寶馬Vision EfficientDynamics是一款插

1、寶馬 Vision EfficientDynamics是一款插電式渦輪增壓柴油混合動(dòng)力概念車, 它體重整備剛剛超過 1360公斤,身長(zhǎng) 4600毫米,寬 1900毫米,高 1240毫米。采用 2+2座椅布局,行李 廂空間為150升。作為展示車,它采用 21英寸輪轂,配 195/55輪胎。讓人特別感興趣的是這款車為 了輕量化而采取的創(chuàng)新手段。 底盤大部分由鋁制成, 車身表面采取了分層技術(shù), 即在一層板材上 疊加上另一層板材, 從而使接縫數(shù)量盡可能少、 車身表面盡可能平滑。 用特殊的有機(jī)玻璃制成 的前風(fēng)擋從發(fā)動(dòng)機(jī)艙根部一直向后延伸到車尾, 構(gòu)成了真正的全景天窗, 兩側(cè)則與用類似材料 制成的車門和翼

2、子板流暢地連為一體。 標(biāo)志性的雙腎格柵中鑲嵌了主動(dòng)式百葉窗, 可以根據(jù)冷 卻系統(tǒng)的需要自動(dòng)敞開或關(guān)閉。車頭兩側(cè)的氣壩和經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的 A 柱起著倒流作用,可以 讓空氣經(jīng)過車身表面時(shí)產(chǎn)生的阻力達(dá)到最小。這款車的風(fēng)阻系數(shù)為 0.22。Vision 的內(nèi)飾也和外形一樣充滿了夢(mèng)幻色彩。 儀表板向下傾斜著伸出仿佛浮動(dòng)在空中, 座椅 的設(shè)計(jì)也讓乘客有一種飄浮的感覺。 選材方面大多采用天然材料, 只有座椅的支撐結(jié)構(gòu)采用了 凱夫拉纖維。包括三維抬頭顯示系統(tǒng)和寶馬夜視系統(tǒng)在內(nèi)的大量新技術(shù)也得以運(yùn)用。Vision 概念車的動(dòng)力來自三個(gè)部分:兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)渦輪增壓柴油機(jī)。 前面的同步電動(dòng)機(jī) 可持續(xù)輸出 80馬力的

3、功率和 220牛米的峰值功率,動(dòng)力經(jīng)由一臺(tái)雙階單速減速齒輪箱傳遞。 如果需要額外的動(dòng)力爆發(fā),這臺(tái)電動(dòng)機(jī)還可以連續(xù) 30秒輸出額外的 32馬力,或連續(xù) 10秒輸出 最大139馬力。車身后部還有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著后軸,它位于車身中部的渦輪增壓柴油機(jī)和寶馬 6檔DCT 雙離合變速器之間,其額定持續(xù)功率為 33馬力 (峰值 51馬力 ,最大扭矩 290 牛米。 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的組合起著雙重作用:它們不僅構(gòu)成了全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng), 而且可以作為能量再生系統(tǒng)為車 上的鋰聚合物電池充電。 1.5升 3缸柴油機(jī)的技術(shù)亮點(diǎn)包括燃油直噴和可變進(jìn)氣渦輪增壓。它 可以產(chǎn)生 163馬力的功率和 290牛米的扭矩,油耗則降到了最低程

4、度。上述三個(gè)部分的綜合最大功率為 353馬力, 借此 Vision 從靜止加速到 100公里 /小時(shí)僅需 4.8秒,最高車速在電子裝置的限制下為 250公里 /小時(shí)。根據(jù)歐洲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),油耗預(yù)計(jì)為 3.8升 /百 公里,二氧化碳排放量?jī)H有 99克 /公里。風(fēng)阻系數(shù):空氣阻力是汽車行駛時(shí)所遇到最大的也是最重要的外力。 空氣阻力系數(shù), 又稱風(fēng) 阻系數(shù), 是計(jì)算汽車空氣阻力的一個(gè)重要系數(shù)。 它是通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)所確定的一個(gè)數(shù) 學(xué)參數(shù) , 用它可以計(jì)算出汽車在行駛時(shí)的空氣阻力。 空氣阻力是汽車行駛時(shí)所遇到最大的也 是最重要的外力 . 風(fēng)阻系數(shù)是通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)所確定的一個(gè)數(shù)學(xué)參數(shù) , 用它可

5、以計(jì)算出 汽車在行駛時(shí)的空氣阻力 . 風(fēng)阻系數(shù)的大少取決于汽車的外形 . 風(fēng)阻系數(shù)愈大 , 則空氣阻力愈大 . 現(xiàn)代汽車的風(fēng)阻系數(shù)一般在 0.3-0.5之間 . 下面是一些物體的風(fēng)阻:垂直平面體風(fēng)阻系數(shù)大 約1.0 球體風(fēng)阻系數(shù)大約 0.5 一般轎車風(fēng)阻系數(shù) 0.28-0.4 好些的跑車在 0.25 賽車可以達(dá) 到0.15 飛禽在 0.1-0.2 飛機(jī)達(dá)到 0.08 目前雨滴的風(fēng)阻系數(shù)最小 在 0.05左右 風(fēng)阻是車 輛行駛時(shí)來自空氣的阻力, 一般空氣阻力有三種形式, 第一是氣流撞擊車輛正面所產(chǎn)生的阻力,就像拿一塊木板頂風(fēng)而行,所受到的阻力幾乎都是氣流撞擊所產(chǎn)生的阻力。 第二是摩擦阻 力, 空

6、氣與劃過車身一樣會(huì)產(chǎn)生摩擦力, 然而以一般車輛能行駛的最快速度來說, 摩擦阻力小 到幾乎可以忽略。 第三則是外型阻力 (上圖可說明何謂外型阻力 ,一般來說,車輛高速行駛 時(shí), 外型阻力是最主要的空氣阻力來源。 外型所造成的阻力來自車后方的真空區(qū), 真空區(qū)越大,阻力就越大。 一般來說,三廂式的房車之外型阻力會(huì)比掀背式休旅車小。一般來說,三廂 式的房車之外型阻力會(huì)比掀背式休旅車小。 車輛在行駛時(shí), 所要克服的阻力有機(jī)件損耗阻力、輪胎產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力 (一般也稱做路阻 及空氣阻力。 隨著車輛行駛速度的增加,空氣阻力 也逐漸成為最主要的行車阻力, 在時(shí)速 200km/h以上時(shí), 空氣阻力幾乎占所有行車阻

7、力的 85%。一般車輛在前進(jìn)時(shí), 所受到風(fēng)的阻力大致來自前方, 除非側(cè)面風(fēng)速特別大。 不然不會(huì)對(duì)車輛 產(chǎn)生太大影響,就算有,也可通過方向盤來修正。風(fēng)阻對(duì)汽車性能的影響甚大。根據(jù)測(cè)試,當(dāng) 一輛轎車以 80公里 /時(shí)前進(jìn)時(shí),有 60%的耗油是用來克服風(fēng)阻的。 風(fēng)阻系數(shù) Cd 是衡量一輛 汽車受空氣阻力影響大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 風(fēng)阻系數(shù)越小,說明它受空氣阻力影響越小,反之亦然,因 此說風(fēng)阻系數(shù)越小越好。一般來講,流線性越強(qiáng)的汽車,其風(fēng)阻系數(shù)越小。 風(fēng)阻系數(shù)可以通 過風(fēng)洞測(cè)得。 當(dāng)車輛在風(fēng)洞中測(cè)試時(shí), 借由風(fēng)速來模擬汽車行駛時(shí)的車速, 再以測(cè)試儀器來測(cè) 知這輛車需花多少力量來抵擋這風(fēng)速, 使這車不至于被風(fēng)

8、吹得后退。 在測(cè)得所需之力后, 再扣 除車輪與地面的摩擦力, 剩下的就是風(fēng)阻了, 然后再以空氣動(dòng)力學(xué)的公式就可算出所謂的風(fēng)阻 系數(shù)。 風(fēng)阻系數(shù)=正面風(fēng)阻力×2÷(空氣密度 x 車頭正面投影面積 x 車速平方 。 一輛車 的風(fēng)阻系數(shù)是固定的,根據(jù)風(fēng)阻系數(shù)即可算出車輛在各種速度下所受的阻力。在奔馳公司的研究中, 優(yōu)化過的氣動(dòng)力學(xué)性能來自于盒型魚, 同樣的全新輕車身結(jié)構(gòu)也來源 于自然, 這些條件使得燃料消耗降低而性能仍然出色。 配備了 103千瓦 /140馬力直接噴射式柴 油引擎,概念車的百公里油耗為 4.3升,比以前的標(biāo)準(zhǔn)車型減少了百分之二十。這按照美國的 度量方法 (FTP

9、75相當(dāng)于每加侖 (美國 行駛大約 70英里, 比標(biāo)準(zhǔn)車型多行大約 30個(gè)百分點(diǎn)。 如果以 90公里 /時(shí)的速度進(jìn)行測(cè)試,那么這款車的直接噴射柴油發(fā)動(dòng)機(jī)每百公里僅耗油 2.8升 在美國測(cè)試中相當(dāng)于每加侖燃料行駛 84英里。尾氣排放問題是概念車開發(fā)中更加重要的問題。而最新的 CDI 引擎已經(jīng)符合了嚴(yán)格的 EU4尾氣排放標(biāo)準(zhǔn), 這要?dú)w功于氧化觸媒轉(zhuǎn)化器和特別的過濾器, 奔馳的工程師們將目光投向未來, 在 測(cè)試一個(gè)更加創(chuàng)新的方法,從而能夠在將來滿足更為苛刻的排氣標(biāo)準(zhǔn),其名為 SCR 技術(shù) (Selective Catalytic Reduction ,排氣處理的關(guān)鍵是觸媒轉(zhuǎn)化器,它是用一種附加的液體

10、了將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮和氧氣:一種水和尿素的混合物,它被預(yù)先噴灑在排氣系統(tǒng)內(nèi), 噴灑量由引擎的運(yùn)行狀態(tài)決定。 它將氮氧化合物分解為無害得氮?dú)夂退?歐洲最新的測(cè)試結(jié)果 顯示,它能使氮氧化合物 NOx 排放量降低百分之八十。戴姆勒克萊斯勒公司目前正在全球范圍內(nèi)測(cè)試 SCR 技術(shù)。利用這種技術(shù),在加上采用液體 AdBlue ,其直接噴射式柴油引擎的氮氧化合物排放量最大可以降低 80個(gè)百分點(diǎn)。這些 試驗(yàn)的目的是想通過優(yōu)化引擎的燃料燃燒效率來避免油耗的缺點(diǎn)。 SCR 技術(shù)是奔馳的工程師們 從在同公司的商用載貨車部門借鑒過來的,在商用載貨車上 SCR 已經(jīng)被成功使用。戴姆勒克萊 斯勒也打算在未來充分發(fā)揮

11、柴油動(dòng)力客車的潛力,并將在相關(guān)測(cè)試結(jié)束后,對(duì)美國的車型提供 SCR技術(shù)。這種轉(zhuǎn)化劑名為“ AdBlue ” ,它使得引擎內(nèi)實(shí)行有選擇性的接觸燃燒。由于在行駛過程 中車對(duì)它的需求量很小, 所以這種液體的蓄水池被放置在車體的后備輪胎箱里, 而且其存儲(chǔ)容 量可以充分滿足目前標(biāo)準(zhǔn)奔馳車的行駛距離。車體結(jié)構(gòu):堅(jiān)固與輕盈的自然結(jié)構(gòu)原則生物學(xué)不僅提供了氣動(dòng)力學(xué)方面的創(chuàng)意, 還提出了減輕車身重量的方法。 盒型魚的外部 鱗片式盔甲和其他生物的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)都顯示出,自然界的生物能夠以最小的體重達(dá)到最大的力 氣。骨質(zhì)結(jié)構(gòu)往往同實(shí)際的載重需求相一致。 以人類腿骨為例, 它的位置和力量十分精確的滿足 下肢必須承受的張力和壓

12、力要求。 那不僅與骨質(zhì)結(jié)構(gòu)類似, 還與樹枝與樹根的生長(zhǎng)規(guī)則相同 源于自然的完美的輕重量結(jié)構(gòu)策略。通過咨詢仿生學(xué)專家, 戴姆勒克萊斯勒的研究員開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)過程, 用 于將生物成長(zhǎng)原則轉(zhuǎn)化到汽車工程當(dāng)中。 它基于 SKO 方法 (軟刪除選擇 。 計(jì)算機(jī)模擬用于這 樣的配置車體和懸掛組件, 即各次要部位的材料都盡量減少抵抗和承重, 甚至于直接被徹底刪 除。而重要部分則需加固。這個(gè)仿生學(xué)的 SKO 過程重新優(yōu)化了組件的幾何結(jié)構(gòu),從而滿足同 樣的安全和耐久性能下的低重量結(jié)構(gòu)的要求。盒型魚的六角標(biāo)度同樣服從以最少重量達(dá)最大力量的原則。 這項(xiàng)自然建筑原則被轉(zhuǎn)移到 車門的外面銑板上, 它的蜂窩樣

13、式使堅(jiān)固度提高了百分之四十。 如果將這個(gè)仿生車體都按照這 個(gè)理念設(shè)計(jì), 那么在不影響動(dòng)力和防撞安全的前提下, 車身重量可以下降三分之一保留了 模型穩(wěn)定性, 碰撞安全和操縱動(dòng)力學(xué)。 因此在這個(gè)領(lǐng)域, 仿生學(xué)能夠做出比提高的燃料經(jīng)濟(jì)性 還要突出的貢獻(xiàn)。概念車的更多特殊技術(shù)和造型特征車身:·車頂帶有大塊的玻璃天窗,并且是根據(jù) SKO 仿生技術(shù)計(jì)算和設(shè)計(jì)的·全景擋風(fēng)玻璃·平穩(wěn)門把手會(huì)在被觸到時(shí)會(huì)自動(dòng)打開·前指示燈有光學(xué)纖維電纜進(jìn)行分光·氙氣車前燈·高性能 LED 車身側(cè)燈·高性能 LED 與棱鏡組成的尾燈·后視攝像機(jī),代替

14、后視鏡內(nèi)部·按照盒型魚輪廓,特別設(shè)計(jì)的車體。·座位裝潢和儀表板表面都飾有 Alcantara·獨(dú)立后座·中心控制臺(tái)裝有后視攝像機(jī)監(jiān)視器,駕駛員一側(cè)立著 A 操作桿動(dòng)力系統(tǒng)·四缸渦輪增壓柴油引擎(1991cc , 103千瓦 /140馬力·尾氣排放控制帶有柴油微粒過濾器和 SCR 技術(shù)·"AdBlue" 存儲(chǔ)池和計(jì)量表置于后備胎處·AUTOTRONIC 連續(xù)自動(dòng)換檔系統(tǒng)自然界是一位睿智的工程師和設(shè)計(jì)者·結(jié)合生物學(xué)與工程技術(shù)·從自然中尋求問題的解決方案是一種基本的創(chuàng)新性思維水蜘蛛

15、能游泳和潛水但怎么沒有弄濕自己 ? 這是現(xiàn)代仿生學(xué)學(xué)科正在設(shè)法回答的問題之 一。 仿生學(xué)專家的目標(biāo)是將自然的奧秘轉(zhuǎn)化成人類的技術(shù), 因?yàn)楹翢o疑問, 自然界是最好的工 程師和最巧妙的設(shè)計(jì)師。 實(shí)際上, 現(xiàn)在一個(gè)比較前沿的仿生學(xué)學(xué)科研究主題將工程學(xué)、 建筑學(xué) 和數(shù)學(xué)相結(jié)合。 而基本原則是使自然的想法和問題解決方法能夠?yàn)槿怂? 它們往往已經(jīng)接受 了的成百上千萬年的時(shí)間測(cè)試。仿生學(xué)科是由美國空軍軍官在 1958年創(chuàng)立的,但世界的上第一名仿生學(xué)的學(xué)生是意大 利人Leonardo Da Vinci(達(dá)芬奇 。 500多年前, 這位智者全面的研究了鳥類的飛行原理并且根據(jù)他的研究結(jié)果設(shè)計(jì)了一種飛行器。 他還

16、從對(duì)自然的觀察中獲得了直升機(jī)的設(shè)計(jì)原理。 那以后 就是 Otto Lilienthal在對(duì)鸛的翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仔細(xì)的研究之后,為他設(shè)計(jì)的“飛行用具”進(jìn)行慶 祝。魚也仿生學(xué)專家們非常感興趣的研究對(duì)象。 例如 , 海豚的鼻子是船頭梨形突出部分的設(shè) 計(jì)原形, 它能使船在橫渡大洋的時(shí)候減少水的阻力, 同時(shí)降低燃料消耗費(fèi)。 空中巴士的工程師 通過復(fù)制鯊魚的粗糙表皮, 開發(fā)了為航空器機(jī)翼使用的帶條紋的箔涂層。 其結(jié)果是減少了最多 達(dá)百分之六的摩擦并且節(jié)省了可觀的飛機(jī)燃料。 以自我清洗表面的蓮花葉子為例, 高抗性的金 屬泡沫就是從骨質(zhì)結(jié)構(gòu)中獲得的,而最新的自我削尖切割工具也是復(fù)制嚙齒動(dòng)物牙齒的原理。 自然界為每

17、一樣事物都提供了巧妙的解答方法,譬如 Velcro 緊固件。不意味著單純復(fù)制自然仿生學(xué)研究并不意味著單純復(fù)制自然。 真正的目標(biāo)是要了解它的原則并利用他們來刺激 創(chuàng)新。自然的發(fā)明,被開發(fā)并連續(xù)改善了千萬年,它提供一個(gè)永不枯竭的創(chuàng)新思維庫,而不僅 僅是技術(shù)才能獲益。 除此以外, 仿生學(xué)還能夠促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的動(dòng)力。 科學(xué)家和工程師從自然中 獲得的許多創(chuàng)新概念本身就符合持續(xù)發(fā)展的原則。 自然總會(huì)以最經(jīng)濟(jì)的途徑達(dá)到它的目標(biāo), 以 最小的能量,保存它的資源并完全循環(huán)利用它的廢物這是值得遵循的例子之一。盡管它看起來方方正正的, 但它還是具有超一流的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng), 當(dāng)斯圖加特的工程師們 將這一原形應(yīng)用于放大之

18、后,在風(fēng)洞中測(cè)試的風(fēng)阻系數(shù)只有 0.06!為了將這一得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極限,工程師們制作了一個(gè)基于 Boxfish 的 1:4泥模, 在風(fēng)洞中得到的風(fēng)阻系數(shù)是 0.095,在改進(jìn)一些周遍的空力套件之后,相信能夠達(dá)到 0.09。我們 知道保時(shí)捷當(dāng)初公布的風(fēng)阻值為 0.31已經(jīng)是很優(yōu)秀的空力套件設(shè)計(jì), 不到 0.1的阻值讓人不敢 相信呀在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,戴姆勒克萊斯勒生產(chǎn)了一款仿生概念車,這臺(tái)概念車全長(zhǎng) 4.24米, 能容納 4人和一些行李, 得到的風(fēng)阻系數(shù)是 0.19, 對(duì)于這樣一個(gè)尺寸的車型來說是一個(gè)很大的 進(jìn)步。同時(shí)也成為了全球至今空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)做的最理想的一款車型。降低 20%油耗,降低 80%尾氣排放高度仿生的一個(gè)特征整車重量被最大限度的降低了, 140匹馬力的柴油引擎,結(jié)合新開 發(fā)的 SCR 技術(shù) (選擇性多元催化技術(shù) , 在燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放物上都起到了很強(qiáng)的作 用。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn),其測(cè)試結(jié)果為,每 100公里耗油 4.3升;而根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn),以 90公里的 勻速行使,每 100公里耗油僅 2.8升。SCR 技術(shù)其實(shí)已經(jīng)投入到某些產(chǎn)品之中了,相信在這次得到了如此好的測(cè)試成績(jī)之后,戴 姆勒·克萊斯勒會(huì)將這一技術(shù)投入到所有的產(chǎn)品當(dāng)中去。高強(qiáng)度的車身,低重量的材料輕的體重能幫助動(dòng)物避免被捕殺, 而堅(jiān)固的自身結(jié)構(gòu)能盡可能的減少受傷。 當(dāng)戴姆勒