寶馬EfficientDynamics技術(shù)體系解讀
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讓我們面對(duì)一個(gè)現(xiàn)實(shí):全球的能源正變得越來(lái)越緊張,而地球已經(jīng)逐漸無(wú)法支持如此多的人口。為了減少對(duì)石油的依賴,汽車行業(yè)正在探索混合動(dòng)力技術(shù),對(duì)于寶馬來(lái)說(shuō),該公司早在1972年就制造出了其首款電動(dòng)汽車,并在慕尼黑奧利匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上亮相。這款電動(dòng)汽車基于寶馬1602改造,車重350千克,車中搭載鉛酸電池,純電力行駛里程僅為60公里。根據(jù)傳聞描述,因?yàn)檫@款車的行駛里程足夠從寶馬公司總部到奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)。
在隨后的幾十年中,寶馬先后推出了多款電動(dòng)汽車,例如1975年推出的寶馬LS Electric、1987款寶馬325iX、1991款寶馬E1和E2、2008年推出的MINI E以及2010年推出的Active E。而在去年,寶馬又推出了兩款高科技電動(dòng)車型————眾所周知為寶馬i3和i8。
寶馬i3包含生活模塊與驅(qū)動(dòng)模塊兩大模塊,其中電氣化技術(shù)均集中于后者。不過(guò)回到最初的話題上,若全球的能源消耗殆盡,那么任何新能源汽車均將變得沒(méi)有意義。
寶馬ActiveE
或許是出于這樣的擔(dān)心,寶馬推出了EfficientDynamics高效動(dòng)力技術(shù)。雖然這一名詞近幾年才出現(xiàn),不過(guò)寶馬早就開始研發(fā)相關(guān)的技術(shù),例如在寶馬303上的應(yīng)用。這款車的底盤采用管狀側(cè)梁和箱形截面橫梁,其同時(shí)也是首款采用雙腎型進(jìn)氣格柵的寶馬車型。其目的是為了優(yōu)化車身空氣動(dòng)力學(xué)性能,從而減少燃油消耗。
寶馬303底盤
自此以后,寶馬所有的車型均采用了類似架構(gòu)和設(shè)計(jì)。寶馬502車型則在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,它是全球首款發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用合金制造的汽車,并且開創(chuàng)了碳纖維材料在底盤中應(yīng)用的先河,寶馬E36 M3 CSL則將碳纖維的應(yīng)用進(jìn)一步拓展,它是寶馬首款大量采用碳纖維材料的車型。
寶馬將所有這些電氣化設(shè)計(jì)與輕量化設(shè)計(jì)相結(jié)合,得到了如今的EfficientDynamics技術(shù)。所謂EfficientDynamics,并不是指某一個(gè)單獨(dú)的配置或技術(shù)名稱,它指的是一個(gè)能夠降低汽車排放和節(jié)省燃油的綜合體系。
VANOS和VALVETRONIC技術(shù)
其在多款車型的不同部位有所體現(xiàn)。例如在前擋泥板處的通風(fēng)口設(shè)計(jì)、VANOS凸輪軸控制技術(shù)、VALVETRONIC電子氣門控制技術(shù)等等。這也是為何EfficientDynamics技術(shù)難以準(zhǔn)確定義的原因。隨著全球各地區(qū)環(huán)保相關(guān)政策的收緊,將來(lái)越來(lái)越多的此類技術(shù)將成為汽車標(biāo)配,汽車中使用傳統(tǒng)燃料的比例也將會(huì)越來(lái)越少。
除了安裝于車身上的各類空氣動(dòng)力學(xué)套件,寶馬的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也以高性能、低油耗為目標(biāo)。這一進(jìn)程從10多年前首次引入VANOS凸輪軸控制技術(shù)就已經(jīng)開始。
多年來(lái),寶馬VANOS和VALVETRONIC技術(shù)逐漸普及,寶馬也逐漸使用TwinPower雙渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代原本的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)系列,包括目前的1.5升3缸發(fā)動(dòng)機(jī)系列。VANOS和VALVETRONIC一般會(huì)與直噴(汽油機(jī))和共軌噴射(柴油)一同出現(xiàn),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量和渦輪工作模式進(jìn)行控制。
在經(jīng)過(guò)多年研發(fā)后,寶馬工程師最終選擇了單缸500毫升的配置,他們認(rèn)為這樣配置能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的聲學(xué)特性、振動(dòng)特性、工作效率和機(jī)械摩擦保持在完美的平衡狀態(tài)。
空氣動(dòng)力:擾流板與前通氣口
EfficientDynamics綜合體系下的另一項(xiàng)創(chuàng)新則是后方主動(dòng)擾流板(rear active spoiler)的發(fā)明。這項(xiàng)配置首次使用是在寶馬3系Gran Turismo車型上,能夠令車輛在高速狀態(tài)下的阻力系數(shù)降低2%,同時(shí)還能降低油耗并提升車輛平衡性。
既然提到了空氣動(dòng)力,那么一定要提到前方通氣口這項(xiàng)配置,如今幾乎每輛運(yùn)動(dòng)車型上都能看到它的存在。在車輛低速時(shí),前保險(xiǎn)杠處的葉片處于關(guān)閉狀態(tài),從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更快達(dá)到合適的工作溫度。隨著車速升高,葉片打開,空氣流經(jīng)前進(jìn)氣口起到為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫的作用。
極致輕量化
輕量化是EfficientDynamics技術(shù)中重要的組成部分之一。目前的寶馬5系因?yàn)槠渲亓窟^(guò)大(約1800千克)而被人詬病,而新一代寶馬據(jù)稱將采用更多的復(fù)合材料,將重量控制在1700千克左右。
當(dāng)然最能體現(xiàn)輕量化技術(shù)的車型還當(dāng)屬寶馬i3,其利用碳纖維增強(qiáng)塑料組成了i3的生活模塊(Life Module)。碳纖維材料擁有和傳統(tǒng)鋼材相同的強(qiáng)度以及鋼材50%的重量,寶馬目前的碳纖維生產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到了工業(yè)規(guī)模。碳纖維制造過(guò)程中采用可再生能量,因此職業(yè)是該材料環(huán)保特性的組成部分之一。在i3的制造過(guò)程中消耗的水量和能量分別減少了70%和50%。
碳纖維并不是寶馬使用的唯一一種輕量化材料,其他的輕量化材料包括鎂材、輕量化塑料、輕量化螺栓和大猩猩玻璃(Gorilla Glass,一種比普通玻璃更輕、噪聲抑制性能更好的玻璃)。
熱泵&紅外熱輻射
熱泵裝置節(jié)能示意圖
制造一輛如i3一樣的車需要面對(duì)許多技術(shù)挑戰(zhàn),其將改變傳統(tǒng)的造車方式。例如,車內(nèi)由于沒(méi)有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī),工程師無(wú)法不能依靠電動(dòng)機(jī)發(fā)出的微弱熱量為車艙供暖,尤其是在冬天。
為了迎合EfficientDynamics技術(shù)體系的一貫作風(fēng),寶馬在i3這款車中引入了加熱泵這項(xiàng)裝置(Heat Pump)。熱泵技術(shù)是車輛空調(diào)技術(shù)的創(chuàng)新,它為車輛制冷和制熱,用1千瓦的電力即可產(chǎn)生3千瓦的制冷功率或2千瓦的制熱功率,而不再是之前1:1的消耗,大大減少了以往空調(diào)系統(tǒng)對(duì)續(xù)航里程的影響。
然而,寶馬在此基礎(chǔ)上更進(jìn)了一步。一般情況下,車主都是獨(dú)自在車內(nèi),其他座位上并沒(méi)有乘客。既然這樣,就無(wú)需為整個(gè)車艙進(jìn)行溫控,而僅需對(duì)司機(jī)座位區(qū)域進(jìn)行溫控即可。但即使是目前最先進(jìn)的分區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)也無(wú)法精確地僅為一個(gè)座位進(jìn)行溫控。
寶馬采取的方式是在車門內(nèi)側(cè)、中控扶手左側(cè)、儀表板下方等區(qū)域采用紅外熱輻射的方式單獨(dú)為司機(jī)座位區(qū)域加熱,這樣熱量幾乎能完全傳遞到司機(jī)身上而不會(huì)散逸。另外,紅外熱輻射系統(tǒng)不會(huì)發(fā)出噪聲,也沒(méi)有氣流產(chǎn)生。
基于導(dǎo)航數(shù)據(jù)降低油耗
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨,將導(dǎo)航系統(tǒng)與谷歌地圖等軟件協(xié)作,或許是目前人類能夠想到的節(jié)能技術(shù)最后一招。
在這類技術(shù)方面,寶馬擁有動(dòng)力總成預(yù)管理系統(tǒng)(Predictive Drivetrain Management),該系統(tǒng)將逐漸普及到寶馬各個(gè)車型,目前僅有X5與5系LCI車型配備。該系統(tǒng)工作原理如下:
導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)地圖數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)汽車前方的路況,并根據(jù)該信息調(diào)節(jié)車速,達(dá)到節(jié)油的目的。例如,當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)地圖檢測(cè)到前方有坡道路段,并且限速為60公里/時(shí),那么汽車動(dòng)力總成將會(huì)自動(dòng)為變速箱換檔,從而讓汽車以最高的速度和最低的油耗順利到達(dá)坡頂。
可能許多司機(jī)在駕車時(shí)根本不知道自己的車擁有如此多的技術(shù)。其中有一部分原因是工程師都是基于司機(jī)的駕駛習(xí)慣進(jìn)行技術(shù)開發(fā),因此司機(jī)不會(huì)感到任何異樣。例如,如果司機(jī)明知前方限速卻仍然加速行駛,系統(tǒng)并不會(huì)主動(dòng)干涉,而是尊重司機(jī)的意愿;而對(duì)于守法的司機(jī),動(dòng)力總成預(yù)管理系統(tǒng)也會(huì)幫助車輛在不知不覺(jué)中降低油耗。
ECO PRO駕駛模式
另一項(xiàng)基于導(dǎo)航數(shù)據(jù)降低油耗的技術(shù)是寶馬ECO PRO駕駛模式。當(dāng)用戶選取了該模式時(shí),系統(tǒng)會(huì)計(jì)算出發(fā)地與目的地之間最節(jié)油的一條路線。并且會(huì)以在iDrive顯示屏上閃動(dòng)標(biāo)記的形式告知司機(jī)何時(shí)該加/減速。
ECO PRO駕駛模式減低油耗
另外,在ECO PRO駕駛模式下,當(dāng)車速處于50-160公里/時(shí)之間時(shí),司機(jī)一旦松開加速踏板,變速箱就會(huì)與發(fā)動(dòng)機(jī)解耦,讓汽車進(jìn)入所謂的”空擋滑行”狀態(tài),將機(jī)械摩擦降到最低的同時(shí)也節(jié)省了燃油。當(dāng)司機(jī)再次踩下加速踏板時(shí),變速箱會(huì)再次與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合。
文章中所有提到的技術(shù)均為EfficientDynamics技術(shù)體系下的組成部分。由此可見(jiàn),EfficientDynamics本身并沒(méi)有明確的定義,只能從整體的角度去理解它。EfficientDynamics概念今后還將包括燃料電池技術(shù)的使用。寶馬目前已經(jīng)與豐田合作研發(fā)燃料電池汽車,在不久的將來(lái)我們就能看到成果。目前唯一的問(wèn)題就是,消費(fèi)者是否做好了迎接新技術(shù)的準(zhǔn)備。