还敢小看三缸机?这台应该能让你无话可说!

还敢小看三缸机?这台应该能让你无话可说!
2021-03-16 14:15:02 玩车教授

科尼塞克一个对于性能有极致追求的品牌,对于打破地面上的汽车记录有迷之执着,最近它发布了一辆Gemera,这辆车最大的特点在于使用一台三缸发动机,没错,一台超跑使用了三缸发动机,但它能1.9秒破百。还记得那款名字就很高调的One:1吗?推重比为1Ps/kg的机器,只需20S就能带你到达400km/h,今天我们来看看最新的Gemera到底怎样刷新我们的认知。对了,先给你们几个关键词:无凸轮轴,无变速箱……

科尼塞克上的三缸发动机是目前世界上马力最大且符合排放标准的三缸发动机,Gemera是一个技术相当复杂的跑车,我们从动力部分开始了解。

在后桥,Gemera有两台动力夸张的电机,它们的额定功率为每个450kW,1000N·m,它们各自都有一个单速变速箱,将动力独立地发送到后轮,夹在电机之间的是那台三缸发动机,这台发动机是纵向布置的,这台发动机的扭矩为600N·m,608Ps,安装在其末端的是另外一台电动机,可额外提供405Ps,500N·m的动力输出,假如将所有的动力加起来,能够获得超过2000匹输出,但其实际输出功率约为1724匹,因为电池的功率有限且电动机和发动机产生最大功率的时间点不同。

假如把三台电动机的马力加起来,大约是1419匹马力,但由于电池的限制,峰值马力的组合是:从电动机得到1115匹,从发动机得到608匹马力。发动机和第三个电机实际上只把动力传给前轮,所以这是科尼塞克第一款四轮驱动的车型,动力通过碳纤维传动轴传输,然后通过液力变矩器后,通过一个简单的齿圈和小齿轮在前轮之间分配动力。

每一侧的齿圈和齿轮之间有单独的湿式离合器,因此前轴可以完全锁定和分离且允许扭矩矢量分配。同时,因为采用独立的后置电机,后轮也具有扭矩矢量分配的功能,每个电机都有一个湿式离合器,以便完全分离,这意味着在高速公路巡航时,Gemera可以实现前轮驱动,以获得最佳效率表现。

为所有电动机提供能量的是一个16.6kWh的800V电池组,该电池组可以提供50km的纯电续航,并可以通过动能回收或者外置充电器充电;这样就使得Gemera拥有1000km的总续航里程。

这台直列三缸发动机的排量是2.0L,所以这台发动机颠覆了传统超级跑车的多缸、大排量的定义,但这台发动机的缸径达到95mm,冲程为93.5mm,所以这台发动机的单个气缸本体是比较大的,甚至比一些5.0L的V8发动机的单缸容积更大。

有些发动机会通过很高的转速来产生很大的马力,有些发动机会通过很高的增压值来达到大马力的效果,科尼塞克的路线:我全要!

这台发动机的增压压力为2bar,红线转速为8500rpm,这就像是本田S2000的自吸发动机,只不过这台发动机拥有其三倍的进气量,这就是该发动机能产生608匹,600N·m,304匹升功率的秘密。科尼塞克成这台发动机是世界上第二高马力三缸发动机的2.5倍,可以说,这是目前最强劲的2.0L发动机,并且重量只有70kg。

此外,该发动机使用93.5mm的长冲程设计,却有8500rpm的红线转速,这意味着活塞的速度会非常高,根据计算,该发动机的平均活塞速度为26.5m/s,没什么概念?看看号称民用高转王的本田S2000上的发动机,最高转速9000rpm,冲程为84mm,它的平均活塞速度为25m/s;与F1发动机相比呢?6.0L V6发动机,最高转速15000rpm,经过计算可得,F1发动机的平均活塞速度为26.5m/s,也就是说,这台发动机的活塞运动速度跟F1发动机一样快,并且还有2bar的增压值。

这台发动机采用了科尼塞克的Free Valve技术,传统发动机使用凸轮轴来打开和关闭气门,凸轮只有一个最大升程的时间点,而Free Valve技术使得这台发动机没有凸轮轴,每个气门都有一个单独的执行机构,所以可以通过电脑控制空气执行器完全打开气门,或者让气门打开一定时间。

传统发动机的气门升程遵循凸轮轴的轮廓,而FreeValve则是直线直接到达最大升程,然后又以极快的速度关闭,这样一来,气门的进气限制就是更少,有更多的空气进入发动机,产生更大的马力。同时,还能在自由选择可变气门,传统发动机可以改变气门正时,可以改变排气门和进气门开启重叠时间,FreeValve同样可以做到。

传统发动机只能在两个升程之间选择,例如本田,有些可以无级变化,例如宝马,但宝马升程变化不是独立改变升程,同时也改变了气门的开启保持时间,FreeValve则可以不改变气门开启保持时间,只改变气门升程的大小;虽然现代的发动机是可以独立改变气门开启保持时间,但FreeValve可以做到改变气门开启保持时间的同时还能改变气门升程,而现代的发动机是不能改变气门升程的,所以这将是第一台拥有完全可变气门正时、升程以及气门保持时间的发动机,因此电脑可以根据任何转速、负载下设定不同的空气进气量,达到不同追求不同目的的效果,例如效率、排放、功率等。

此外,还可以通过电脑设定选择只打开一个气门或者两个气门,只打开一个进气门,可以让进气产生一些滚流;选择两个气门全开可以获得更好的进气量。同时还可以通过气门控制闭缸。与此同时,该发动机也不需要节气门,可以用气门升程在不同负载时调节发动机的喷油以提升效率,拥有所有这些控制意味着可以优化任何一个你想优化的方向。

当然,这个系统也有一些缺点。最明显的就是成本,当然对于科尼塞克这种极其高昂的售价可以均摊这部分的成本,对于民用车来说,多这么一个技术,贵5万,你要吗?羊毛出在羊身上是一样的道理。

此外,这台发动机其实是一台双涡轮增压的发动机,没错,3个气缸,2个涡轮。每个气缸有两个排气门,每个排气门通往不同的涡轮增压器,在低转速时,通过只打开一个排气门,就可以让废气全部经过同一个涡轮,但随着动力请求的上升,两个排气门全部打开,然后会把另外一个涡轮增压器也启动以达到峰值功率。而这个分水岭大约在1700rpm,超过1700rpm后,就有足够多的废气来驱动两个涡轮,随后就切换成双涡轮增压模式,从2000rpm到7000rpm产生600N·m的扭矩。

回到整车布局上,Gemera有点类似Agera,也是无传统变速箱设计,所有的动力传递都是通过一个单一的传动比的齿轮传动,发动机和电机将扭矩传给前轴上传动比为2.69的齿圈和齿轮;在后轴有两台电机,每台电机都有自己的独立变速箱,传动比为3.325。如果把前面车轮的扭矩加起来,也就是(600+500)X2.69=2960N·m,后轴:1000X2X3.325=6650N·m,前后加起来是9610N·m。但科尼塞克说,实际的车轮扭矩峰值为11000N·m,这是通过液力变矩器得到的,科尼塞克说用这个液力变矩器可以拥有多达两倍的扭矩,直到3000rpm,一旦达到更高速度,它就会锁止来提高传动效率。

也许你会发现,就是这些齿轮的齿比相当低,如果和传统汽车相比,Gemera可能是后者是三分之一或者四分之一,这是为了能够达到超高的轮上扭矩,又能达到很高的极速设计,这辆车的最高时速为400km/h,这也是这个齿比能达到的极限。

以上就是科尼塞克Gemera的技术要点,最明显的特征就是通过FreeValve技术实现了跟更优秀的空气控制,加上不计开发成本的方式,使车辆达到相当出色的水平。教授之前就说过,一台发动机最优秀的并不是活塞和连杆之类的设计,更重要是的缸头的技术,运用好空气才是优秀的发动机。

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