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效能源头 BMW空力测试中心

发布时间:2020-07-12作者: 阅读:(695)


更低的油耗与污染、更浓厚的驾驶乐趣,这两项看来互相抵触的元素,在造车技术愈来愈先进的的前提下竟能完美融合,BMW的精湛技术,确实让人留下了非常深刻的印象。

文/ 刘建宏

高效动力(EfficientDynamics)乃是BMW近来的造车中心思想,善用每一丝动力来源,并将其做最具效率的运用,虽然说来简单,但实际上却需要投入的技术心力,却远远超过我们的想像,车辆所减少的每一丝油耗、减少排放的每一克二氧化碳,背后都是投入大量的高科技而成。
 

效能源头 BMW空力测试中心空气动力学向来是BMW非常注重的项目,不论是1938年推出的328或是今日的Z4,对于空气力学都相当讲究,只是理论方向并不全然相同高效动力逻辑

在所有豪华品牌当中,BMW与Mini在油耗与排污方面都具备极为高明的表现,而这并非空穴来风,在许多国际汽车奖项诸如「年度引擎大奖(Engine of the Year)」当中获得极高的评价,然而除了引擎之外,车上的各项装置与配备同样能够有效降低油耗与污染,并且提升效率。
高效动力逻辑并非仅运用在动力系统之上,事实上车内的每项细节都是搭配此一思惟进行设计包括引擎、变速箱、悬吊系统等部位,在设计的同时就已经将节能、精确控制能源流包含于其中。


效能源头 BMW空力测试中心CFD的兴起并不能完全取代现有的风洞实验,熟练的油土模型师修改原型的速度仍远胜过电脑。
 

将车上的各项组件最适化,乃是高效动力的核心逻辑之一,而车辆的最大空气阻力来源——车身,当然也是高效动力试图着手并且改良的部份,在现行的BMW车款上,我们可以看见许多除了传统钢材之外的创新尝试,包括特殊塑料、轻合金以及碳纤维等不同材料运用于车身之上,除了减轻车身重量之外,车身造型也是影响油耗的一大因素;不仅如此,诸如进气口的造型、轮拱与轮圈的相对应空间,也会对气流噪音、风阻与油耗产生相当的影响。
BMW对于高效动力所投注的心血当然得到了实质的回报,以全车系的总耗油量来看,2008年的数据较1995年降低了25%,这也意味着BMW早已通过欧洲汽车製造商联盟(ACEA)对于降低油耗与污染的规範。
 

效能源头 BMW空力测试中心在风洞内进行测试的1/2比例油土模型车身与钢製车轮分别由两组控制臂操作,车身与车轮採用分离式安排全新空力实验室


这次我们前往参观的空气动力实验中心(Aerodynamic Test Centre;ATC),乃是BMW最新空气力学重镇,BMW决定投资此一大型空气动力实验室的原因,是因为空气动力设计对于现代车款来说愈来愈重要,除了性能之外更对油耗有着关键性的影响。

从1950年代开始,由于电脑的性能进化,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics;CFD)开始抬头,此一完全由电脑计算的新式技术,率先运用于汽车与飞行器的造型设计上,然而CFD虽然先进,但由于空气力学複杂琐碎的特性,让CFD无法完全取代传统风洞实验室。举例来说,让超级电脑计算行李厢造型可能得花上36小时甚至更久,但熟练的油土模型师,可能仅需一个小时几可完全重塑1:1模型的整个行李厢外观,另外还有许多诸如此类的小细节都还是得藉助风洞实验室进行实验与修正才能得到最佳的解答。

效能源头 BMW空力测试中心1/2比例油土模型重约70公斤,内部并装上多样感测器以获取测试数据。


因此我们不难理解BMW愿意投注高达1.7亿欧元建造此一全功能空气力学实验中心,此一中心也代表BMW对于高效动力与永续发展的决心。此一全新的空气动力实验中心座落于BMW位于幕尼黑研发中心园区之中,便于与其他的研发部门进行联合开发;过去BMW自有的风洞实验室位于Aschheim,距离研发中心有段距离,造成各部门间协调还得舟车往返,更早期时甚至得将原型车送至Pininfarina等其他单位进行风洞测试,不仅不方便,甚至还有机密外流的危险。
位于研发中心内的空气动力实验中心则免除了这些无谓的困扰,同时最新型的风洞设计也让BMW能够进行远超过传统风洞的各种模拟测试,例如模拟弯道甚至是后车超越前车的动作。


效能源头 BMW空力测试中心造价1.7亿欧元、佔地25,000平方公尺,500名专家在此工作的全新BMW空气动力实验中心乃是高效动力逻辑的部份体现


空气动力实验中心内部一共具有两个风洞,一为可用于测试全尺寸模型与实车的大型风洞,另一则为用以测试缩小比例模型的小型风洞(此一小型风洞同样可进行实车测试,但未来将以测试开发中车辆模型为主),两者在地面上均以名为Rolling Road、类似输送带结构的装置模拟车辆前进时的地面相对速度,根据BMW所提供的资料指出,风洞实验室的最高风速达300km/h,对于实车来说已是极高的车速,但也唯有如此的安排,才能在实验室中模拟接近实际行车的情况。
 

效能源头 BMW空力测试中心由乙二醇与水蒸汽混合而成的喷雾乃是让气流具象化的好帮手超大规格


用以製造300km/h风速的大型风扇该是什幺模样?这次BMW也让我们走进风洞内的机房一窥究竟,此一大型风扇直径高达8米,单一叶片全长2米,每具叶片均以碳纤维强化材料製成,最高输出功率为4.4兆瓦,最大风量则为18,000立方公尺,而这些惊人规格,都是为了模拟各种行车动态所设计的特殊安排。


为了让我们体验风洞的实际威力,BMW也特意安排了一项有趣的体验,在大型风洞当中準备了一部3系列敞篷车以及三种呈现圆盘型与圆锥型的模型让所有人上车体验60km/h车速的空气阻力,所有人皆可透过自己的双手实际感受空气阻力。


对于一般人来说,风洞实验室与空气阻力是个既模糊又熟悉的名词,虽说它与汽车的性能与油耗息息相关,但却是个看不见也摸不着的模糊概念,然而为了追求更优异的车辆表现,这却是汽车製造商得要投入大量心血与资金的研究项目。
 

高效动力逻辑并非仅运用在动力系统之上,事实上车内的每项细节都是搭配此一思惟进行设计包括引擎、变速箱、悬吊系统等部位,在设计的同时就已经将节能、精确控制能源流包含于其中。
 

效能源头 BMW空力测试中心两种不同的小道具让我们实际体验了空气阻力,60km/h的速度就已经让人明显感到不同造型的阻力大小差异

全新3.0升TwinPower涡轮增压汽油引擎与8速自排变速箱
在本次的活动当中,BMW也同时向媒体公布了全新的3.0升TwinPower涡轮增压引擎以及8速自排变速箱,而根据BMW方面表示,这两项新科技将会迅速运用于量产车之上。
 

3.0升TwinPower引擎

这具直列六缸涡轮增压引擎拥有306hp/5800rpm、40.8kgm/1200~5000rpm的动力输出,动力数据几乎与现行的3.0升涡轮增压引擎完全相同,但藉着巧妙的机械结构修改,新款引擎能在维持相同动力输出的情况下降低油耗与排气污染。


全新的TwinPower引擎结合了HPI高精準缸内直喷、涡轮增压系统以及过去仅运用在自然进气引擎上的Valvetronic可变气门正时与扬程技术,可说是BMW引擎技术的结晶。


效能源头 BMW空力测试中心图说


TwinPower引擎以单一双涡捲涡轮增压器(Twin-Scroll Turbo)取代了过去的双涡轮增压器的设计,不仅动力输出维持原有的水準,较为简化的机械结构也提升了引擎的可靠度,就连油耗表现与二氧化碳排放量也都得到显着的提昇,可说是一举多得的设计。


根据BMW方面表示,此一全新的引擎初期将会使用在正式量产的5 Series Gran Tourismo车上,并且接着运用于其他BMW的量产车款。
 

效能源头 BMW空力测试中心双涡流式涡轮增压器藉着更高的运转效率与更低的阻力达成动力输出不减、油耗与二氧化碳排放降低的表现八速自排变速箱

与3.0升TwinPower引擎同步展出的还包括了目前已经运用于760i与760Li车上的八速自排变速箱,此一变速箱藉着巧妙的设计有效减少内部零件与齿轮的数量,藉此降低了变速箱内部的摩擦力减少动能流失,另一方面则藉着八个档位的设计有效延伸齿比涵盖範围,以达成兼顾驾驶乐趣与经济节能的双重目标,目前除了760i与760Li使用此一变速箱之外,未来此一变速箱也将会运用于大多数的六缸、八缸以及Hybrid车款上。


效能源头 BMW空力测试中心新款的8速自排变速箱藉着精巧的设计,让它维持与六速变速箱相当的体积与重量,但却更具效率

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