Do czego zdolny jest silnik spalinowy?

Jeśli chodzi o Koenigsegga, wszystko wydaje się pochodzić z innej planety. Od tej formuły nie różni się nowy model szwedzkiej marki Gemera – czteromiejscowy model GT z napędem hybrydowym, mocą systemową 1700 KM, prędkością maksymalną 400 km/h i przyspieszeniem do 100 km/h w 1,9. sekundy. Chociaż supersamochody nie są już tak rzadkie we współczesnym świecie, Gemera nadal ma pewne charakterystyczne cechy. A najbardziej charakterystyczną z tych cech jest silnik samochodu.

Koenigsegg nazywa to Tiny Friendly Giant, w skrócie TNG. I nie bez powodu – TFG ma pojemność dwóch litrów, trzy cylindry (!), dwie turbosprężarki i 600 KM. przy 300 KM na litr, jednostka ta osiąga maksymalną moc, jaką kiedykolwiek oferował silnik produkcyjny. Firma twierdzi, że pod względem technologicznym TFG „wyprzedza każdy inny trzycylindrowy silnik dostępny obecnie na rynku”. W rzeczywistości mają absolutną rację – kolejnym trzycylindrowym silnikiem jest 268-konny silnik używany przez Toyotę w GR Yaris.

Najbardziej niezwykłą technologią w TFG jest bezkrzywkowy układ rozrządu. Zamiast tego silnik wykorzystuje system opracowany przez spółkę zależną Koenigsegg Freevalve, z pneumatycznymi siłownikami dla każdego zaworu.

W rzeczywistości „mały przyjazny gigant” został opracowany specjalnie dla Gemery. Szwedzka firma chciała stworzyć coś kompaktowego, lekkiego, ale o dużej mocy. Ponadto zmieniła się ogólna filozofia projektowania napędu i, w przeciwieństwie do hybrydowej Gegera Regera, większość mocy pochodzi z silników elektrycznych. Silnik spalinowy ma dodatkowy wkład w napęd i ładowanie akumulatora.

Zanim zdecydowali się stworzyć trzycylindrowy silnik w Koenigsegg, dużo się zastanowili. Jednak decyzja ta nie zostanie podjęta jednoznacznie w ekskluzywnym samochodzie. Niemniej jednak poszukiwania takich cech jak zwartość i lekkość przeważają i prowadzą do stworzenia najbardziej ekstremalnego silnika na świecie, pod względem nie tylko litra, ale także „cylindra”.

Konfiguracja silnika ma jednak dość duże cylindry i brzmi dość chwytliwie, z typową dla silników trzycylindrowych barwą niskich częstotliwości, ale znacznie bardziej oddychającą. Christian von Koenigsegg, założyciel firmy, powiedział o nim: „Wyobraź sobie Harleya, ale z innym cylindrem”. Chociaż ma dość duży otwór 95 mm i skok 93,5 mm, TFG uwielbia wysokie obroty. Swoją maksymalną moc osiąga przy 7500 obr./min, a czerwona strefa obrotomierza zaczyna się przy 8500 obr./min. Tutaj alchemia składa się z drogich materiałów, które zapewniają lekkość (szybkość) i wytrzymałość (wysokie ciśnienie procesu spalania). Dlatego dużym prędkościom towarzyszy niesamowity moment obrotowy 600 Nm.

Kaskadowe turbodoładowanie

Odpowiedzią na pytanie, jak dokładnie połączyć dwie turbosprężarki w konfiguracji trzycylindrowej, jest kaskada. Podobny system zastosowano w kultowym Porsche 80 z lat 959., który ma podobieństwa, ponieważ dwa trzycylindrowe silniki są wypełnione małą i dużą turbosprężarką. Jednak TFG ma nową interpretację tego tematu. Każdy z cylindrów silnika ma dwa zawory wydechowe, z których jeden odpowiada za napełnianie małej turbosprężarki, a drugi za dużą turbosprężarkę. Przy niskich obrotach i obciążeniach otwierają się tylko trzy zawory doprowadzające gazy do małej turbosprężarki. Przy 3000 obr./min drugie zawory zaczynają się otwierać, kierując gazy do dużej turbosprężarki. Silnik jest jednak na tyle zaawansowany technologicznie, że pod względem parametrów nawet w wersji „atmosferycznej” może osiągnąć moc 280 KM. Przyczyna leży w tej samej technologii zaworów Freevalve. Jeden z powodów, dla których silnik 2000 cmXNUMX CM ma trzy cylindry, faktem jest, że silnik trzycylindrowy jest wydajniejszy pod względem doładowania, ponieważ nie ma wzajemnego tłumienia pulsacji gazu, jak w silniku czterocylindrowym.

I pneumatyczne zawory otwierające

Dzięki systemowi Freevalve każdy zawór porusza się indywidualnie. Można go otworzyć niezależnie z określonym czasem trwania, początkowym momentem obrotowym i skokiem. Przy niskim obciążeniu otwiera się tylko jeden, co pozwala na większy przepływ powietrza i lepsze mieszanie paliwa. Dzięki możliwości precyzyjnego sterowania każdym z zaworów nie ma potrzeby stosowania przepustnicy, a każdy z cylindrów można w razie potrzeby wyłączyć (w trybach częściowego obciążenia). Elastyczność działania pozwala TFG na przejście z konwencjonalnej operacji Otto na Miller przy zwiększonym cyklu pracy i wyższej wydajności. I to nie jest najbardziej imponujące - za pomocą „dmuchania” z turbosprężarek silnik może przejść w tryb dwusuwowy do około 3000 obr./min. Według Christiana von Koenigsega przy 6000 obr./min w tym trybie będzie brzmiał jak sześciocylindrowiec. Jednak przy 3000 obr./min urządzenie przełącza się z powrotem na tryb czterosuwowy, ponieważ przy dużych prędkościach nie ma czasu na wymianę gazową.

Sztuczna inteligencja

Koenigsegg współpracuje z SparkCognition, amerykańską firmą zajmującą się sztuczną inteligencją, która opracowuje oprogramowanie do zarządzania sztuczną inteligencją dla silników Freevalve, takich jak TFG. Z czasem system nauczy się, jak najlepiej kontrolować zawory i różne sposoby prowadzenia procesu spalania. Układ sterowania i układ Freevalve umożliwiają zmianę objętości i barwy silnika przy różnych otwarciach zaworów wydechowych. Jest także odpowiedzialny za zdolność do szybszego rozgrzania silnika i zmniejszenia emisji. Dzięki silnikowi elektrycznemu generującemu w bardzo niskiej temperaturze silnik wału korbowego obraca się przez około 10 cykli (w ciągu 2 sekund), w których temperatura sprężonego powietrza w cylindrach osiąga 30 stopni. Podczas ogrzewania zawór ssący otwiera się z niewielkim skokiem, a wokół zaworu wydechowego występuje turbulentny obieg powietrza i paliwa, co poprawia parowanie.

Paliwo również w istotny sposób przyczynia się do osiągnięcia wysokiej mocy silnika. W rzeczywistości TFG jest silnikiem typu Flex Fuel, czyli może być zasilany zarówno benzyną, jak i alkoholem (etanolem, butanolem, metanolem) oraz mieszankami w różnych proporcjach. Cząsteczki alkoholu zawierają tlen, a tym samym dostarczają tego, co jest potrzebne do spalenia części węglowodorowej. Oczywiście oznacza to większe zużycie paliwa, ale jest ono dostarczane łatwiej niż duża ilość powietrza. Mieszanki alkoholowe zapewniają również czystszy proces spalania, a podczas procesu spalania uwalnia się mniej cząstek stałych. A jeśli etanol jest ekstrahowany z roślin, może również zapewnić proces neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla. Podczas jazdy na benzynie moc silnika wynosi 500 KM. Przypomnijmy, że kontrola spalania w TFG jest tak zaawansowana technologicznie, że udaje mu się wydobyć z paliwa prawie maksimum bez detonacji - najbardziej newralgicznej strefy spalania przy tak wysokim ciśnieniu turbosprężarki. Jest naprawdę wyjątkowy ze stopniem sprężania 9,5:1 i bardzo wysokim ciśnieniem napełniania. Możemy tylko zgadywać, jak dokładnie głowica cylindra jest przymocowana do bloku, a wytrzymałość tego ostatniego, biorąc pod uwagę ogromne ciśnienie robocze procesu spalania, może to w pewnym stopniu tłumaczyć obecność kulistych, kolumnowych kształtów w jego architekturze .

Oczywiście złożony system Freevalve kosztuje więcej niż konwencjonalne mechaniczne siłowniki zaworów, ale do stworzenia silnika wykorzystuje się mniej surowców, co w pewnym stopniu kompensuje zarówno koszt, jak i masę. Ogólnie rzecz biorąc, koszt zaawansowanej technologii TFG jest dwa razy niższy niż w przypadku ośmiocylindrowej pięciolitrowej firmy z turbosprężarką.

Unikalny napęd Gemera

Reszta układu napędowego Gemera jest również wyjątkowa i niezwykła. TFG znajduje się za kabiną pasażerską i steruje przednią osią za pomocą unikalnego systemu bezpośredniego napędu bez skrzyni biegów z biegami, ale z dwoma sprzęgłami hydraulicznymi na każdej osi. System nazywa się HydraCoup, a przy określonej prędkości hydrauliczne sprzęgło blokuje się i napędza bezpośrednio. Wynika to z faktu, że silnik spalinowy jest również bezpośrednio podłączony do generatora silnika elektrycznego o mocy do 400 KM. moc odpowiednio do 500 Nm.

HydraCoup przetwarza łącznie 1100 Nm TFG i silnik elektryczny, podwajając moment obrotowy do 3000 obr./min. Do tego dochodzi moment obrotowy każdego z dwóch silników elektrycznych, które napędzają jedno tylne koło o mocy 500 KM. każdy i odpowiednio 1000 Nm. Zatem całkowita moc systemu wynosi 1700 KM. Każdy z silników elektrycznych ma napięcie 800 woltów. Wyjątkowy jest także akumulator samochodu. Ma napięcie 800 woltów i moc tylko 15 kWh, ma moc rozładowania (wyjściową) 900 kW i moc ładowania 200 kW. Każde z jego ogniw jest indywidualnie kontrolowane pod kątem temperatury, stanu naładowania, „zdrowia”, a wszystkie są połączone we wspólny karbonowy korpus, umieszczony w najbezpieczniejszym miejscu – pod przednimi siedzeniami oraz w karbonowo-aramidowym tunelu napędowym. To wszystko sprawi, że po kilku mocniejszych przyspieszeniach samochód będzie musiał przez chwilę jechać wolno, aby TFG naładował akumulator.

Cały nietypowy układ oparty jest na filozofii firmy produkującej samochody z pośrednim silnikiem z tyłu. Koenigsegg nie planował jeszcze ekologicznie czystego samochodu elektrycznego, ponieważ uważa, że ​​technologia w tym obszarze nie jest wystarczająco rozwinięta i sprawia, że ​​samochody są bardzo ciężkie. Aby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla, firma wykorzystuje paliwo alkoholowe i silnik spalinowy.

800-woltowa instalacja elektryczna Gemery zapewnia do 50 km energii elektrycznej i prędkość 300 km / h. W przypadku rekreacji do 400 km / h odpowiada TFG. W trybie hybrydowym auto może przejechać kolejne 950 km, co świadczy o dość wysokiej sprawności układu – sam TFG zużywa około 20 proc. mniej niż współczesny dwulitrowy silnik. z konwencjonalną zmienną dystrybucją gazu. A stabilność samochodu zapewnia również układ kierowniczy tylnych kół, elektryczne wektorowanie momentu obrotowego z tyłu i mechaniczne wektorowanie momentu obrotowego z przodu (za pomocą dodatkowych mokrych sprzęgieł w mechanizmach napędu na przednie koła, obok konwerterów hydraulicznych) . W ten sposób Gemera stała się pojazdem z napędem na wszystkie koła, układem kierowniczym na cztery koła i wektorowaniem momentu obrotowego. Do tego dochodzi regulacja wysokości ciała.

Chociaż ten silnik jest wyjątkowy z natury, pokazuje, że może kierować rozwojem silnika spalinowego. Ta sama debata toczy się w Formule 1 - poszukiwanie wydajności prawdopodobnie skupi się na paliwach syntetycznych i dwusuwowym trybie działania.