De què és capaç un motor de combustió interna?

Quan es tracta de Koenigsegg, tot sembla provenir d'un altre planeta. El nou model de la marca sueca anomenat Gemera no és diferent d'aquesta formulació: un model GT de quatre places amb tracció híbrida, potència del sistema de 1700 CV, velocitat màxima de 400 km/h i acceleració fins a 100 km/h en 1,9. segons. Tot i que els supercotxes ja no són tan rars al món modern, el Gemera encara té algunes característiques distintives. I el més distintiu d'aquestes característiques és el motor del cotxe.

Koenigsegg l'anomena el Tiny Friendly Giant, o TNG per abreujar-lo. I hi ha una raó: el TFG té una cilindrada de dos litres, tres cilindres (!), dos turbocompressors i 600 CV. a 300 CV per litre, aquesta unitat aconsegueix la màxima potència que mai ofereix un motor de producció. La companyia afirma que pel que fa a la tecnologia, el TFG està "per davant de qualsevol altre motor de tres cilindres del mercat actual". De fet, tenen tota la raó: el següent motor de tres cilindres és els 268 CV ​​que utilitza Toyota al GR Yaris.

La tecnologia més inusual del TFG és el sistema de cronometratge de vàlvules sense lleves. En canvi, el motor utilitza un sistema desenvolupat per la filial de Koenigsegg Freevalve, amb actuadors pneumàtics per a cada vàlvula.

De fet, el "petit gegant amable" va ser dissenyat específicament per a Gemera. L’empresa sueca volia crear quelcom compacte, lleuger però potent. A més, la filosofia general del disseny de la unitat ha canviat i, a diferència del híbrid Gegera Regera, la major part de la potència la proporcionen els motors elèctrics. El motor de combustió té una contribució addicional a conduir i carregar les bateries.

Van pensar molt abans de decidir construir un motor de tres cilindres a Königsegg. Tanmateix, aquesta decisió no es prendrà sense ambigüitats en un vehicle exclusiu. No obstant això, la recerca de qualitats com la compacitat i la lleugeresa preval i condueix a la creació del motor més extrem del món, no només pel que fa al litre, sinó també al "cilindre".

La configuració del motor, però, té cilindres força grans i sona força enganxós, amb el típic timbre de baixa freqüència dels motors de tres cilindres, però molt més respirable. Christian von Koenigsegg, el fundador de l'empresa, va dir d'ell: "Imagina't una Harley, però amb un cilindre diferent". Tot i que té un diàmetre força gran de 95 mm i una carrera de 93,5 mm, al TFG li encanta les altes revolucions. La seva potència màxima s'assoleix a 7500 rpm i la zona vermella del tacòmetre comença a 8500 rpm. Aquí, l'alquímia consisteix en materials cars que proporcionen lleugeresa (velocitat) i força (alta pressió del procés de combustió). Per tant, les altes velocitats van acompanyades d'un increïble parell de 600 Nm.

Turboalimentació en cascada

La resposta a la pregunta de com es poden connectar exactament dos turbocompressors en una configuració de tres cilindres és la cascada. Un sistema similar va utilitzar l'icònic Porsche 80 als anys 959, que té similituds ja que dos motors de tres cilindres s'omplen amb un turbocompressor petit i un gran. Tanmateix, TFG té una nova interpretació sobre el tema. Cadascun dels cilindres del motor té dues vàlvules d'escapament, una de les quals s'encarrega d'omplir el turbocompressor petit i l'altra per al turbocompressor gran. A baixes revolucions i càrregues, només s'obren les tres vàlvules que alimenten gasos al petit turbocompressor. A 3000 rpm, les segones vàlvules comencen a obrir-se, dirigint els gasos cap al gran turbocompressor. No obstant això, el motor és tan tecnològic que pel que fa als seus paràmetres, fins i tot en la versió "atmosfèrica", pot arribar als 280 CV. El motiu rau en la mateixa tecnologia de vàlvules Freevalve. Una de les raons per les quals un motor de 2000 cc CM té tres cilindres, és el fet que un motor de tres cilindres és més eficient pel que fa a la sobrealimentació, ja que no hi ha amortiment mutu de les pulsacions de gas, com en un motor de quatre cilindres.

I vàlvules d’obertura pneumàtiques

Gràcies al sistema Freevalve, cada vàlvula es mou individualment. Es pot obrir de manera independent amb una durada, parell d'arrencada i carrera concretes. A baixa càrrega, només s'obre un, el que permet un major flux d'aire i una millor barreja de combustible. Gràcies a la capacitat de controlar amb precisió cadascuna de les vàlvules, no hi ha necessitat d'una vàlvula d'acceleració, i cadascun dels cilindres es pot apagar si cal (en modes de càrrega parcial). La flexibilitat d'operació permet que el TFG passi de l'operació convencional Otto a Miller amb un cicle de treball més gran i una major eficiència. I això no és el més impressionant: amb l'ajuda del "buf" de les unitats turbo, el motor pot canviar al mode de dos temps fins a unes 3000 rpm. Segons Christian von Koenigseg a 6000 rpm en aquest mode sonarà com un de sis cilindres. Tanmateix, a 3000 rpm, el dispositiu torna al mode de quatre temps perquè no hi ha prou temps per a l'intercanvi de gasos a altes velocitats.

Intel·ligència artificial

D’altra banda, Koenigsegg treballa amb l’empresa nord-americana d’intel·ligència artificial SparkCognition, que desenvolupa programari de gestió d’intel·ligència artificial per a motors Freevalve com TFG. Amb el pas del temps, el sistema aprèn a operar millor les vàlvules i les diferents maneres de conduir el procés de combustió. El sistema de control i el sistema Freevalve permeten canviar el volum i el to del motor amb una obertura diferent de les vàlvules d’escapament. També és responsable de la possibilitat d’escalfar el motor més ràpidament i reduir les emissions. Gràcies al generador de motors elèctrics a temperatures molt baixes, el motor del cigonyal gira uns 10 cicles (en 2 segons), a la qual la temperatura de l’aire comprimit dels cilindres arriba a 30 graus. Durant la calefacció, la vàlvula d’aspiració s’obre amb una petita carrera i es produeix una circulació turbulenta d’aire i combustible al voltant de la vàlvula d’escapament, cosa que millora l’evaporació.

El combustible també contribueix de manera important a aconseguir una gran potència del motor. De fet, el TFG és un motor Flex Fuel, és a dir, pot funcionar tant amb gasolina com amb alcohol (etanol, butanol, metanol) i mescles en diferents proporcions. Les molècules d'alcohol contenen oxigen i, per tant, proporcionen el necessari per cremar la porció d'hidrocarburs. Per descomptat, això significa un major consum de combustible, però es proporciona més fàcilment que una gran quantitat d'aire. Les mescles d'alcohol també proporcionen un procés de combustió més net i s'alliberen menys partícules durant el procés de combustió. I si s'extreu etanol de les plantes, també pot proporcionar un procés neutre en carboni. Quan funciona amb gasolina, la potència del motor és de 500 CV. Recordem que el control de la combustió del TFG és tan tecnològic que aconsegueix extreure gairebé el màxim possible del combustible sense detonació: la zona de combustió més neuràlgica a una pressió de turbo tan alta. És realment únic amb una relació de compressió de 9,5: 1 i una pressió d'ompliment molt alta. Només podem endevinar com s'uneix exactament la culata al bloc, i la força d'aquest últim, donada l'enorme pressió de treball del procés de combustió, fins a cert punt això pot explicar la presència de formes esfèriques, en forma de columna en la seva arquitectura. .

Per descomptat, el complex sistema Freevalve és més car que els actuadors de vàlvules mecàniques convencionals, però s’utilitzen menys matèries primeres per construir el motor, compensant tant el cost com el pes. Així, en general, el cost del TFG d'alta tecnologia és la meitat que el turbocompressor de vuit cilindres de cinc litres de la companyia.

Unitat Gemera única

La resta del motor de transmissió Gemera també és únic i peculiar. El TFG es troba darrere de l’habitacle i dirigeix ​​l’eix davanter mitjançant un sistema d’acció directa sense caixes de canvis, però amb dos embragatges hidràulics a cada eix. El sistema s’anomena HydraCoup i a una velocitat determinada els embragatges hidràulics estan bloquejats i accionats directament. Això es deu al fet que el motor de combustió també està directament relacionat amb un motor-generador elèctric amb una capacitat de fins a 400 CV. potència fins a 500 Nm respectivament.

L'HydraCoup converteix un total de 1100 Nm de TFG i un motor elèctric, duplicant el parell a 3000 rpm. A tot això s'afegeix el parell motor de cadascun dels dos motors elèctrics que accionen una roda posterior de 500 CV. cadascun i, en conseqüència, 1000 Nm. Així, la potència total del sistema és de 1700 CV. Cadascun dels motors elèctrics té una tensió de 800 volts. La bateria del cotxe també és única. Té una tensió de 800 volts i una potència de només 15 kWh, té una potència de descàrrega (sortida) de 900 kW i una potència de càrrega de 200 kW. Cadascuna de les seves cèl·lules es controla individualment en termes de temperatura, estat de càrrega, "salut" i totes es combinen en un cos comú de carboni, situat al lloc més segur: sota els seients davanters i al túnel de conducció de carboni-aramida. Tot això farà que després d'unes quantes acceleracions més vigoroses, el cotxe haurà de moure's lentament durant una estona perquè el TFG carregui la bateria.

Tot el disseny inusual es basa en la filosofia de la companyia de vehicles de motor mitjà. Koenigsegg encara no té previst un cotxe elèctric pur perquè creuen que la tecnologia en aquesta àrea està poc desenvolupada i fa que els cotxes siguin molt pesats. Per reduir les seves emissions de diòxid de carboni, la companyia utilitza combustibles alcohòlics i un motor de combustió interna.

El sistema elèctric de 800 volts de Gemera proporciona fins a 50 km d'electricitat i una velocitat de 300 km/h Per a l'esbarjo fins a 400 km/h, responsabilitat de TFG. En mode híbrid, el cotxe pot recórrer 950 km més, la qual cosa indica una eficiència força alta del sistema: el propi TFG consumeix un 20 per cent menys que un motor modern de dos litres. amb distribució de gas variable convencional. I l'estabilitat del cotxe també està assegurada pel sistema de direcció de les rodes posteriors, la vectorització de parell elèctrica a la part posterior i la vectorització de parell mecànica a la part davantera (utilitzant embragatges humits addicionals als mecanismes de tracció davantera, al costat dels convertidors hidràulics). . El Gemera es va convertir així en un vehicle amb tracció integral, direcció a les quatre rodes i vectorització del parell. A tot això s'afegeix la regulació de l'alçada corporal.

Tot i que aquest motor és únic per naturalesa, demostra que pot guiar el desenvolupament d'un motor de combustió interna. El mateix debat està tenint lloc a la Fórmula 1: la recerca de l'eficiència probablement se centrarà en els combustibles sintètics i el mode de funcionament de dos temps.