寶馬EfficientDynamics技術體系解讀
讓我們面對一個現實:全球的能源正變得越來越緊張,而地球已經逐漸無法支持如此多的人口。為了減少對石油的依賴,汽車行業(yè)正在探索混合動力技術,對于寶馬來說,該公司早在1972年就制造出了其首款電動汽車,并在慕尼黑奧利匹克運動會上亮相。這款電動汽車基于寶馬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。根據傳聞描述,因為這款車的行駛里程足夠從寶馬公司總部到奧運會場。
寶馬1602在隨后的幾十年中,寶馬先后推出了多款電動汽車,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車型——眾所周知為寶馬i3和i8。
寶馬ActiveE寶馬i3包含生活模塊與驅動模塊兩大模塊,其中電氣化技術均集中于后者。不過回到最初的話題上,若全球的能源消耗殆盡,那么任何新能源汽車均將變得沒有意義。
或許是出于這樣的擔心,寶馬推出了EfficientDynamics高效動力技術。雖然這一名詞近幾年才出現,不過寶馬早就開始研發(fā)相關的技術,例如在寶馬303上的應用。這款車的底盤采用管狀側梁和箱形截面橫梁,其同時也是首款采用雙腎型進氣格柵的寶馬車型。其目的是為了優(yōu)化車身空氣動力學性能,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和設計。寶馬502車型則在此基礎上更進一步,它是全球首款發(fā)動機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用的先河,寶馬E36 M3 CSL則將碳纖維的應用進一步拓展,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計與輕量化設計相結合,得到了如今的EfficientDynamics技術。所謂EfficientDynamics,并不是指某一個單獨的配置或技術名稱,它指的是一個能夠降低汽車排放和節(jié)省燃油的綜合體系。
VANOS和VALVETRONIC技術
其在多款車型的不同部位有所體現。例如在前擋泥板處的通風口設計、VANOS凸輪軸控制技術、VALVETRONIC電子氣門控制技術等等。這也是為何EfficientDynamics技術難以準確定義的原因。
隨著全球各地區(qū)環(huán)保相關政策的收緊,將來越來越多的此類技術將成為汽車標配,汽車中使用傳統(tǒng)燃料的比例也將會越來越少。
除了安裝于車身上的各類空氣動力學套件,寶馬的發(fā)動機技術也以高性能、低油耗為目標。這一進程從10多年前首次引入VANOS凸輪軸控制技術就已經開始。
多年來,寶馬VANOS和VALVETRONIC技術逐漸普及,寶馬也逐漸使用TwinPower雙渦輪發(fā)動機取代原本的自然吸氣發(fā)動機系列,包括目前的1.5升3缸發(fā)動機系列。VANOS和VALVETRONIC一般會與直噴(汽油機)和共軌噴射(柴油)一同出現,對發(fā)動機的進氣量和渦輪工作模式進行控制。
在經過多年研發(fā)后,寶馬工程師最終選擇了單缸500毫升的配置,他們認為這樣配置能夠將發(fā)動機的聲學特性、振動特性、工作效率和機械摩擦保持在完美的平衡狀態(tài)。
空氣動力:擾流板與前通氣口
EfficientDynamics綜合體系下的另一項創(chuàng)新則是后方主動擾流板(rear active spoiler)的發(fā)明。這項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)下的阻力系數降低2%,同時還能降低油耗并提升車輛平衡性。
既然提到了空氣動力,那么一定要提到前方通氣口這項配置,如今幾乎每輛運動車型上都能看到它的存在。在車輛低速時,前保險杠處的葉片處于關閉狀態(tài),從而讓發(fā)動機能夠更快達到合適的工作溫度。隨著車速升高,葉片打開,空氣流經前進氣口起到為發(fā)動機降溫的作用。
輕量化
輕量化是EfficientDynamics技術中重要的組成部分之一。目前的寶馬5系因為其重量過大(約1800千克)而被人詬病,而新一代寶馬據稱將采用更多的復合材料,將重量控制在1700千克左右。
當然最能體現輕量化技術的車型還當屬寶馬i3,其利用碳纖維增強塑料組成了i3的生活模塊(Life Module)。碳纖維材料擁有和傳統(tǒng)鋼材相同的強度以及鋼材50%的重量,寶馬目前的碳纖維生產已經達到了工業(yè)規(guī)模。
碳纖維制造過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
制造一輛如i3一樣的車需要面對許多技術挑戰(zhàn),其將改變傳統(tǒng)的造車方式。例如,車內由于沒有傳統(tǒng)內燃機,工程師無法不能依靠電動機發(fā)出的微弱熱量為車艙供暖,尤其是在冬天。
為了迎合EfficientDynamics技術體系的一貫作風,寶馬在i3這款車中引入了加熱泵這項裝置(Heat Pump)。熱泵技術是車輛空調技術的創(chuàng)新,它為車輛制冷和制熱,用1千瓦的電力即可產生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系統(tǒng)對續(xù)航里程的影響。
然而,寶馬在此基礎上更進了一步。一般情況下,車主都是獨自在車內,其他座位上并沒有乘客。既然這樣,就無需為整個車艙進行溫控,而僅需對司機座位區(qū)域進行溫控即可。但即使是目前最先進的分區(qū)空調控制系統(tǒng)也無法精確地僅為一個座位進行溫控。
寶馬采取的方式是在車門內側、中控扶手左側、儀表板下方等區(qū)域采用紅外熱輻射的方式單獨為司機座位區(qū)域加熱,這樣熱量幾乎能完全傳遞到司機身上而不會散逸。另外,紅外熱輻射系統(tǒng)不會發(fā)出噪聲,也沒有氣流產生。
基于導航數據降低油耗
隨著大數據時代的來臨,將導航系統(tǒng)與谷歌地圖等軟件協作,或許是目前人類能夠想到的節(jié)能技術最后一招。
在這類技術方面,寶馬擁有動力總成預管理系統(tǒng)(Predictive Drivetrain Management),該系統(tǒng)將逐漸普及到寶馬各個車型,目前僅有X5與5系LCI車型配備。該系統(tǒng)工作原理如下:
導航系統(tǒng)根據地圖數據預測汽車前方的路況,并根據該信息調節(jié)車速,達到節(jié)油的目的。例如,當導航系統(tǒng)根據地圖檢測到前方有坡道路段,并且限速為60公里/時,那么汽車動力總成將會自動為變速箱換檔,從而讓汽車以最高的速度和最低的油耗順利到達坡頂。
可能許多司機在駕車時根本不知道自己的車擁有如此多的技術。其中有一部分原因是工程師都是基于司機的駕駛習慣進行技術開發(fā),因此司機不會感到任何異樣。例如,如果司機明知前方限速卻仍然加速行駛,系統(tǒng)并不會主動干涉,而是尊重司機的意愿;而對于守法的司機,動力總成預管理系統(tǒng)也會幫助車輛在不知不覺中降低油耗。
ECO PRO駕駛模式
另一項基于導航數據降低油耗的技術是寶馬ECO PRO駕駛模式。當用戶選取了該模式時,系統(tǒng)會計算出發(fā)地與目的地之間最節(jié)油的一條路線。并且會以在iDrive顯示屏上閃動標記的形式告知司機何時該加/減速。
另外,在ECO PRO駕駛模式下,當車速處于50-160公里/時之間時,司機一旦松開加速踏板,變速箱就會與發(fā)動機解耦,讓汽車進入所謂的“空擋滑行”狀態(tài),將機械摩擦降到最低的同時也節(jié)省了燃油。當司機再次踩下加速踏板時,變速箱會再次與發(fā)動機耦合。
文章中所有提到的技術均為EfficientDynamics技術體系下的組成部分。由此可見,EfficientDynamics本身并沒有明確的定義,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的使用。寶馬目前已經與豐田合作研發(fā)燃料電池汽車,在不久的將來我們就能看到成果。目前唯一的問題就是,消費者是否做好了迎接新技術的準備。
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