科尼賽克2.0升無凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)如何產(chǎn)生600馬力的功率

您始終可以依靠科尼賽克來做不同的事情。以瑞典品牌最新的汽車Gemera為例，它是一款1700 hp的四座混合動(dòng)力豪華旅行車，最高時(shí)速可達(dá)250 mph。在擁有比以往更多的超高價(jià)超級(jí)跑車的世界中，Gemera脫穎而出。也許關(guān)于汽車最有趣的是它的引擎。

Koenigsegg將該引擎稱為Tiny Friendly Giant，簡(jiǎn)稱TFG，這是一個(gè)貼切的名字。TFG是2.0升雙渦輪增壓三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，功率為600馬力。TFG的輸出功率為每升300馬力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于公路車所能看到的任何輸出。科尼賽克說，這“比今天的任何其他生產(chǎn)三缸汽車都快幾年”，他的理解沒有錯(cuò)：第二大功率的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)是豐田GR Yaris的268馬力發(fā)動(dòng)機(jī)。

更為不尋常的是，TFG沒有凸輪軸。取而代之的是，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了科尼賽克的姊妹公司Freevalve的技術(shù)，其氣動(dòng)執(zhí)行器可以獨(dú)立打開和關(guān)閉每個(gè)氣門。我打電話給公司創(chuàng)始人克里斯蒂安·馮·科尼塞格(Christian von Koenigsegg)，以確切地了解這種非常規(guī)引擎的工作原理。

Tiny Friendly Giant是專為Gemera設(shè)計(jì)的。Koenigsegg想要一種小巧輕便，功能強(qiáng)大的產(chǎn)品。科尼賽克還決定改變混合動(dòng)力Regera中的設(shè)置，在混合動(dòng)力Regera中，內(nèi)燃機(jī)提供了總功率輸出的大部分。在Gemera中，大部分動(dòng)力來自電動(dòng)機(jī)，而Gemera則貢獻(xiàn)了一些驅(qū)動(dòng)力并為混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池充電。

根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，科尼賽克采用了2.0升三缸配置。“我們有點(diǎn)撓頭，”科尼賽克說。“三缸并不是最排他的……但后來我們意識(shí)到，從技術(shù)上講，每缸，這是地球上最極端的發(fā)動(dòng)機(jī)。為何我們除了使汽車盡可能輕巧，盡可能寬敞之外，還需要更多的東西?”

其余與引擎的角色有關(guān)。“這是一種大口徑，大沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，聽起來不像某些三缸發(fā)動(dòng)機(jī)那樣微不足道，”科尼塞格說。想象一下，一輛哈雷車再增加一個(gè)汽缸。那種感覺。” 盡管缸徑為95mm，行程尺寸為93.5mm，但TFG具有很高的轉(zhuǎn)速。峰值功率為7500 rpm，紅線為8500。“我們傾向于將這些旋轉(zhuǎn)零件設(shè)計(jì)得比其他任何零件都輕，” Koenigsegg解釋說，“但實(shí)際上卻同時(shí)注重強(qiáng)度。如果這樣做，您可以提高更高的水平。” 這款微型發(fā)動(dòng)機(jī)還提供了巨大的扭矩-443 lb-ft(從低于3000 rpm一直到7000)。

順序渦輪增壓設(shè)置非常巧妙。TFG每個(gè)氣缸有兩個(gè)排氣門，其中一個(gè)專用于小型渦輪，另一個(gè)專用于大型渦輪。在低轉(zhuǎn)速下，只有小型渦輪增壓排氣門打開，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的增壓響應(yīng)。超過3000 rpm時(shí)，大渦輪排氣門開始打開，產(chǎn)生巨大的助力，并產(chǎn)生許多中程功率和扭矩。(即使沒有渦輪增壓器，TFG也令人印象深刻：Koenigsegg說，從理論上講，自然吸氣的TFG可以產(chǎn)生280馬力。)

“由于某種原因，它被稱為自由閥，”科尼賽克說。“每個(gè)單獨(dú)的閥門都有完全的自由。打開多少，什么時(shí)候打開，打開多久。” 在低負(fù)載下，每個(gè)氣缸兩個(gè)進(jìn)氣門中只有一個(gè)打開，從而使霧化的燃料分配更均勻。Freevalve系統(tǒng)不斷調(diào)整進(jìn)氣門的升程和持續(xù)時(shí)間，因此無需傳統(tǒng)的節(jié)氣門，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以即時(shí)關(guān)閉各個(gè)氣缸。Freevalve還允許TFG在傳統(tǒng)的奧托(Otto)循環(huán)和米勒(Miller)循環(huán)操作之間進(jìn)行切換，在這些操作中，進(jìn)氣門的開啟時(shí)間更長(zhǎng)，以幫助減少泵送損失，提高功率和效率。這甚至不是最瘋狂的事情。“借助渦輪增壓器，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以以大約3000 rpm的速度運(yùn)轉(zhuǎn)兩沖程。這聽起來像是6000轉(zhuǎn)/分時(shí)的六分之一，”科尼賽克說。超過3000 rpm時(shí)，TFG將不得不切換回四沖程運(yùn)行，因?yàn)樵诟咿D(zhuǎn)速下沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行氣體交換。不過，這只是理論上的事-該公司尚未在兩沖程模式下測(cè)試TFG?？颇豳惪苏f，這仍然是“早期”。

Koenigsegg還與德克薩斯州的一家人工智能公司SparkCognition合作，為TFG等Freevalve發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)AI發(fā)動(dòng)機(jī)管理軟件。“隨著時(shí)間的流逝，該系統(tǒng)將學(xué)習(xí)最佳的閥門操作方法，最節(jié)儉，最清潔的方法……它將最終開始做我們從未想到的事情，”科尼賽克說。“它會(huì)以不同的方式自行燃燒，最終以我們無法完全理解的方式漂浮。” 但這是出路。Koengisegg說，TFG目前將依靠人工編碼的閥門操作。

TFG使用常規(guī)泵氣僅能“產(chǎn)生”約500馬力的功率。這是一種靈活的燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過優(yōu)化可燃燒酒精-乙醇，丁醇或甲醇，或其任意組合。酒精燃料的性能非常好，但科尼塞格(Koenigsegg)說，使用酒精也是使TFG清潔的關(guān)鍵部分，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的有害顆粒比汽油少。使用可持續(xù)來源的燃料，TFG可以有效實(shí)現(xiàn)碳中和。

當(dāng)然，像Freevalve這樣的復(fù)雜系統(tǒng)要比傳統(tǒng)的凸輪裝置昂貴，但Koenigsegg指出，該系統(tǒng)使用的原材料更少，從而抵消了部分成本并減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量?？偠灾琓FG發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本大約是科尼賽克5.0升雙渦輪增壓V-8發(fā)動(dòng)機(jī)的一半。

Gemera動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分同樣是非常規(guī)的。TFG位于乘客艙后方，通過Koenigsegg出色的直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)前輪，而無需變速箱。當(dāng)被問及不尋常的中置發(fā)動(dòng)機(jī)前置驅(qū)動(dòng)設(shè)置時(shí)，科尼賽格回答：“為什么許多傳統(tǒng)汽車的前部都有發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸并在后軸上驅(qū)動(dòng)?” 連接至TFG曲軸的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)為混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的電池充電，并貢獻(xiàn)了高達(dá)400 hp的額外動(dòng)力，而每個(gè)后輪均由500 hp電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。峰值總輸出功率為1700 hp。

創(chuàng)始人解釋道：“科尼賽克汽車是中置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。” “我們不制造純電動(dòng)汽車，因?yàn)闀簳r(shí)來說，我們認(rèn)為它們太重了，而且它們發(fā)出的聲音并不酷。只要我們能夠相對(duì)實(shí)現(xiàn)二氧化碳中和，節(jié)儉和清潔，我們就會(huì)推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。”

TFG是技術(shù)展示，是汽車未來的另類愿景?？颇豳惪苏J(rèn)為，通過一些左撇子的思考，內(nèi)燃機(jī)仍可以在電動(dòng)汽車世界中占有一席之地。“在我心中，它是一種對(duì)引擎，”科尼賽克說。“您不必將其縮小很多，因?yàn)樗呀?jīng)很小了。您絕對(duì)不必?cái)U(kuò)大功率范圍;您是否擁有渦輪增壓器，功率從280馬力提高到600馬力。如果這還不夠，您可以在上面放上電動(dòng)機(jī)，那么您的混合動(dòng)力車將具有[超過] 1000馬力的動(dòng)力。”

Koenigsegg再次與Tiny Friendly Giant取得了非凡的合作。我想您會(huì)同意的，這個(gè)名字很貼切。