De quoi est capable un moteur à combustion interne?

Quand il s'agit de Koenigsegg, tout semble provenir d'une autre planète. Le nouveau modèle de la marque suédoise Gemera n'est pas différent de cette formulation - un modèle GT à quatre places à propulsion hybride, une puissance système de 1700 ch, une vitesse de pointe de 400 km/h et une accélération à 100 km/h en 1,9. secondes. Bien que les supercars ne soient plus si rares dans le monde moderne, la Gemera a toujours quelques caractéristiques distinctives. Et la plus distinctive de ces caractéristiques est le moteur de la voiture.

Koenigsegg l'appelle le Tiny Friendly Giant, ou TNG en abrégé. Et il y a une raison - le TFG a une cylindrée de deux litres, trois cylindres (!), Deux turbocompresseurs et 600 ch. à 300 ch par litre, cette unité atteint la puissance maximale jamais offerte par un moteur de série. La société affirme qu'en termes de technologie, le TFG est "en avance sur tout autre moteur à trois cylindres sur le marché aujourd'hui". En fait, ils ont tout à fait raison - le prochain moteur à trois cylindres est le 268 ch utilisé par Toyota dans la GR Yaris.

La technologie la plus inhabituelle du TFG est le système de calage des soupapes sans came. Au lieu de cela, le moteur utilise un système développé par Freevalve, filiale de Koenigsegg, avec des actionneurs pneumatiques pour chaque soupape.

En fait, le "petit géant sympathique" a été développé spécifiquement pour Gemera. La société suédoise voulait créer quelque chose de compact, léger, mais avec une grande puissance. De plus, la philosophie de conception générale de l'entraînement a changé et, contrairement à la Gegera Regera hybride, la majeure partie de la puissance est fournie par des moteurs électriques. Le moteur à combustion interne a une contribution supplémentaire à la conduite et à la charge de la batterie.

Avant de décider de créer un moteur trois cylindres à Koenigsegg, ils ont beaucoup réfléchi. Cependant, cette décision ne sera pas prise sans ambiguïté dans une voiture exclusive. Néanmoins, la recherche de qualités telles que la compacité et la légèreté prévaut et conduit à la création du moteur le plus extrême au monde, en termes non seulement d'un litre, mais aussi d'un «cylindre».

La configuration du moteur, cependant, a des cylindres assez gros et des sons assez accrocheurs, avec le timbre basse fréquence typique des moteurs à trois cylindres, mais beaucoup plus soufflant. Christian von Koenigsegg, le fondateur de l'entreprise, a dit de lui : "Imaginez une Harley, mais avec un cylindre différent." Bien qu'il ait un alésage assez important de 95 mm et une course de 93,5 mm, le TFG aime les hauts régimes. Sa puissance maximale est atteinte à 7500 tr/min et la zone rouge du tachymètre démarre à 8500 tr/min. Ici, l'alchimie consiste en des matériaux coûteux qui apportent légèreté (vitesse) et résistance (haute pression du processus de combustion). Ainsi, les hauts régimes s'accompagnent d'un incroyable couple de 600 Nm.

Turbocompresseur en cascade

La réponse à la question de savoir exactement comment deux turbocompresseurs peuvent être connectés dans une configuration à trois cylindres est la cascade. Un système similaire utilisait l'emblématique Porsche 80 dans les années 959, qui présente des similitudes puisque deux moteurs à trois cylindres sont remplis d'un petit et d'un gros turbocompresseur. Cependant, TFG a une nouvelle interprétation sur le sujet. Chacun des cylindres du moteur comporte deux soupapes d'échappement, dont l'une est responsable du remplissage du petit turbocompresseur et l'autre du grand turbocompresseur. À bas régime et à faible charge, seules les trois soupapes qui alimentent en gaz le petit turbocompresseur s'ouvrent. À 3000 280 tr/min, les deuxièmes soupapes commencent à s'ouvrir, dirigeant les gaz vers le gros turbocompresseur. Cependant, le moteur est tellement high-tech qu'au niveau de ses paramètres, même dans la version "atmosphérique", il peut atteindre 2000 ch. La raison réside dans la même technologie de valve Freevalve. L'une des raisons pour lesquelles un moteur de XNUMX cmXNUMX CM a trois cylindres, c'est le fait qu'un moteur à trois cylindres est plus efficace en termes de suralimentation, puisqu'il n'y a pas d'amortissement mutuel des pulsations de gaz, comme dans un moteur à quatre cylindres.

Et vannes d'ouverture pneumatiques

Grâce au système Freevalve, chaque valve se déplace individuellement. Il peut être ouvert indépendamment avec une durée, un couple de démarrage et une course spécifiques. À faible charge, un seul s'ouvre, permettant un débit d'air plus élevé et un meilleur mélange de carburant. Grâce à la capacité de contrôler précisément chacune des soupapes, il n'y a pas besoin de papillon des gaz, et chacun des cylindres peut être éteint si nécessaire (en modes de charge partielle). La flexibilité de fonctionnement permet au TFG de passer d'un fonctionnement Otto conventionnel à un fonctionnement Miller avec un cycle de service accru et une efficacité plus élevée. Et ce n'est pas le plus impressionnant - à l'aide du "soufflage" des unités turbo, le moteur peut passer en mode deux temps jusqu'à environ 3000 tr/min. Selon Christian von Koenigseg, à 6000 tr/min dans ce mode, il sonnera comme un six cylindres. Cependant, à 3000 tr/min, l'appareil repasse en mode quatre temps car il n'y a pas assez de temps pour les échanges gazeux à haute vitesse.

Intelligence artificielle

Koenigsegg, d'autre part, travaille avec SparkCognition, une société américaine d'intelligence artificielle qui développe un logiciel de gestion de l'intelligence artificielle pour les moteurs Freevalve comme TFG. Au fil du temps, le système apprendra comment contrôler au mieux les vannes et les différentes façons de conduire le processus de combustion. Le système de contrôle et le système Freevalve vous permettent de modifier le volume et le timbre du moteur avec différentes ouvertures des soupapes d'échappement. Il est également responsable de la capacité de réchauffer le moteur plus rapidement et de réduire les émissions. Grâce au moteur-générateur électrique à très basse température, le moteur du vilebrequin tourne pendant environ 10 cycles (en moins de 2 secondes), à laquelle la température de l'air comprimé dans les cylindres atteint 30 degrés. Pendant le chauffage, la soupape d'aspiration s'ouvre avec une petite course et il y a une circulation turbulente d'air et de carburant autour de la soupape d'échappement, ce qui améliore l'évaporation.

Le carburant contribue également de manière importante à l'obtention d'une puissance élevée du moteur. En fait, TFG est un moteur Flex Fuel, c'est-à-dire qu'il peut fonctionner aussi bien à l'essence qu'à l'alcool (éthanol, butanol, méthanol) et aux mélanges dans des proportions différentes. Les molécules d'alcool contiennent de l'oxygène et fournissent ainsi ce qui est nécessaire pour brûler la partie hydrocarbure. Bien sûr, cela signifie une consommation de carburant plus élevée, mais cela est fourni plus facilement qu'une grande quantité d'air. Les mélanges d'alcools fournissent également un processus de combustion plus propre et moins de particules sont libérées pendant le processus de combustion. Et si l'éthanol est extrait des plantes, il peut également fournir un processus neutre en carbone. Lorsqu'il fonctionne à l'essence, la puissance du moteur est de 500 ch. Rappelons que le contrôle de la combustion dans le TFG est si high-tech qu'il parvient à extraire presque le maximum possible du carburant sans détonation - la zone de combustion la plus névralgique à une pression de turbo aussi élevée. Il est vraiment unique avec un taux de compression de 9,5:1 et une pression de remplissage très élevée. Nous ne pouvons que deviner comment exactement la culasse est attachée au bloc, et la force de ce dernier, étant donné l'énorme pression de travail du processus de combustion, cela peut expliquer dans une certaine mesure la présence de formes sphériques en forme de colonne dans son architecture .

Bien sûr, le système Freevalve complexe coûte plus cher que les actionneurs mécaniques conventionnels, mais moins de matières premières sont utilisées pour créer le moteur, ce qui compense dans une certaine mesure à la fois le coût et le poids. Ainsi, en général, le coût d'un TFG de haute technologie est deux fois inférieur à celui d'un turbocompresseur à huit cylindres de cinq litres.

Unique Gemera Drive

Le reste de la transmission Gemera est également unique et inhabituel. Le TFG est situé derrière l'habitacle et contrôle l'essieu avant à l'aide d'un système d'entraînement direct unique sans boîte de vitesses à engrenages, mais avec deux embrayages hydrauliques sur chaque axe. Le système s'appelle HydraCoup, et à une certaine vitesse, l'embrayage hydraulique se verrouille et l'entraînement direct. Cela est dû au fait que le moteur à combustion interne est également directement connecté à un moteur-générateur électrique d'une capacité allant jusqu'à 400 ch. puissance respectivement jusqu'à 500 Nm.

L'HydraCoup convertit un total de 1100 3000 Nm TFG et un moteur électrique, doublant le couple à 500 1000 tr/min. A tout cela s'ajoute le couple de chacun des deux moteurs électriques qui entraînent une roue arrière avec 1700 ch. chacun et, par conséquent, 800 Nm. Ainsi, la puissance totale du système est de 800 ch. Chacun des moteurs électriques a une tension de 15 volts. La batterie de la voiture est également unique. Il a une tension de 900 volts et une puissance de seulement 200 kWh, a une puissance de décharge (sortie) de XNUMX kW et une puissance de charge de XNUMX kW. Chacune de ses cellules est contrôlée individuellement en termes de température, d'état de charge, de "santé", et elles sont toutes combinées dans un corps en carbone commun, situé à l'endroit le plus sûr - sous les sièges avant et dans le tunnel d'entraînement en carbone-aramide. Tout cela signifie qu'après quelques accélérations plus vigoureuses, la voiture devra se déplacer lentement pendant un certain temps pour que le TFG charge la batterie.

Toute la disposition inhabituelle est basée sur la philosophie d'une entreprise produisant des voitures avec un moteur arrière intermédiaire. Koenigsegg n'a pas encore prévu de voiture électrique propre, car ils estiment que la technologie dans ce domaine n'est pas suffisamment développée et rend les voitures très lourdes. Pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, l'entreprise utilise du carburant alcoolisé et un moteur à combustion interne.

Le système électrique de 800 volts de Gemera fournit jusqu'à 50 km d'électricité et une vitesse de 300 km/h. Pour les loisirs jusqu'à 400 km/h, la responsabilité de TFG. En mode hybride, la voiture peut parcourir 950 km supplémentaires, ce qui indique une efficacité assez élevée du système - le TFG lui-même consomme environ 20% de moins qu'un moteur moderne de deux litres. avec distribution de gaz variable classique. Et la stabilité de la voiture est également assurée par le système de direction des roues arrière, la vectorisation de couple électrique à l'arrière et la vectorisation de couple mécanique à l'avant (à l'aide d'embrayages humides supplémentaires dans les mécanismes de traction avant, à côté des convertisseurs hydrauliques) . La Gemera est ainsi devenue un véhicule à traction intégrale, quatre roues directrices et vectorisation de couple. A tout cela s'ajoute la régulation de la taille du corps.

Bien que ce moteur soit unique par nature, il montre qu'il peut guider le développement d'un moteur à combustion interne. Le même débat a lieu en Formule 1 - la recherche d'efficacité se concentrera probablement sur les carburants synthétiques et le mode de fonctionnement à deux temps.