Động cơ 2.0L 3 xi lanh của Koenigsegg tạo ra 600 hp như thế nào?

Christian von Koenigsegg đã thành lập công ty siêu xe của riêng mình vào năm 1994 để sản xuất những chiếc xe thể thao mang tầm “đẳng cấp thế giới“. Ông đã phải mất nhiều năm phát triển và thử nghiệm để đưa mẫu xe đầu tiên CC8S ra thị trường vào năm 2002.

Hiện nay, Koenigsegg đang tích cực nghiên cứu và phát triển những “công nghệ xanh“ để áp dụng trên các mẫu xe của mình, bắt đầu với mẫu xe thể thao chạy bằng nhiên liệu linh hoạt CCXR và sau đó là mẫu Jesko. Koenigsegg cũng đang nghiên cứu công nghệ động cơ đốt trong thế hệ tiếp theo và hệ thống xe điện plug-in. Bên cạnh đó, Koenigsegg đã chế tạo thành công động cơ đốt trong không hề có trục cam ra mắt lần đầu trên chiếc Gemera vào năm 2020.

1. Công nghệ Freevalve của Koenigsegg

Công nghệ Freevalve thay thế cụm van trục cam truyền thống bằng bộ truyền động khí nén. Thay vì phải sử dụng trục cam, giờ đây mỗi xupap có cơ cấu điều khiển điện tử riêng biệt. Các xupap đóng mở không còn phải tuân theo cấu hình cam xác định trước. Điều này cho phép nhà sản xuất lập trình thời gian đóng mở xupap mà họ muốn.

2. Vấn đề với động cơ truyền thống

Động cơ đốt trong truyền thống sử dụng ít nhất một trục cam để đóng mở các xupap. Khi trục cam quay nhanh hơn, xupap sẽ mở ra trong một khoảng thời gian ngắn hơn và cung cấp lượng không khí ít hơn, trong khi đây chính là thời điểm mà động cơ cần nhiều không khí nhất. Điều này vô tình giảm thiểu hiệu suất của động cơ ở vòng tua máy cao.

3. Van biến thiên ra đời

Hệ thống điều khiển van biến thiên điện tử (VTEC) là một loại công nghệ điều chỉnh thời gian đóng mở xupap do Honda phát minh. Hệ thống này sử dụng áp suất nhớt để thay đổi cấu hình cam. Biên dạng cam lớn cho phép gia tăng độ mở của xupap ở vòng tua máy cao, giúp nhiều không khí đi vào xi lanh hơn. Từ đó giúp gia tăng công suất động cơ.

Nhiều mẫu xe hiệu năng cao của Honda, chẳng hạn như NSX, Integra Type R, S2000 và Civic Type R, đã sử dụng VTEC kể từ khi được giới thiệu vào cuối những năm 1980.

4. Freevalve hoạt động như thế nào?

Khi có một xung điện được truyền đến cuộn dây, xupap sẽ mở ra. Việc mở xupap được thực hiện bởi áp suất không khí và thủy lực, nhờ đó triệt tiêu mọi rung động do cuộn dây tạo ra. Độ mở của xupap cũng được quyết định bởi áp suất không khí và thủy lực. Khi tín hiệu điện từ mất, áp suất thủy lực sẽ buộc xupap đóng lại.

Vị trí của mỗi xupap sẽ được điều khiển bởi chính cơ cấu điều khiển của riêng nó. Koenigsegg đã mất 13 năm để nghiên cứu và phát triển dòng động cơ không sử dụng trục cam này.

5. Ưu điểm của Freevalve

Freevalve là một phát minh mang tính cách mạng đối với ngành công nghiệp sản xuất động cơ đốt trong vì những ưu điểm vượt trội của nó. Sau đây là một vài ưu điểm đáng chú ý mà công nghệ Freecalve mang lại:

Hiệu suất cao. Thiết kế không sử dụng trục cam của FreeValve cho phép xupap đóng mở gần như ngay lập tức. Điều này dẫn đến sự kết hợp hiệu quả của hỗn hợp nhiên liệu và không khí. Động cơ 2.0L 3 xi lanh của Koenigsegg Gemera sản sinh công suất cực đại 600 hp tại 7,500 rpm. Còn số này tương đương với động cơ 5.2L V10 trên chiếc Lamborghini Huracan.

Kích thước nhỏ gọn. Kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ của Freevalve cũng rất đáng chú ý. Động cơ sử dụng công nghệ Freevalve ngắn hơn và hẹp hơn khi so với động cơ sử dụng trục cam truyền thống. Điều này một phần là do bộ truyền động đai dẫn động trục cam cũng như các chi tiết bên ngoài cụm xupap, lò xo xupap và cơ cấu chấp hành đã được lược bỏ.

Kiểm soát hoàn toàn. Công nghệ Freevalve sử dụng cơ cấu truyền động và lò xo riêng biệt điều khiển từng xupap thay vì sử dụng trục cam. Điều này cho phép các xupap hoạt động độc lập, nhờ đó độ nâng và thời gian đóng mở cho từng xupap có thể được kiểm soát.

Giảm thiểu khí thải. Động cơ không trục cam ít ô nhiễm hơn động cơ truyền thống vì chúng có thể điều chỉnh cơ chế đốt cháy. Cụ thể, động cơ Freevalve cho phép đốt cháy hydrocarbon (HC) hiệu quả hơn.

6. Nhược điểm của Freevalve

Chi phí và độ phức tạp là hai nhược điểm rõ ràng nhất của hệ thống Freevalve. Hệ thống này thay thế các thành phần kim loại bằng các thiết bị điện tử hiện đại, cũng như các vòng đệm áp suất cao cho cả bộ điều khiển không khí và dầu. Các vòng đệm có rủi ro bị mòn và khi điều đó xảy ra, chúng sẽ gây ra rò rỉ. Nhìn chung, nếu có vấn đề gì xảy ra, việc sửa chữa sẽ tốn rất nhiều tiền. Ngoài ra, tuy không cần phải dẫn động trục cam, động cơ phải dẫn động một bơm không khí phụ.

7. Tương lai của động cơ đốt trong

Công nghệ động cơ không trục cam có tiềm năng làm nên một cuộc cách mạng, tương tự như cách mà hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp thay thế cho bộ chế hòa khí. Trước đây, ngành công nghiệp sản xuất động cơ đã chuyển từ trộn hòa khí cơ học sang phun xăng điện tử.

Với công nghệ Freevalve, sự thay thế tương tự sẽ khiến xupap đóng mở cơ học trở thành quá khứ. Khi đó, toàn bộ ngành công nghiệp xe hơi sẽ chuyển sang sử dụng xupap điều khiển điện tử.