Waartoe is een verbrandingsmotor in staat?

Als het op Koenigsegg aankomt, lijkt alles van een andere planeet te komen. Het nieuwe model van het Zweedse merk Gemera verschilt niet van deze formulering - een vierzits GT-model met hybride aandrijving, systeemvermogen van 1700 pk, een topsnelheid van 400 km/u en acceleratie tot 100 km/u in 1,9. seconden. Hoewel supercars niet meer zo zeldzaam zijn in de moderne wereld, heeft de Gemera toch enkele onderscheidende kenmerken. En de meest onderscheidende van deze kenmerken is de motor van de auto.

Koenigsegg noemt het de Tiny Friendly Giant, of kortweg TNG. En daar is een reden voor - de TFG heeft een cilinderinhoud van twee liter, drie cilinders (!), twee turbo's en 600 pk. bij 300 pk per liter bereikt deze motor het maximale vermogen ooit aangeboden door een productiemotor. Het bedrijf beweert dat de TFG qua technologie "voorloopt op elke andere driecilindermotor die momenteel op de markt is". Sterker nog, ze hebben helemaal gelijk: de volgende driecilindermotor is de 268 pk die Toyota in de GR Yaris gebruikt.

De meest ongebruikelijke technologie in de TFG is het nokkenloze kleptimingsysteem. In plaats daarvan gebruikt de motor een systeem dat is ontwikkeld door Koenigsegg-dochter Freevalve, met pneumatische aandrijvingen voor elke klep.

In feite is de "vriendelijke kleine reus" speciaal ontworpen voor Gemera. Het Zweedse bedrijf wilde iets compacts, lichtgewichts maar krachtig maken. Bovendien is de algemene filosofie van het aandrijfontwerp veranderd en wordt, in tegenstelling tot de Gegera Regera-hybride, het grootste deel van het vermogen geleverd door elektromotoren. De verbrandingsmotor levert een extra bijdrage aan het rijden en het opladen van de accu's.

Ze hebben veel nagedacht voordat ze besloten een driecilindermotor te bouwen in Königsegg. Een dergelijke beslissing zal echter niet ondubbelzinnig worden genomen in een exclusief voertuig. Desalniettemin overheerst de zoektocht naar kwaliteiten als compactheid en lichtheid en leidt dit tot de creatie van de meest extreme motor ter wereld, niet alleen in termen van de liter, maar ook de "cilinder".

De motorconfiguratie heeft echter vrij grote cilinders en klinkt behoorlijk pakkend, met het typische laagfrequente timbre van driecilindermotoren, maar dan veel luchtiger. Christian von Koenigsegg, de oprichter van het bedrijf, zei over hem: "Stel je een Harley voor, maar dan met een andere cilinder." Hoewel hij een vrij grote boring van 95 mm en een slag van 93,5 mm heeft, houdt de TFG van hoge toeren. Het maximale vermogen wordt bereikt bij 7500 tpm en de rode zone van de toerenteller begint bij 8500 tpm. Alchemie bestaat hier uit dure materialen die zorgen voor lichtheid (snelheid) en kracht (hoge druk van het verbrandingsproces). Daarom gaan hoge snelheden gepaard met een ongelooflijk koppel van 600 Nm.

Cascade-turbolader

Het antwoord op de vraag hoe twee turbocompressoren in een driecilinderconfiguratie precies kunnen worden aangesloten, is de cascade. Een soortgelijk systeem gebruikte de iconische Porsche 80 uit de jaren 959, die overeenkomsten vertoont doordat twee driecilindermotoren zijn gevuld met een kleine en een grote turbocompressor. TFG heeft echter een nieuwe interpretatie over dit onderwerp. Elk van de motorcilinders heeft twee uitlaatkleppen, waarvan er één verantwoordelijk is voor het vullen van de kleine turbocompressor en de andere voor de grote turbocompressor. Bij lage toerentallen en belastingen gaan alleen de drie kleppen open die gassen naar de kleine turbocompressor voeren. Bij 3000 tpm beginnen de tweede kleppen te openen, waardoor de gassen in de grote turbocompressor worden geleid. De motor is echter zo hightech dat hij qua parameters, zelfs in de "atmosferische" versie, 280 pk kan bereiken. De reden ligt in dezelfde Freevalve-kleptechnologie. Een van de redenen waarom een ​​2000 cc motor CM drie cilinders heeft, is het feit dat een driecilindermotor efficiënter is qua turbolading, aangezien er geen wederzijdse demping van gaspulsen is, zoals bij een viercilindermotor.

En pneumatisch openende kleppen

Dankzij het Freevalve-systeem beweegt elk ventiel afzonderlijk. Het kan onafhankelijk worden geopend met een bepaalde duur, startkoppel en slag. Bij lage belasting gaat er maar één open, waardoor een hogere luchtstroom en een betere brandstofmenging mogelijk is. Dankzij de mogelijkheid om elk van de kleppen nauwkeurig te regelen, is er geen smoorklep nodig en kan elk van de cilinders indien nodig worden uitgeschakeld (in deellastmodi). Dankzij de flexibiliteit van de bediening kan de TFG overschakelen van conventionele Otto- naar Miller-werking met een grotere inschakelduur en hogere efficiëntie. En dit is niet het meest indrukwekkende - met behulp van "blazen" uit de turbo-eenheden kan de motor overschakelen naar tweetaktmodus tot ongeveer 3000 tpm. Volgens Christian von Koenigseg zal hij bij 6000 tpm in deze modus klinken als een zescilinder. Bij 3000 tpm schakelt het apparaat echter terug naar de viertaktmodus omdat er bij hoge snelheden geen tijd is voor gasuitwisseling.

Искусственный интеллект

Aan de andere kant werkt Koenigsegg samen met het Amerikaanse kunstmatige intelligentiebedrijf SparkCognition, dat software voor het beheer van kunstmatige intelligentie ontwikkelt voor Freevalve-engines zoals TFG. Na verloop van tijd leert het systeem hoe de kleppen het beste kunnen worden bediend en hoe het verbrandingsproces kan worden uitgevoerd. Het controlesysteem en het Freevalve-systeem stellen u in staat om het volume en de toon van de motor te veranderen met verschillende openingen van de uitlaatkleppen. Het is ook verantwoordelijk voor het vermogen om de motor sneller op te warmen en de uitstoot te verminderen. Dankzij de elektromotor-generator bij zeer lage temperaturen, draait de krukasmotor ongeveer 10 cycli (binnen 2 seconden), waarbij de temperatuur van de perslucht in de cilinders 30 graden bereikt. Tijdens het verwarmen opent de aanzuigklep met een kleine slag en turbulente circulatie van lucht en brandstof rond de uitlaatklep, wat de verdamping verbetert.

Brandstof levert ook een belangrijke bijdrage aan het bereiken van een hoog motorvermogen. TFG is in feite een Flex Fuel-motor, dat wil zeggen dat hij zowel op benzine als op alcohol (ethanol, butanol, methanol) en mengsels in verschillende verhoudingen kan lopen. De alcoholmoleculen bevatten zuurstof en leveren dus wat nodig is om het koolwaterstofgedeelte te verbranden. Dit betekent natuurlijk een hoger brandstofverbruik, maar het wordt gemakkelijker geleverd dan een grote hoeveelheid lucht. Ook zorgen alcoholblends voor een schoner verbrandingsproces en komt er minder fijnstof vrij tijdens het verbrandingsproces. En als ethanol uit planten wordt gewonnen, kan dat ook nog eens voor een CO500-neutraal proces zorgen. Bij het rijden op benzine is het motorvermogen 9,5 pk. Bedenk dat de verbrandingscontrole in de TFG zo hightech is dat hij bijna het maximale uit de brandstof weet te halen zonder te ontploffen - de meest neuralgische verbrandingszone bij zo'n hoge turbodruk. Hij is werkelijk uniek met een compressieverhouding van 1:XNUMX en een zeer hoge vuldruk. We kunnen alleen maar raden hoe de cilinderkop precies aan het blok is bevestigd, en de sterkte van de laatste, gezien de enorme werkdruk van het verbrandingsproces, zou dit tot op zekere hoogte de aanwezigheid van bolvormige, kolomachtige vormen in de architectuur kunnen verklaren .

Natuurlijk is het complexe Freevalve-systeem duurder dan conventionele mechanische klepactuators, maar er worden minder grondstoffen gebruikt om de motor te bouwen, wat zowel de kosten als het gewicht enigszins compenseert. Over het algemeen zijn de kosten van de hightech TFG dus de helft van die van de achtcilinderturbocompressor van vijf liter.

Unieke Gemera-aandrijving

De rest van de Gemera-aandrijflijn is ook uniek en eigenzinnig. De TFG bevindt zich achter het passagierscompartiment en stuurt de vooras met behulp van een uniek direct drive-systeem zonder versnellingsbakken, maar met twee hydraulische koppelingen op elke as. Het systeem heet HydraCoup en bij een bepaalde snelheid worden de hydraulische koppelingen vergrendeld en direct aangedreven. Dit komt doordat de verbrandingsmotor ook direct is gekoppeld aan een elektromotor-generator met een vermogen tot 400 pk. vermogen respectievelijk tot 500 Nm.

De HydraCoup zet in totaal 1100 Nm TFG en een elektromotor om, waardoor het koppel wordt verdubbeld tot 3000 tpm. Daarbij komt nog het koppel van elk van de twee elektromotoren die één achterwiel met 500 pk aandrijven. elk en dus 1000 Nm. Het totale systeemvermogen is dus 1700 pk. Elk van de elektromotoren heeft een spanning van 800 volt. Ook de accu van de auto is uniek. Hij heeft een spanning van 800 volt en een vermogen van slechts 15 kWh, heeft een ontlaad(output)vermogen van 900 kW en een laadvermogen van 200 kW. Elk van zijn cellen wordt afzonderlijk geregeld wat betreft temperatuur, laadtoestand, "gezondheid", en ze zijn allemaal gecombineerd in een gemeenschappelijke koolstofcarrosserie, die zich op de veiligste plaats bevindt - onder de voorstoelen en in de koolstof-aramide aandrijftunnel. Dit alles zal ertoe leiden dat de auto na een paar krachtigere acceleraties een tijdje langzaam moet rijden om de TFG de batterij te laten opladen.

De hele ongebruikelijke lay-out is gebaseerd op de filosofie van het autobedrijf met middenmotor. Koenigsegg heeft nog geen plannen voor een puur elektrische auto, omdat ze vinden dat de technologie op dit gebied onderontwikkeld is en auto's erg zwaar maakt. Om de uitstoot van kooldioxide te verminderen, gebruikt het bedrijf alcoholische brandstoffen en een interne verbrandingsmotor.

Gemera's 800 volt elektrisch systeem levert tot 50 km stroom en een snelheid van 300 km/u, voor recreatie tot 400 km/u de verantwoordelijkheid van TFG. In hybride modus kan de auto nog eens 950 km afleggen, wat wijst op een vrij hoge efficiëntie van het systeem - de TFG zelf verbruikt ongeveer 20 procent minder dan een moderne tweelitermotor. met conventionele variabele gasverdeling. En de stabiliteit van de auto wordt ook verzekerd door het achterwielbesturingssysteem, elektrische koppelvectoring aan de achterkant en mechanische koppelvectoring aan de voorkant (met behulp van extra natte koppelingen in de voorwielaandrijvingsmechanismen, naast de hydraulische omvormers) . Zo werd de Gemera een voertuig met vierwielaandrijving, vierwielbesturing en koppelvectoring. Toegevoegd aan dit alles is de regulering van de lichaamslengte.

Hoewel deze motor uniek van aard is, laat hij zien dat hij richting kan geven aan de ontwikkeling van een verbrandingsmotor. Hetzelfde debat vindt plaats in de Formule 1 - de zoektocht naar efficiëntie zal zich waarschijnlijk concentreren op synthetische brandstoffen en de tweetaktmodus.