De ce este capabil un motor cu combustie internă?

Când vine vorba de Koenigsegg, totul pare să vină de pe altă planetă. Noul model al mărcii suedeze numit Gemera nu este diferit de această formulare - un model GT cu patru locuri cu propulsie hibridă, puterea sistemului de 1700 CP, o viteză maximă de 400 km/h și accelerație până la 100 km/h în 1,9. secunde. Deși supercarurile nu mai sunt atât de rare în lumea modernă, Gemera are încă câteva trăsături distinctive. Și cea mai distinctivă dintre aceste caracteristici este motorul mașinii.

Koenigsegg îl numește Tiny Friendly Giant, sau pe scurt TNG. Și există un motiv - TFG are o cilindree de doi litri, trei cilindri (!), două turbocompresoare și 600 CP. la 300 CP pe litru, această unitate atinge puterea maximă oferită vreodată de un motor de producție. Compania susține că din punct de vedere tehnologic, TFG este „în fața oricărui alt motor cu trei cilindri de pe piață astăzi”. De fapt, au perfectă dreptate - următorul motor cu trei cilindri este cel de 268 CP folosit de Toyota la GR Yaris.

Cea mai neobișnuită tehnologie din TFG este sistemul de sincronizare a supapelor fără came. În schimb, motorul folosește un sistem dezvoltat de filiala Koenigsegg Freevalve, cu actuatoare pneumatice pentru fiecare supapă.

De fapt, „micul uriaș prietenos” a fost conceput special pentru Gemera. Compania suedeză a dorit să creeze ceva compact, ușor, dar puternic. În plus, filosofia generală de proiectare a unității sa schimbat și, spre deosebire de hibridul Gegera Regera, cea mai mare parte a puterii este asigurată de motoarele electrice. Motorul cu ardere are o contribuție suplimentară la conducerea și încărcarea bateriilor.

S-au gândit mult înainte de a decide să construiască un motor cu trei cilindri în Königsegg. Cu toate acestea, o astfel de decizie nu va fi luată fără echivoc într-un vehicul exclusiv. Cu toate acestea, căutarea unor calități precum compactitatea și ușurința prevalează și conduce la crearea celui mai extrem motor din lume, în ceea ce privește nu numai litrul, ci și „cilindrul”.

Configurația motorului, însă, are cilindri destul de mari și sună destul de captivant, cu timbrul tipic de joasă frecvență al motoarelor cu trei cilindri, dar mult mai respirabil. Christian von Koenigsegg, fondatorul companiei, a spus despre el: „Imaginați-vă o Harley, dar cu un alt cilindru”. Deși are un alezaj destul de mare de 95 mm și o cursă de 93,5 mm, TFG iubește turațiile mari. Puterea sa maximă este atinsă la 7500 rpm, iar zona roșie a tahometrului începe la 8500 rpm. Aici, alchimia constă din materiale scumpe care oferă ușurință (viteză) și rezistență (presiunea ridicată a procesului de ardere). Prin urmare, vitezele mari sunt însoțite de un cuplu incredibil de 600 Nm.

Turboalimentare în cascadă

Răspunsul la întrebarea cum pot fi conectate exact două turbocompresoare într-o configurație cu trei cilindri este cascada. Un sistem similar a folosit iconicul Porsche 80 în anii 959, care are asemănări, deoarece două motoare cu trei cilindri sunt umplute cu un turbocompresor mic și unul mare. Cu toate acestea, TFG are o nouă interpretare asupra subiectului. Fiecare dintre cilindrii motorului are două supape de evacuare, dintre care una este responsabilă pentru umplerea turbocompresorului mic, iar cealaltă pentru turbocompresorul mare. La turații și sarcini mici, se deschid doar cele trei supape care alimentează cu gaze la micul turbocompresor. La 3000 rpm, a doua supapă încep să se deschidă, direcționând gazele în turbocompresorul mare. Cu toate acestea, motorul este atât de high-tech încât în ​​ceea ce privește parametrii săi, chiar și în versiunea „atmosferică”, poate ajunge la 280 CP. Motivul constă în aceeași tehnologie de supapă Freevalve. Unul dintre motivele pentru care un motor de 2000 cmc CM are trei cilindri, este faptul că un motor cu trei cilindri este mai eficient în ceea ce privește turboalimentarea, deoarece nu există o amortizare reciprocă a pulsațiilor de gaz, ca într-un motor cu patru cilindri.

Și supape pneumatice de deschidere

Datorită sistemului Freevalve, fiecare supapă se mișcă individual. Poate fi deschis independent cu o anumită durată, cuplu de pornire și cursă. La sarcină mică, doar unul se deschide, permițând un flux de aer mai mare și o mai bună amestecare a combustibilului. Datorită capacității de a controla cu precizie fiecare dintre supape, nu este nevoie de o supapă de accelerație, iar fiecare dintre cilindri poate fi oprit dacă este necesar (în modurile de sarcină parțială). Flexibilitatea operațiunii permite TFG să treacă de la operarea convențională Otto la cea Miller, cu un ciclu de funcționare crescut și o eficiență mai mare. Și acesta nu este cel mai impresionant - cu ajutorul „suflării” de la unitățile turbo, motorul poate trece în modul în doi timpi până la aproximativ 3000 rpm. Potrivit lui Christian von Koenigseg, la 6000 rpm în acest mod, va suna ca un șase cilindri. Cu toate acestea, la 3000 rpm, dispozitivul trece din nou la modul în patru timpi, deoarece nu există suficient timp pentru schimbul de gaz la viteze mari.

Inteligența artificială

Pe de altă parte, Koenigsegg lucrează cu compania americană de inteligență artificială SparkCognition, care dezvoltă software de gestionare a inteligenței artificiale pentru motoare Freevalve precum TFG. De-a lungul timpului, sistemul învață cum să funcționeze cel mai bine supapele și diferitele modalități de a conduce procesul de ardere. Sistemul de control și sistemul Freevalve vă permit să modificați volumul și tonul motorului cu deschiderea diferită a supapelor de evacuare. De asemenea, este responsabil pentru capacitatea de a încălzi mai repede motorul și de a reduce emisiile. Datorită motor-generatorului electric la temperaturi foarte scăzute, motorul arborelui cotit se rotește aproximativ 10 cicluri (în decurs de 2 secunde), la care temperatura aerului comprimat din cilindri ajunge la 30 de grade. În timpul încălzirii, supapa de aspirație se deschide cu o cursă mică și circulația turbulentă a aerului și a combustibilului are loc în jurul supapei de evacuare, ceea ce îmbunătățește evaporarea.

Combustibilul are, de asemenea, o contribuție importantă la obținerea unei puteri mari a motorului. De fapt, TFG este un motor Flex Fuel, adică poate funcționa atât cu benzină, cât și cu alcool (etanol, butanol, metanol) și amestecuri în proporții diferite. Moleculele de alcool conțin oxigen și astfel asigură ceea ce este necesar pentru arderea porțiunii de hidrocarbură. Desigur, asta înseamnă un consum mai mare de combustibil, dar este furnizat mai ușor decât o cantitate mare de aer. Amestecurile de alcool asigură, de asemenea, un proces de ardere mai curat și mai puține particule sunt eliberate în timpul procesului de ardere. Și dacă etanolul este extras din plante, acesta poate oferi și un proces neutru din punct de vedere al carbonului. Când funcționează pe benzină, puterea motorului este de 500 CP. Amintiți-vă că controlul arderii în TFG este atât de high-tech încât reușește să extragă aproape maximum posibil din combustibil fără detonare - cea mai nevralgică zonă de ardere la o presiune atât de mare a turbo. Este cu adevărat unic, cu un raport de compresie de 9,5:1 și presiune de umplere foarte mare. Putem doar ghici cum exact este atașată chiulasa de bloc, iar rezistența acestuia din urmă, având în vedere presiunea enormă de lucru a procesului de ardere, într-o oarecare măsură acest lucru poate explica prezența formelor sferice, asemănătoare coloanei, în arhitectura sa. .

Desigur, sistemul complex Freevalve este mai scump decât dispozitivele de acționare mecanice convenționale ale supapelor, dar pentru construirea motorului se folosește mai puțină materie primă, care compensează atât costul, cât și greutatea într-o oarecare măsură. Astfel, în ansamblu, costul TFG de înaltă tehnologie este jumătate din costul turbocompresorului cu opt cilindri de cinci litri al companiei.

Unitate Gemera unică

Restul transmisiei Gemera este, de asemenea, unic și ciudat. TFG este situat în spatele habitaclului și direcționează puntea față utilizând un sistem unic de acționare directă fără cutie de viteze, dar cu două ambreiaje hidraulice pe fiecare punte. Sistemul se numește HydraCoup și la o anumită viteză ambreiajele hidraulice sunt blocate și acționate direct. Acest lucru se datorează faptului că motorul cu combustie este, de asemenea, conectat direct la un motor electric-generator cu o capacitate de până la 400 CP. putere respectiv până la 500 Nm.

HydraCoup transformă un total de 1100 Nm TFG și un motor electric, dublând cuplul la 3000 rpm. La toate acestea se adaugă cuplul fiecăruia dintre cele două motoare electrice care antrenează o roată din spate cu 500 CP. fiecare și, în consecință, 1000 Nm. Astfel, puterea totală a sistemului este de 1700 CP. Fiecare dintre motoarele electrice are o tensiune de 800 volți. Bateria mașinii este și ea unică. Are o tensiune de 800 volți și o putere de doar 15 kWh, are o putere de descărcare (ieșire) de 900 kW și o putere de încărcare de 200 kW. Fiecare dintre celulele sale este controlată individual în ceea ce privește temperatura, starea de încărcare, „sănătate”, și toate sunt combinate într-un corp comun de carbon, situat în cel mai sigur loc - sub scaunele din față și în tunelul de antrenare carbon-aramidă. Toate acestea vor însemna că după câteva accelerații mai viguroase, mașina va trebui să se miște încet pentru un timp pentru ca TFG-ul să încarce bateria.

Toate aspectele neobișnuite se bazează pe filosofia companiei de automobile cu motor mediu. Koenigsegg nu are încă planuri pentru o mașină electrică pură, deoarece consideră că tehnologia din acest domeniu este subdezvoltată și face ca mașinile să fie foarte grele. Pentru a-și reduce emisiile de dioxid de carbon, compania folosește combustibili alcoolici și un motor cu ardere internă.

Sistemul electric de 800 de volți al Gemera asigură până la 50 km de energie electrică și o viteză de 300 km/h. Pentru recreere până la 400 km/h, responsabilitatea TFG. În modul hibrid, mașina poate parcurge încă 950 km, ceea ce indică o eficiență destul de ridicată a sistemului - TFG în sine consumă cu aproximativ 20 la sută mai puțin decât un motor modern de doi litri. cu distribuție variabilă convențională a gazelor. Iar stabilitatea mașinii este asigurată și de sistemul de direcție pe roțile din spate, vectorizarea cuplului electric în spate și vectorizarea cuplului mecanică în față (folosind ambreiaje umede suplimentare în mecanismele de tracțiune pe roțile din față, lângă convertoarele hidraulice) . Gemera a devenit astfel un vehicul cu tracțiune integrală, direcție pe patru roți și vectorizare a cuplului. La toate acestea se adaugă și reglarea înălțimii corpului.

Deși acest motor este unic în natură, arată că poate ghida dezvoltarea unui motor cu ardere internă. Aceeași dezbatere are loc și în Formula 1 - căutarea eficienței se va concentra probabil pe combustibilii sintetici și modul de funcționare în doi timpi.