详细了解科尼赛克Gemera令人惊叹的工程

Koenigsegg Gemera 的名称是瑞典语“ge”(意为“给予”)和“mera”(意为“更多”)的组合。具体来说，正如我通过与创始人、Christian von Koenigsegg 和其他 Koenigsegg 工程师的通信了解到的那样，这款车正在给世界带来更多可笑的书呆子技术。以下是新推出的 1,700 马力四人座 Koenigsegg Gemera 背后的工程技术。

由于我无法获得价值 1.7 美元(3)00 万美元的“超级汽车”，我无法进行真正的哈达尔的深潜，但这可能是件好事，因为 Koenigsegg Gemera 是一款工程杰作需要几万字才能完全解释清楚。

只是我与 Koenigsegg 公关团队的电子邮件(他们将 Christian 和 Koenigsegg 工程团队的答案转发给我)——以及我通过专利、Koenigsegg 的网站、YouTube 与 Christian 的巡视视频以及其他各种在线资源收集的信息——为我提供了巨大的洞察力进入 Gemera 的动力系统、动力传动系统、车身、空气动力学、悬架和电池。让我们按顺序来看看这些属性。

动力总成和传动系统

上图显示了 Koenigsegg Gemera 的一般动力系统和传动系统布局。纵向安装在后轴上方的是 600 马力、443 磅-英尺的三缸内燃机，其后部用螺栓固定在 400 马力、369 磅-英尺的电动机上，同轴围绕发动机的曲轴。以下是该电机的详细介绍：

曲轴周围的蓝色环是电动机位置传感器，以防您想知道。

来自内燃机和直列式电动“轴向通量”电机(其转子始终与内燃机曲轴一起旋转)的动力通过碳纤维扭矩管内的长传动轴。该管连接到后部的电动机外壳和一个特殊的变矩器，Koenigsegg 将其称为“HydraCoup”。从 HydraCoup 中，动力传递到前差速器，每侧都有一个液压离合器组(通过“扭矩矢量分配单元”、液压泵和存储压力的液压蓄能器操作)，在两个组分配功率时产生扭矩矢量能力在最终旋转前轮的两个半轴之间。

稍后我们将更多地讨论前轮的发动机和传动系统，但现在让我们看看后轴的动力系统。如上所示，有两个“轴向磁通”电动机，每个额定功率为 500 马力和 738 lb-ft 扭矩，每个都通过橡胶衬套安装到汽车的后铝副车架上。

这些电机每个都通过平行布置的变速箱发送扭矩，这意味着输出轴(车轴)平行于电机转子的轴线，就像所有特斯拉的后驱动单元中的变速箱一样的变速箱一样。Koenigsegg 的每个平行变速箱都包含 3.3:1 的齿轮减速比，这比您在纯电动汽车中发现的要高(它们通常在 8:1 和 10:1 之间徘徊)。尽管如此，这家瑞典超级跑车制造商声称其汽车能够在 1.9 秒内以 0 到 60 英里/小时(97 公里/小时)的速度行驶，最高时速可达 250 英里/小时。当被问及高传动装置时，Koenigsegg 告诉我“轴向磁通电机是‘扭矩’”，并指出 Gemera 的最大输出速度尤其是相对较低的 10,000 RPM。这就是决定传动比的原因。

由于前传动系统中没有变速箱，因此后电机改变旋转方向是 Gemera 可以倒车行驶的原因。下面是我从Mr JWW YouTube 视频中截取和注释的后电机/变速箱：

这几乎是前部的基本动力传动系统布局：安装在曲轴上的 400 马力电动机(也用作启动器，并提供再生制动能力)增强了 600 马力的内燃机，并通过前轮向前轮提供动力。长驱动轴，通过扭矩管连接到变矩器，变矩器连接到 2.7:1 前差速器，该差速器具有两个湿式离合器组(如下所示)，在该轴上左右分配动力。

在后部，实现了扭矩矢量控制，因为 Koenigsegg 可以精确控制两个 500 HP 电动机，每个电动机通过直接驱动变速箱以 3.3:1 的减速比为车轮提供动力。在纯电动模式下，整个前传动系统被关闭，只有后电机证明推力和再生制动。

该系统的 1,700 马力输出(即约 1,270 kW)小于内燃机的最大马力和三个电动机的单个最大马力输出的总和。(将所有这些加起来会产生 2,000 HP，而不是 1,700。)这种情况有两个主要原因。首先，电动汽车的功率输出主要由电池放电能力驱动，而不仅仅是电机能够产生的功率。

其次，原动机——内燃机和三台电机——的齿轮传动方式使其产生宽扭矩曲线。这意味着车轮上的扭矩——最终为加速提供推力，这辆车在 4,000 ICE 发动机 RPM 时的最大扭矩为 8,113 ft-lb——不仅在低车速时很高，而且一旦你撞到它就会下降高速公路(反之亦然)。相反，为了更好的驾驶性能，科尼赛克希望车辆无论驾驶员是低速行驶还是高速行驶，都具有很大的推力。该公司声称：“Gemera 在 [217 mph (350 km/h)] 时甚至会产生超过 [1,180 lb-ft] 的‘左’扭矩。” 您可以通过下面的图表了解公司如何管理它。

Koenigsegg 在其新闻材料中表示，将所有电动机加起来可以获得 1,400 马力的理论功率输出，但作为具有电池限制和齿轮考虑因素的组合系统，最大输出为 1,100 HP，或约 820 kW，如“上图中的最大电力”点，发生在 220 公里/小时左右。

您会看到 ICE 的最大功率输出(标记为“最大 ICE 功率”，即 600 HP 或 440 kW)发生在大约 7,500 发动机 RPM 时，这 - 因为前差速器的齿轮非常高 - 对应于车速约360公里/小时。这比电力输出最大化的速度要高得多，这是因为 ICE 和电力峰值功率点不会出现在相同的车速下，所以整体组合输出没有最大化。尽管如此，车辆在其速度范围内仍具有宽泛的扭矩曲线。

您还会在上图中注意到 ICE 扭矩曲线(灰色)有一条名为“TC Torque ICE”的虚线曲线。这考虑了“HydraCoup”中的扭矩倍增，我将稍微描述一下。Koenigsegg 实际上将 HydraCoup 变矩器的总 3,500 Nm (2,581 lb-ft) “最大可实现组合扭矩”考虑在内，该公司在其所有媒体文献中都引用了该扭矩。“总输出 1700 bhp – 3500 Nm，包括 Hydracoup，”该公司在其网站上写道。我发现这有点奇怪，因为据我所知，很少有汽车制造商曾引用他们的最大扭矩输出来包括他们的变矩器比率。

HydraCoup 代替多速变速箱

Koenigsegg Gemera 没有多速变速器。如前所示，后部电机有一个 3.3:1 的平行 齿轮减速器，一个安装在曲轴上的电动机的三缸发动机将动力传递给前差速器中的一个齿轮减速器。就在动力到达前差速器之前，它通过一个长传动轴发送到科尼赛克所谓的 HydraCoup。

Christian von Koenigsegg 在上面来自The Drive的视频中很好地描述了它的工作原理。它的要点是 HydraCoup 是一款精美、轻巧、机加工的铝制变矩器。(如果您想了解变矩器的工作原理，请阅读我们的解释器)。

变矩器是一种液力偶合器，它允许在其输入和输出之间实现不同的转速和不同的扭矩。(当您的汽车完全停止时，它可以防止您的车轮熄火。)

在 Gemera 的情况下，来自发动机的传动轴及其连接的电动机是输入。它使变矩器的叶轮侧旋转，变矩器由一组专门设计的叶片(如上所示)组成，这些叶片将流体泵送到涡轮机的叶片上。来自叶轮的粘性力使涡轮机旋转(科尼赛克指向下方的涡轮机)，涡轮机以机械方式连接到输出轴，或者在这种情况下，连接到后差速器。

叶轮(即输入，与驱动轴以相同的速度旋转)和涡轮(输出，与差分输入以相同的速度旋转)之间的定子用于策略性地引导两半之间的流体流动变矩器以最大限度地提高变矩器效率。

使用变矩器有很多好处。首先，它允许在低车速(发动机转速高达 3,000 RPM)下实现 2:1 的扭矩倍增。这一点很关键，因为 Gemera 的 2.7:1 前轴比非常高，如果没有来自发动机和曲轴电机的扭矩辅助，车轮扭矩和启动加速度会相当低。

作为记录，科尼赛克告诉我前轴比高是错误的，他说：“不，它不高，它是正确的。”

在某些方面，这与多速传输完成了同样的事情。不同的是，正如 Koenigsegg 在其网站上所写的那样，Gemera 使用的是液力偶合器，而不是短的第一档增加扭矩以增加低速加速度：

扭矩至关重要，尤其是在一个档位加速到极速时。在 Gemera 中，扭矩转换 HydraCoup 促进了这一点——它将来自 TFG 和前电动机的 1100 Nm 的总和转换为几乎两倍的扭矩，最高可达 3000 rpm。这就是为什么 Gemera 在静止状态下具有 3500 Nm 的扭矩，以及为什么它可以以单档从 0-400 公里/小时加速。

由于与流体剪切相关的损失，使用液力偶合器而不是短齿轮来增加扭矩效率较低，但 Koenigsegg 表示效率下降很好，因为它仅在低速、短时间加速条件下使用。在高速公路上或当驾驶员不需要快速加速时，情况就不同了。与传统汽车可能使用的更高齿轮不同，Gemera 只是锁定了变矩器，因此输入(叶轮)不再以高于后差速器(涡轮)输出的速度旋转。

它们一起旋转，科尼赛克声称这种设置实际上产生的损失比通过变速箱中的高齿轮组发送动力要少。锁止离合器——值得一提的是，在标准自动变速器中很常见——它允许通过变矩器对曲轴上的电动机进行再生制动。

“与任何其他混合动力解决方案相比，以单齿轮直接驱动的形式提供从静止到最高速度的终极响应，重量更轻，效率更高，”是科尼赛克对 HydraCoup 优于传统变速箱的理由。该公司在其网站上进一步详细介绍：

例如，在高速公路行驶期间，与传统变速器或 CVT 相比，KDD 将动力传动系统损失降低了 3-5%，因为没有升压或降压齿轮与终传动串联工作——只需将发动机的动力直接输送到带有扭矩转换 HydraCoup 的车轮被锁定。

这种与齿轮减速器串联使用的变矩器装置就是科尼赛克所说的“科尼赛克直接驱动”。该系统也用于混合动力Regera两人座，旨在减轻重量和简化操作。

“小友好巨人”三缸双涡轮增压发动机

让我们仔细看看三缸Tiny Friendly Giant，这款发动机以其紧凑的尺寸命名，但输出功率相对较大。TFG 是一款 2.0 升全铝直列三缸发动机，前后安装在车内。您可以在这些图片中看到它以倾斜的方向倾斜到一侧。出于包装原因，这只是在原型上;Koenigsegg 说：“最终版本没有倾斜——因为我们能够改进包装。” 根据科尼赛克的传统，它每个气缸配备四个气门和两个涡轮增压器，而且它上面还有一个小幽灵。

这些涡轮增压器中的每一个都从三个气缸中的每一个接收废气，但这并不意味着每个排气口都分成两个排气管。实际上，有六个排气口——每个排气阀一个——每个排气口都有自己的排气管。

Koenigsegg 在其网站上描述了这种“两级涡轮增压系统”(可以建立高达 29 psi 的增压)，并写了如何关闭所有为其中一个涡轮增压器供气的排气阀(我稍后会描述它是如何完成的)基本上产生两倍于另一个涡轮增压器的流量，使发动机在低发动机转速下更快地建立增压：

…一个涡轮增压器连接到三个排气门——每个气缸一个。第二个涡轮增压器连接到其他三个排气门。在低转速和部分到高负载期间，所有废气仅被推到一个涡轮增压器，每个气缸只打开一个排气阀——从而使该涡轮机的废气加倍。当达到足够的增压时，第二个排气门打开以启动第二个涡轮。

结果不言自明。干式油底壳润滑、旋塞式点火线圈(这在大多数汽车上并不罕见)2.0 升发动机的长缸体——即完整的旋转组件加上缸体、缸盖和气门机构，减去进气和排气系统等部件、燃油系统组件和配件——仅重 154 磅，显然可以放入“典型的随身行李箱”中。福特在推出 1.0 升三缸 EcoBoost 时宣传了类似的包装。

不同之处在于，虽然科尼赛克的发动机具有三缸发动机的所有轻量级和小尺寸优势，但它具有更大发动机的功率。尽管尺寸很小，但它仅在 1,700 RPM 时产生 295 lb-ft 的扭矩，并在 2,000 RPM 和 7,000 RPM 之间产生最大 443 lb-ft 的扭矩，然后在 7,500 RPM 时达到 600 HP 的峰值功率并在 8,500 时达到红线转速。

在自然吸气形式下，发动机在 300 马力时产生一半马力，不到 184 磅英尺扭矩的一半，因此很明显，增压产生了很大的不同。就目前而言，这家汽车制造商声称 Tiny Friendly Giant 是“迄今为止每缸和体积最强大的发动机”。

这辆车很有趣，我什至要谈谈发动机上的皮带。本节顶部的照片中显示的附件驱动器很小。这是一个双平面设置，一个皮带连接到一个油泵，作为干式油底壳回油泵和主油泵，另一个连接到压缩机。您可以在上图中看到，该压缩机将压缩空气送入计算机控制的无凸轮阀驱动系统的盖子中，稍后我将对其进行描述。

尽管体积很小，只有 2.0 升，但气缸本身实际上相当大。Tiny Friendly Giant 的外形略呈方形，孔径为 95 毫米，行程为 93.5 毫米。这家汽车制造商声称，这一点，尤其是特殊的钛合金排气管，显然有助于让小马达发出更大的声音。

以下是科尼赛克对钛合金排气管的评价，以及这只三盆幼崽如何听起来像一头成年狮子：

TFG 的 2 升三缸发动机配备定制的钛 Akrapovič 排气装置，可提供无滞后响应，并伴随着令人回味的深喉咆哮。TFG 可能是一个小型发动机，但由于其大口径和冲程，再加上 Freevalve 的“打开”声音，它具有大而“砰砰”的声音。结果是一个深沉、沙哑、反应灵敏和诱人的发声引擎。由于排气音可以通过 Freevalve 系统进行调整和平衡，因此声音也可以很流畅。