На что способен двигатель внутреннего сгорания?
Статьи

На что способен двигатель внутреннего сгорания?

Когда дело доходит до Кенигсегга, кажется, что все происходит с другой планеты. Новая модель шведской марки под названием Gemera ничем не отличается от этой формулировки – четырехместная модель GT с гибридным приводом, мощность системы 1700 л.с., максимальная скорость 400 км / ч и разгон до 100 км / ч за 1,9. секунд. Хотя суперкары уже не так редки в современном мире, у Gemera все же есть некоторые отличительные черты. И наиболее отличительной из этих особенностей является двигатель автомобиля.

Кенигсегг называет это Крошечным Дружественным Гигантом, или сокращенно TNG. И есть причина – TFG имеет рабочий объем в два литра, три цилиндра (!), Два турбонагнетателя и 600 л.с. при 300 л.с. за литр это устройство достигает максимальной мощности, когда-либо предлагаемой серийным двигателем. Компания утверждает, что с точки зрения технологии TFG «опережает любой другой трехцилиндровый двигатель на рынке сегодня». На самом деле, они абсолютно правы – следующий трехцилиндровый двигатель – это 268 л.с., используемый Toyota в GR Yaris.

Самая необычная технология в TFG – это система газораспределения без распредвала. Вместо этого в двигателе используется система, разработанная дочерним предприятием Koenigsegg Freevalve, с пневматическими приводами для каждого клапана.

На что способен двигатель внутреннего сгорания?

На самом деле, «маленький дружелюбный гигант» был разработан специально для Gemera. Шведская компания хотела создать что-то компактное, легкое, но с большой мощностью. Кроме того, общая философия конструкции привода изменилась, и, в отличие от гибридной Gegera Regera, большая часть мощности обеспечивается электродвигателями. Двигатель внутреннего сгорания имеет дополнительный вклад в привод и в зарядку аккумуляторов.

Прежде чем принять решение о создании трехцилиндрового двигателя в Кенигсегге, они много думали. Однако такое решение не будет принято однозначно в эксклюзивном автомобиле. Тем не менее, поиск таких качеств, как компактность и легкость, преобладает и приводит к созданию самого экстремального двигателя в мире, с точки зрения не только литра, но и «цилиндра».

Конфигурация двигателя, однако, имеет довольно большие цилиндры и звучит довольно броско, с типичным низкочастотным тембром для трехцилиндровых двигателей, но гораздо более хриплым. Кристиан фон Кенигсег, основатель компании, сказал о нем: «Представьте себе Harley, но с другим цилиндром». Хотя он имеет довольно большой диаметр 95 мм и ход поршня 93,5 мм, TFG любит высокие обороты. Его максимальная мощность достигается при 7500 об / мин, а красная зона тахометра начинается с 8500 об / мин. Здесь алхимия состоит из дорогих материалов, обеспечивающих легкость (скорость) и прочность (высокое давление процесса горения). Поэтому высокие скорости сопровождаются невероятным крутящим моментом – 600 Нм.

На что способен двигатель внутреннего сгорания?

Каскадный турбонаддув

Ответ на вопрос, как именно два турбонагнетателя могут быть соединены в трехцилиндровую конфигурацию, – каскад. В похожей системе в 80-х годах использовалась культовая модель Porsche 959, в которой есть сходство, поскольку два трехцилиндровых двигателя заполнены маленьким и большим турбонагнетателем. Тем не менее, TFG имеет новую интерпретацию по этому вопросу. Каждый из цилиндров двигателя имеет два выпускных клапана, один из которых отвечает за заполнение небольшого турбонагнетателя, а другой – за большой турбонагнетатель. При низких оборотах и ​​нагрузках открываются только те три клапана, которые подают газы для небольшого турбонагнетателя. При 3000 об / мин вторые клапаны начинают открываться, направляя газы в большой турбонагнетатель. Однако двигатель настолько высокотехнологичен, что по своим параметрам даже в «атмосферной» версии может достигать 280 л.с. Причина кроется в той же технологии клапанов Freevalve. Одной из причин, по которой двигатель с рабочим объемом 2000 куб. См имеет три цилиндра, является тот факт, что трехцилиндровый двигатель более эффективен с точки зрения турбонаддува, поскольку отсутствует взаимное демпфирование пульсаций газа, как в четырехцилиндровом двигателе.

И клапаны с пневматическим открытием

Благодаря системе Freevalve каждый клапан перемещается индивидуально. Он может быть открыт независимо с определенной продолжительностью, пусковым моментом и ходом. При низкой нагрузке открывается только один, что обеспечивает более высокий поток воздуха и лучшее перемешивание топлива. Благодаря возможности точного управления каждым из клапанов, отпадает необходимость в дроссельной заслонке, и каждый из цилиндров можно отключить при необходимости (в режимах частичной нагрузки). Гибкость работы позволяет TFG переключаться с обычного режима работы Отто на Миллер с увеличенным рабочим циклом и более высокой эффективностью. И это не самое впечатляющее – с помощью «обдува» от турбоагрегатов двигатель может переключаться в двухтактный режим примерно до 3000 об / мин. Согласно Кристиану фон Кенигсегу при 6000 об / мин в этом режиме он будет звучать как шестицилиндровый. Однако при 3000 об / мин устройство переключается обратно в четырехтактный режим, потому что на высоких скоростях не хватает времени для газообмена.

На что способен двигатель внутреннего сгорания?

Искусственный интеллект

С другой стороны, Koenigsegg работает с американской компанией по искусственному интеллекту SparkCognition, которая разрабатывает программное обеспечение для управления искусственным интеллектом для таких двигателей Freevalve, как TFG. Со временем система узнает, как наилучшим образом управлять клапанами, и различные способы проведения процесса сгорания. Система управления и система Freevalve позволяют изменять объем и тембр двигателя при различном открытии выпускных клапанов. Он также отвечает за способность быстрее прогревать двигатель и уменьшать выбросы. Благодаря электродвигателю-генератору при очень низкой температуре двигатель коленчатого вала вращается в течение примерно 10 циклов (в течение 2 секунд), при которых температура сжатого воздуха в цилиндрах достигает 30 градусов. В процессе нагрева всасывающий клапан открывается с небольшим ходом и происходит турбулентная циркуляция воздуха и топлива вокруг выпускного клапана, что улучшает испарение.

Топливо также вносит важный вклад в достижение высокой мощности двигателя. Фактически, TFG – это двигатель Flex Fuel, то есть он может работать как на бензине, так и на спирте (этанол, бутанол, метанол) и смесях в разных пропорциях. Молекулы спирта содержат кислород и, таким образом, обеспечивают то, что необходимо для сжигания углеводородной части. Конечно, это означает более высокий расход топлива, но он обеспечивается легче, чем большое количество воздуха. Алкогольные смеси также обеспечивают более чистый процесс сгорания, и в процессе сгорания выделяется меньше твердых частиц. И если этанол извлекается из растений, он также может обеспечить углерод-нейтральный процесс. При работе на бензине мощность двигателя составляет 500 л.с. Напомним, что контроль процесса сгорания в TFG настолько высокотехнологичен, что ему удается извлечь практически максимально возможное из топлива без детонации – самой невралгической зоны сгорания при таком высоком давлении турбонаддува. Это действительно уникально с коэффициентом сжатия 9,5: 1 и очень высоким давлением наполнения. Мы можем только догадываться, как именно головка блока цилиндров прикреплена к блоку, а прочность последнего с учетом огромного рабочего давления процесса сгорания – в какой-то степени это может объяснить наличие сферических форм, подобных колоннам, в его архитектуре.

На что способен двигатель внутреннего сгорания?

Конечно, сложная система Freevalve стоит дороже, чем обычные механические приводы клапанов, но для создания двигателя используется меньше сырья, что в некоторой степени компенсирует как стоимость, так и вес. Таким образом, в целом, стоимость высокотехнологичного TFG в два раза ниже, чем у восьмицилиндрового пятилитрового турбонагнетателя компании.

Уникальный привод Gemera

Остальная часть трансмиссии Gemera также уникальна и необычна. TFG расположен за пассажирским салоном и управляет передней осью, используя уникальную систему прямого привода без коробки передач с шестернями, но с двумя гидравлическими сцеплениями на каждой оси. Система называется HydraCoup, и на определенной скорости выполняется блокировка гидравлических сцеплений и прямой привод. Это связано с тем, что двигатель внутреннего сгорания также напрямую связан с электродвигателем-генератором мощностью до 400 л.с. мощность соответственно до 500 Нм.

HydraCoup конвертирует в общей сложности 1100 ньютон-метров TFG и электродвигатель, удваивая крутящий момент до 3000 об / мин. Ко всему этому добавляется крутящий момент каждого из двух электродвигателей, приводящих в движение одно заднее колесо мощностью 500 л.с. каждый и соответственно на 1000 Нм. Таким образом, общая мощность системы составляет 1700 л.с. Каждый из электродвигателей имеет напряжение 800 вольт. Аккумулятор автомобиля также уникален. Он имеет напряжение 800 вольт и мощность только 15 кВт · ч, имеет мощность разряда (выхода) 900 кВт и мощность зарядки 200 кВт. Каждая из ее ячеек контролируется отдельно с точки зрения температуры, состояния заряда, «здоровья», и все они объединены в общий карбоновый кузов, расположенный в самом безопасном месте – под передними сиденьями и в карбоново-араминдном туннеле для привода. Все это будет означать, что после нескольких более активных ускорений автомобиль должен будет некоторое время двигаться медленнее, чтобы TFG зарядил аккумулятор.

Вся необычная компоновка основана на философии компании по производству автомобилей с промежуточным задним двигателем. Koenigsegg еще не планирует чистый электрический автомобиль, потому что они полагают, что технологии в этой области недостаточно развиты и делают автомобили очень тяжелыми. Чтобы сократить выбросы углекислого газа, компания использует алкогольное топливо и двигатель внутреннего сгорания.

800-вольтовая электрическая система Gemera обеспечивает до 50 км электричества и скорость 300 км / ч. Для отдыха до 400 км / ч ответственность TFG. В гибридном режиме автомобиль может проехать еще 950 км, что говорит о довольно высокой эффективности системы – сам TFG потребляет примерно на 20 процентов меньше, чем современный двухлитровый двигатель. с обычным переменным распределением газа. А стабильность автомобиля также обеспечивается системой рулевого управления задними колесами, вектором электрического крутящего момента сзади и вектором механического крутящего момента спереди (с помощью дополнительных «мокрых» сцеплений в механизмах переднего привода, рядом с гидравлическими преобразователями). Таким образом, Gemera стала автомобилем с полным приводом, четырехколесным рулевым управлением и векторной передачей крутящего момента. Ко всему этому добавляется регулировка роста тела.

Хотя этот двигатель уникален по своей природе, он показывает, что может послужить руководством для разработки двигателя внутреннего сгорания. Те же дебаты происходят в Формуле 1 – в поисках эффективности, вероятно, основное внимание будет уделено синтетическому топливу и двухтактному принципу работы в определенных режимах.

Добавить комментарий