 1,9. sekunder. Även om superbilar inte längre är så sällsynta i den moderna världen, har Gemera fortfarande vissa särdrag. Och den mest utmärkande av dessa egenskaper är bilens motor.

Koenigsegg kallar det för den lilla vänliga jätten, eller TNG för kort. Och det finns en anledning - TFG har ett slagvolym på två liter, tre cylindrar (!), två turboladdare och 600 hk. på 300 hk per liter uppnår denna enhet den maximala effekt som någonsin erbjudits av en produktionsmotor. Företaget hävdar att tekniskt sett är TFG "före alla andra trecylindriga motorer på marknaden idag." Faktum är att de har helt rätt – nästa trecylindriga motor är de 268 hk som Toyota använder i GR Yaris.

Den mest ovanliga tekniken i TFG är det kamlösa ventiltidssystemet. Istället använder motorn ett system utvecklat av Koenigseggs dotterbolag Freevalve, med pneumatiska ställdon för varje ventil.

Faktum är att den "vänliga lilla jätten" designades specifikt för Gemera. Det svenska företaget ville skapa något kompakt, lätt men kraftfullt. Dessutom har den övergripande drivkonstruktionsfilosofin förändrats och till skillnad från Gegera Regera-hybrid kommer det mesta av kraften från elmotorerna. Förbränningsmotorn har ytterligare bidrag till att driva och ladda batterierna.

De tänkte mycket innan de bestämde sig för att bygga en trecylindrig motor i Königsegg. Ett sådant beslut kommer dock inte att tas otvetydigt i ett exklusivt fordon. Icke desto mindre råder sökandet efter sådana egenskaper som kompakthet och lätthet och leder till skapandet av den mest extrema motorn i världen, i termer av inte bara litern, utan också "cylindern".

Motorkonfigurationen har dock ganska stora cylindrar och låter ganska catchy, med den typiska lågfrekventa klangen för trecylindriga motorer, men mycket mer andig. Christian von Koenigsegg, grundaren av företaget, sa om honom: "Föreställ dig en Harley, men med en annan cylinder." Även om den har ett ganska stort hål på 95 mm och ett slag på 93,5 mm, älskar TFG höga varv. Dess maximala effekt nås vid 7500 rpm och varvräknarens röda zon startar vid 8500 rpm. Här består alkemin av dyra material som ger lätthet (hastighet) och styrka (högt tryck i förbränningsprocessen). Därför åtföljs höga hastigheter av ett otroligt vridmoment på 600 Nm.

Kaskad turboladdning

Svaret på frågan om exakt hur två turboladdare kan kopplas i en trecylindrig konfiguration är kaskaden. Ett liknande system använde den ikoniska Porsche 80 på 959-talet, som har likheter då två trecylindriga motorer är fyllda med en liten och en stor turboladdare. TFG har dock en ny tolkning i ämnet. Var och en av motorcylindrarna har två avgasventiler, varav en ansvarar för att fylla den lilla turboladdaren och den andra för den stora turboladdaren. Vid låga varv och belastningar öppnar bara de tre ventilerna som matar gaser till den lilla turboladdaren. Vid 3000 rpm börjar de andra ventilerna att öppnas, vilket leder gaserna in i den stora turboladdaren. Motorn är dock så högteknologisk att den när det gäller dess parametrar, även i den "atmosfäriska" versionen, kan nå 280 hk. Anledningen ligger i samma Freevalve-ventilteknologi. En av anledningarna till att en 2000 cc motor CM har tre cylindrar, är det faktum att en tre-cylindrig motor är mer effektiv när det gäller turboladdning, eftersom det inte finns någon ömsesidig dämpning av gaspulseringar, som i en fyrcylindrig motor.

Och pneumatiska öppningsventiler

Tack vare Freevalve-systemet rör sig varje ventil individuellt. Den kan öppnas oberoende med en specifik varaktighet, startmoment och slag. Vid låg belastning öppnas endast en, vilket möjliggör högre luftflöde och bättre bränsleblandning. Tack vare möjligheten att exakt styra var och en av ventilerna, finns det inget behov av en gasspjällsventil, och var och en av cylindrarna kan stängas av vid behov (i dellastlägen). Flexibiliteten i driften gör att TFG kan byta från konventionell Otto- till Miller-drift med ökad arbetscykel och högre effektivitet. Och detta är inte det mest imponerande - med hjälp av att "blåsa" från turboenheterna kan motorn växla till tvåtaktsläge upp till cirka 3000 rpm. Enligt Christian von Koenigseg vid 6000 rpm i detta läge kommer det att låta som en sexcylindrig. Men vid 3000 rpm växlar enheten tillbaka till fyrtaktsläge eftersom det inte finns tillräckligt med tid för gasutbyte vid höga hastigheter.

Artificiell intelligens

Å andra sidan arbetar Koenigsegg med det USA-baserade artificiella intelligensföretaget SparkCognition, som utvecklar programvara för hantering av artificiell intelligens för Freevalve-motorer som TFG. Med tiden lär sig systemet att manövrerar ventilerna bäst och de olika sätten att genomföra förbränningsprocessen. Styrsystemet och Freevalve-systemet låter dig ändra motorens volym och ton med olika öppningar av avgasventilerna. Det ansvarar också för förmågan att värma upp motorn snabbare och minska utsläppen. Tack vare den elektriska motorgeneratorn vid mycket låga temperaturer roterar vevaxelmotorn under cirka 10 cykler (inom 2 sekunder), vid vilken temperaturen på tryckluften i cylindrarna når 30 grader. Under uppvärmningen öppnar sugventilen med ett litet slag och turbulent cirkulation av luft och bränsle inträffar runt utloppsventilen, vilket förbättrar förångningen.

Bränsle ger också ett viktigt bidrag till att uppnå hög motoreffekt. Faktum är att TFG är en Flex Fuel-motor, det vill säga den kan köras på både bensin och alkohol (etanol, butanol, metanol) och blandningar i olika proportioner. Alkoholmolekylerna innehåller syre och ger därmed det som behövs för att bränna kolvätedelen. Detta innebär naturligtvis högre bränsleförbrukning, men det tillförs lättare än en stor mängd luft. Alkoholblandningar ger också en renare förbränningsprocess och mindre partiklar frigörs under förbränningsprocessen. Och om etanol utvinns från växter kan det också ge en kolneutral process. Vid bensinkörning är motoreffekten 500 hk. Kom ihåg att förbränningskontrollen i TFG är så högteknologisk att den lyckas utvinna nästan maximalt möjligt från bränslet utan detonation - den mest neuralgiska förbränningszonen vid ett så högt turbotryck. Den är verkligen unik med ett kompressionsförhållande på 9,5:1 och mycket högt påfyllningstryck. Vi kan bara gissa hur exakt cylinderhuvudet är fäst vid blocket, och styrkan hos det senare, med tanke på det enorma arbetstrycket i förbränningsprocessen, kan i viss mån detta förklara närvaron av sfäriska, kolonnliknande former i dess arkitektur .

Naturligtvis är det komplexa Freevalve-systemet dyrare än konventionella mekaniska ventilmanöverorgan, men färre råmaterial används för att bygga motorn, vilket kompenserar både kostnad och vikt till viss del. Totalt sett är kostnaden för den högteknologiska TFG hälften av företagets åttacylindriga fem-liters turboladdare.

Unik Gemera-enhet

Resten av Gemera-drivlinan är också unik och knäppa. TFG är placerad bakom kupén och styr framaxeln med ett unikt direktdrivsystem utan växellåda, men med två hydrauliska kopplingar på varje axel. Systemet kallas HydraCoup och vid en viss hastighet är de hydrauliska kopplingarna låsta och direkt drivna. Detta beror på att förbränningsmotorn också är direkt kopplad till en elektrisk motorgenerator med en kapacitet på upp till 400 hk. effekt upp till 500 Nm.

HydraCoup omvandlar totalt 1100 3000 Nm TFG och en elmotor, vilket fördubblar vridmomentet till 500 1000 rpm. Till allt detta kommer vridmomentet för var och en av de två elmotorerna som driver ett bakhjul med 1700 hk. vardera och följaktligen 800 Nm. Den totala systemeffekten är alltså 800 hk. Var och en av elmotorerna har en spänning på 15 volt. Bilens batteri är också unikt. Den har en spänning på 900 volt och en effekt på endast 200 kWh, har en urladdningseffekt på XNUMX kW och en laddningseffekt på XNUMX kW. Var och en av dess celler styrs individuellt vad gäller temperatur, laddningstillstånd, "hälsa", och de är alla kombinerade till en gemensam kolkropp, placerad på den säkraste platsen - under framsätena och i kol-aramiddrivtunneln. Allt detta kommer att innebära att bilen efter ytterligare några kraftiga accelerationer måste röra sig långsamt ett tag för att TFG ska ladda batteriet.

Hela den ovanliga layouten är baserad på filosofin från mittmotorföretaget. Koenigsegg har inga planer för en ren elbil ännu eftersom de tror att tekniken inom detta område är underutvecklad och gör bilarna mycket tunga. För att minska koldioxidutsläppen använder företaget alkoholbränslen och en förbränningsmotor.

Gemeras 800-volts elsystem ger upp till 50 km el och en hastighet på 300 km/h. För rekreation upp till 400 km/h ansvarar TFG. I hybridläge kan bilen färdas ytterligare 950 km, vilket indikerar en ganska hög effektivitet hos systemet - själva TFG:n förbrukar cirka 20 procent mindre än en modern tvålitersmotor. med konventionell variabel gasdistribution. Och bilens stabilitet säkerställs också av bakhjulsstyrningen, elektrisk vridmomentvektor bak och mekanisk vridmomentvektor fram (med hjälp av ytterligare våta kopplingar i framhjulsdrivmekanismerna, bredvid de hydrauliska omvandlarna) . Gemera blev därmed ett fordon med fyrhjulsdrift, fyrhjulsstyrning och vridmomentvektor. Till allt detta kommer regleringen av kroppshöjden.

Även om denna motor är unik till sin natur, visar den att den kan styra utvecklingen av en förbränningsmotor. Samma debatt äger rum i Formel 1 - sökandet efter effektivitet kommer sannolikt att fokusera på syntetiska bränslen och tvåtaktsdriften.