Τι μπορεί να κάνει ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης;

Όταν πρόκειται για το Koenigsegg, όλα μοιάζουν να προέρχονται από άλλο πλανήτη. Το νέο μοντέλο της σουηδικής μάρκας που ονομάζεται Gemera δεν διαφέρει από αυτή τη σύνθεση - ένα τετραθέσιο μοντέλο GT με υβριδική κίνηση, ισχύ συστήματος 1700 ίππων, τελική ταχύτητα 400 χλμ./ώρα και επιτάχυνση στα 100 χλμ./ώρα σε 1,9. δευτερόλεπτα. Αν και τα υπεραυτοκίνητα δεν είναι πλέον τόσο σπάνια στον σύγχρονο κόσμο, το Gemera εξακολουθεί να έχει κάποια διακριτικά χαρακτηριστικά. Και το πιο χαρακτηριστικό από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι ο κινητήρας του αυτοκινήτου.

Η Koenigsegg το αποκαλεί Tiny Friendly Giant, ή TNG για συντομία. Και υπάρχει λόγος - το TFG έχει κυβισμό δύο λίτρων, τρεις κυλίνδρους (!), δύο υπερσυμπιεστές και 600 ίππους. στους 300 ίππους ανά λίτρο, αυτή η μονάδα επιτυγχάνει τη μέγιστη ισχύ που προσφέρει ποτέ ένας κινητήρας παραγωγής. Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι σε επίπεδο τεχνολογίας, το TFG «είναι μπροστά από οποιονδήποτε άλλο τρικύλινδρο κινητήρα στην αγορά σήμερα». Στην πραγματικότητα, έχουν απόλυτο δίκιο - ο επόμενος τρικύλινδρος κινητήρας είναι οι 268 ίπποι που χρησιμοποιεί η Toyota στο GR Yaris.

Η πιο ασυνήθιστη τεχνολογία στο TFG είναι το σύστημα χρονισμού βαλβίδας χωρίς έκκεντρο. Αντίθετα, ο κινητήρας χρησιμοποιεί ένα σύστημα που αναπτύχθηκε από τη θυγατρική Freevalve της Koenigsegg, με πνευματικούς ενεργοποιητές για κάθε βαλβίδα.

Στην πραγματικότητα, ο «μικρός φιλικός γίγαντας» σχεδιάστηκε ειδικά για την Gemera. Η σουηδική εταιρεία ήθελε να δημιουργήσει κάτι συμπαγές, ελαφρύ, αλλά με πολλή δύναμη. Επιπλέον, η συνολική φιλοσοφία σχεδιασμού κίνησης έχει αλλάξει και, σε αντίθεση με το υβριδικό Gegera Regera, το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος παρέχεται από ηλεκτρικούς κινητήρες. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης συμβάλλει επιπλέον στην κίνηση και στη φόρτιση των μπαταριών.

Σκέφτηκαν πολύ πριν αποφασίσουν να κατασκευάσουν έναν τρικύλινδρο κινητήρα στο Koenigsegg. Ωστόσο, μια τέτοια απόφαση δεν θα ληφθεί ξεκάθαρα σε ένα αποκλειστικό αυτοκίνητο. Ωστόσο, η αναζήτηση ιδιοτήτων όπως η συμπαγή και η ελαφρότητα επικρατεί και οδηγεί στη δημιουργία του πιο ακραίου κινητήρα στον κόσμο, όχι μόνο σε λίτρο, αλλά και σε «κύλινδρο».

Η διαμόρφωση του κινητήρα, ωστόσο, έχει αρκετά μεγάλους κυλίνδρους και ακούγεται αρκετά πιασάρικο, με την τυπική χροιά χαμηλών συχνοτήτων των τρικύλινδρων κινητήρων, αλλά πολύ πιο αναπνέει. Ο Christian von Koenigsegg, ο ιδρυτής της εταιρείας, είπε για αυτόν: «Φανταστείτε μια Harley, αλλά με διαφορετικό κύλινδρο». Αν και έχει αρκετά μεγάλη οπή 95mm και διαδρομή 93,5mm, το TFG λατρεύει τις υψηλές στροφές. Η μέγιστη ισχύς του επιτυγχάνεται στις 7500 rpm και η κόκκινη ζώνη του στροφόμετρου ξεκινά από τις 8500 rpm. Εδώ, η αλχημεία αποτελείται από ακριβά υλικά που παρέχουν ελαφρότητα (ταχύτητα) και αντοχή (υψηλή πίεση της διαδικασίας καύσης). Επομένως, οι υψηλές ταχύτητες συνοδεύονται από μια απίστευτη ροπή 600 Nm.

Υπερσυμπίεση Cascade

Η απάντηση στο ερώτημα πώς ακριβώς μπορούν να συνδεθούν δύο στροβιλοσυμπιεστές σε μια τρικύλινδρη διαμόρφωση είναι ο καταρράκτης. Ένα παρόμοιο σύστημα χρησιμοποίησε την εμβληματική Porsche 80 στη δεκαετία του '959, η οποία έχει ομοιότητες καθώς δύο τρικύλινδροι κινητήρες είναι γεμάτοι με έναν μικρό και έναν μεγάλο υπερσυμπιεστή. Ωστόσο, η TFG έχει μια νέα ερμηνεία για το θέμα. Καθένας από τους κυλίνδρους του κινητήρα έχει δύο βαλβίδες εξαγωγής, η μία από τις οποίες είναι υπεύθυνη για την πλήρωση του μικρού στροβιλοσυμπιεστή και η άλλη για τον μεγάλο υπερσυμπιεστή. Στις χαμηλές στροφές και φορτία ανοίγουν μόνο οι τρεις βαλβίδες που τροφοδοτούν αέρια στον μικρό υπερσυμπιεστή. Στις 3000 σ.α.λ. αρχίζουν να ανοίγουν οι δεύτερες βαλβίδες κατευθύνοντας τα αέρια στον μεγάλο στροβιλοσυμπιεστή. Ωστόσο, ο κινητήρας είναι τόσο υψηλής τεχνολογίας που ως προς τις παραμέτρους του, ακόμη και στην «ατμοσφαιρική» έκδοση, μπορεί να φτάσει τους 280 ίππους. Ο λόγος έγκειται στην ίδια τεχνολογία βαλβίδων Freevalve. Ένας από τους λόγους που ένας κινητήρας 2000 κ.εκ Η CM έχει τρεις κυλίνδρους, είναι το γεγονός ότι ένας τρικύλινδρος κινητήρας είναι πιο αποδοτικός από πλευράς υπερσυμπίεσης, αφού δεν υπάρχει αμοιβαία απόσβεση των παλμών του αερίου, όπως σε έναν τετρακύλινδρο κινητήρα.

Και βαλβίδες με πνευματικό άνοιγμα

Χάρη στο σύστημα Freevalve, κάθε βαλβίδα κινείται ξεχωριστά. Μπορεί να ανοίξει ανεξάρτητα με συγκεκριμένη διάρκεια, ροπή εκκίνησης και διαδρομή. Σε χαμηλό φορτίο, μόνο ένα ανοίγει, επιτρέποντας μεγαλύτερη ροή αέρα και καλύτερη ανάμειξη καυσίμου. Χάρη στην ικανότητα ακριβούς ελέγχου κάθε βαλβίδας, δεν υπάρχει ανάγκη για βαλβίδα γκαζιού και κάθε κύλινδρος μπορεί να απενεργοποιηθεί εάν είναι απαραίτητο (σε λειτουργίες μερικού φορτίου). Η ευελιξία λειτουργίας επιτρέπει στο TFG να μεταβεί από τη συμβατική λειτουργία Otto σε Miller με αυξημένο κύκλο λειτουργίας και υψηλότερη απόδοση. Και αυτό δεν είναι το πιο εντυπωσιακό - με τη βοήθεια του "φυσήματος" από τις μονάδες τούρμπο, ο κινητήρας μπορεί να μεταβεί σε λειτουργία δίχρονου έως περίπου 3000 σ.α.λ. Σύμφωνα με τον Christian von Koenigseg στις 6000 rpm σε αυτό το mode θα ακούγεται σαν εξακύλινδρο. Ωστόσο, στις 3000 rpm, η συσκευή επιστρέφει σε λειτουργία τετράχρονου, επειδή δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για ανταλλαγή αερίων σε υψηλές ταχύτητες.

Τεχνητή Νοημοσύνη

Από την άλλη πλευρά, η Koenigsegg συνεργάζεται με την αμερικανική εταιρεία τεχνητής νοημοσύνης SparkCognition, η οποία αναπτύσσει λογισμικό ελέγχου τεχνητής νοημοσύνης για κινητήρες Freevalve όπως ο TFG. Με την πάροδο του χρόνου, το σύστημα μαθαίνει πώς να ελέγχει καλύτερα τις βαλβίδες και τους διαφορετικούς τρόπους διεξαγωγής της διαδικασίας καύσης. Το σύστημα ελέγχου και το σύστημα Freevalve σάς επιτρέπουν να αλλάζετε τον όγκο και την χροιά του κινητήρα σε διαφορετικά ανοίγματα των βαλβίδων εξαγωγής. Είναι επίσης υπεύθυνο για την ικανότητα να ζεσταίνει γρηγορότερα τον κινητήρα και να μειώνει τις εκπομπές ρύπων. Χάρη στον ηλεκτροκινητήρα-γεννήτρια, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ο στροφαλοφόρος άξονας του κινητήρα περιστρέφεται για περίπου 10 κύκλους (μέσα σε 2 δευτερόλεπτα), κατά τους οποίους η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα στους κυλίνδρους φτάνει τους 30 βαθμούς. Κατά τη διαδικασία θέρμανσης, η βαλβίδα αναρρόφησης ανοίγει με μια μικρή διαδρομή και εμφανίζεται ταραχώδης κυκλοφορία αέρα και καυσίμου γύρω από τη βαλβίδα εξαγωγής, η οποία βελτιώνει την εξάτμιση.

Το καύσιμο συμβάλλει επίσης σημαντικά στην επίτευξη υψηλής ισχύος κινητήρα. Στην πραγματικότητα, το TFG είναι ένας κινητήρας Flex Fuel, δηλαδή μπορεί να λειτουργεί τόσο με βενζίνη όσο και με αλκοόλ (αιθανόλη, βουτανόλη, μεθανόλη) και μείγματα σε διαφορετικές αναλογίες. Τα μόρια αλκοόλης περιέχουν οξυγόνο και έτσι παρέχουν ό,τι χρειάζεται για την καύση του τμήματος υδρογονάνθρακα. Φυσικά, αυτό σημαίνει μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου, αλλά παρέχεται πιο εύκολα από μια μεγάλη ποσότητα αέρα. Τα μείγματα οινοπνεύματος παρέχουν επίσης μια πιο καθαρή διαδικασία καύσης και λιγότερα σωματίδια απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης. Και εάν η αιθανόλη εξάγεται από τα φυτά, μπορεί επίσης να παρέχει μια διαδικασία ουδέτερη ως προς τον άνθρακα. Όταν λειτουργεί με βενζίνη, η ισχύς του κινητήρα είναι 500 ίπποι. Θυμηθείτε ότι ο έλεγχος καύσης στο TFG είναι τόσο υψηλής τεχνολογίας που καταφέρνει να εξάγει σχεδόν το μέγιστο δυνατό από το καύσιμο χωρίς έκρηξη - την πιο νευραλγική ζώνη καύσης σε τόσο υψηλή πίεση turbo. Είναι πραγματικά μοναδικό με αναλογία συμπίεσης 9,5:1 και πολύ υψηλή πίεση πλήρωσης. Μπορούμε μόνο να μαντέψουμε πώς ακριβώς είναι προσαρτημένη η κυλινδροκεφαλή στο μπλοκ και η αντοχή του τελευταίου, δεδομένης της τεράστιας πίεσης εργασίας της διαδικασίας καύσης, σε κάποιο βαθμό αυτό μπορεί να εξηγήσει την παρουσία σφαιρικών σχημάτων που μοιάζουν με στήλη στην αρχιτεκτονική του .

Φυσικά, το περίπλοκο σύστημα Freevalve κοστίζει περισσότερο από τους συμβατικούς μηχανικούς ενεργοποιητές βαλβίδων, αλλά χρησιμοποιούνται λιγότερες πρώτες ύλες για τη δημιουργία του κινητήρα, κάτι που αντισταθμίζει κατά κάποιο τρόπο τόσο το κόστος όσο και το βάρος. Έτσι συνολικά, ο υψηλής τεχνολογίας TFG κοστίζει τη μισή τιμή από τον οκτακύλινδρο στροβιλοσυμπιεστή πέντε λίτρων της εταιρείας.

Μοναδική κίνηση Gemera

Το υπόλοιπο σύστημα μετάδοσης κίνησης του Gemera είναι επίσης μοναδικό και ασυνήθιστο. Το TFG βρίσκεται πίσω από την καμπίνα επιβατών και κινεί τον μπροστινό άξονα χρησιμοποιώντας ένα μοναδικό σύστημα άμεσης μετάδοσης κίνησης χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων, αλλά με δύο υδραυλικούς συμπλέκτες σε κάθε άξονα. Το σύστημα ονομάζεται HydraCoup και σε μια ορισμένη ταχύτητα οι υδραυλικοί συμπλέκτες κλειδώνουν και οδηγούν απευθείας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης συνδέεται απευθείας με έναν ηλεκτροκινητήρα-γεννήτρια με ισχύ έως και 400 ίππους. ισχύς αντίστοιχα έως 500 Nm.

Το HydraCoup μετατρέπει συνολικά 1100 Nm TFG και έναν ηλεκτροκινητήρα, διπλασιάζοντας τη ροπή στις 3000 σ.α.λ. Σε όλα αυτά προστίθεται η ροπή καθενός από τους δύο ηλεκτροκινητήρες που κινούν έναν πίσω τροχό με 500 ίππους. το καθένα και, κατά συνέπεια, 1000 Nm. Έτσι, η συνολική ισχύς του συστήματος είναι 1700 ίπποι. Κάθε ένας από τους ηλεκτροκινητήρες έχει τάση 800 βολτ. Μοναδική είναι και η μπαταρία του αυτοκινήτου. Έχει τάση 800 βολτ και ισχύ μόλις 15 kWh, έχει ισχύ εκφόρτισης (εξόδου) 900 kW και ισχύ φόρτισης 200 kW. Κάθε κυψέλη του ελέγχεται ξεχωριστά ως προς τη θερμοκρασία, την κατάσταση φόρτισης, την «υγεία» και όλα συνδυάζονται σε ένα κοινό σώμα άνθρακα, που βρίσκεται στην ασφαλέστερη θέση - κάτω από τα μπροστινά καθίσματα και στη σήραγγα κίνησης άνθρακα-αραμιδίου. Όλα αυτά θα σημαίνουν ότι μετά από μερικές ακόμη έντονες επιταχύνσεις, το αυτοκίνητο θα πρέπει να κινηθεί αργά για λίγο, προκειμένου το TFG να φορτίσει την μπαταρία.

Ολόκληρη η ασυνήθιστη διάταξη βασίζεται στη φιλοσοφία της εταιρείας για την παραγωγή αυτοκινήτων με ενδιάμεσο πίσω κινητήρα. Η Koenigsegg δεν σχεδιάζει ακόμα ένα αμιγώς ηλεκτρικό αυτοκίνητο γιατί πιστεύει ότι η τεχνολογία σε αυτόν τον τομέα δεν είναι αρκετά προηγμένη και κάνει τα αυτοκίνητα πολύ βαριά. Για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, η εταιρεία χρησιμοποιεί καύσιμο αλκοόλης και κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Το ηλεκτρικό σύστημα 800 volt της Gemera παρέχει έως και 50 χλμ. ηλεκτρικής ενέργειας και ταχύτητα 300 χλμ./ώρα Για αναψυχή έως 400 χλμ./ώρα, ευθύνη της TFG. Στην υβριδική λειτουργία, το αυτοκίνητο μπορεί να διανύσει άλλα 950 χλμ., γεγονός που υποδηλώνει μια αρκετά υψηλή απόδοση του συστήματος - το ίδιο το TFG καταναλώνει περίπου 20 τοις εκατό λιγότερο από έναν σύγχρονο κινητήρα δύο λίτρων. με συμβατική μεταβλητή κατανομή αερίου. Και η σταθερότητα του αυτοκινήτου εξασφαλίζεται επίσης από το σύστημα διεύθυνσης πίσω τροχού, το ηλεκτρικό torque vectoring πίσω και το μηχανικό torque vectoring μπροστά (χρησιμοποιώντας πρόσθετους υγρούς συμπλέκτες στους μπροστινούς μηχανισμούς κίνησης, δίπλα στους υδραυλικούς μετατροπείς) . Το Gemera έγινε έτσι ένα όχημα με κίνηση σε όλους τους τροχούς, τετρακίνητο τιμόνι και torque vectoring. Σε όλα αυτά προστίθεται και η ρύθμιση του ύψους του σώματος.

Αν και αυτός ο κινητήρας είναι μοναδικός στη φύση του, δείχνει ότι μπορεί να καθοδηγήσει την ανάπτυξη ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η ίδια συζήτηση λαμβάνει χώρα στη Formula 1 - η αναζήτηση της απόδοσης πιθανότατα θα επικεντρωθεί στα συνθετικά καύσιμα και στον δίχρονο τρόπο λειτουργίας.