BMW EfficientDynamics 高效动力


2020-06-06


当节能、环保广泛成为全球重要议题的同时,对汽车製造商而言,如何致力改良旗下产品使之符合节能环保法规也成为重要课题。过往,车辆性能与油耗表现犹如鱼与熊掌般不可得兼,然透过不断改良进步的技术,时至今日,也能在不减损性能表现之下,改善车辆油耗表现。

不过这样的成果,对一贯坚持操控与驾驶乐趣的BMW来说显然还不够满意,但又要如何解决呢?「EfficientDynamics 高效动力」就是BMW提出的答案。

BMW优异的造型设计,即使身形庞大的X5也能拥有0.33的优异风阻係数表现。

简单来说,BMW所提出的「EfficientDynamics 高效动力」其实相当有野心,企图在符合有效节能并减少有害废气排放的标準下,还能维持BMW向来奉为圭臬且广受认同的动态操控与驾驶乐趣。

在希望兼顾不同利基点而产生的挑战之下,BMW透过深厚的技术实力,推出「EfficientDynamics 高效动力」,不仅达到节能、环保的目的,更让车辆油耗更经济、动力效能更为提昇!

「EfficientDynamics 高效动力」之所以能达成目标,主要仰赖于六大策略:
包括空气力学最佳化、轻量化结构设计、引擎效率最优化、智慧型能源管理、Diesel柴油动力及Hydrogen氢动力能源策略。从造型、结构、材质、引擎技术乃至于新能源使用,全方位以高效动力为目标迈进。

优异风阻降低阻力
轻量车体降低油耗

要降低油耗、提高行驶效能,减少行车阻力、减轻车身重量当属基本功,面对这两项基本课题,BMW旗下车辆的车身造型都以达成最低风阻係数为设计目标,低风阻係数的流线车身不仅有利充分展现车辆的动态性与稳定性,降低行进时空气对车身造成的阻力,也可有效确保每一滴油料都能发挥应有的效能,发挥出相对等的性能表现。

BMW造型设计团队在这方面的表现如何呢?以体型庞大、公认风阻係数最难降低的运动休旅车而言,BMW X5拥有同级距车款中最低的0.33风阻係数,堪称最佳代表作。而同样兼顾BMW造型特色与风阻效益的外型设计理念,也可在首部採用电动收折硬顶设计的3系列敞篷车,及全新推出的1系列双门跑车上发现。

BMW创新开发镁铝合金引擎,有效降低本体重量,同时也提昇车辆操控性。

BMW对轻量化不遗余力,包括方向盘幅架材质也採用镁合金取代。

Valvetronic的推出,不仅大幅提高引擎工作效率,也有效改善油耗经济性。

全新3系列双门跑车的轻量化複合塑料前叶子板有多轻?看看小女孩的笑容就知道!


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至于车体的轻量化,BMW早在1997年5系列(E39)全新改款时,便领先车坛在前后底盘副樑及悬吊组件採用铝合金强化轻量材质,不仅提昇底盘结构强度,车体前后负重的减轻,也有效提昇车辆操控反应的灵敏度,轻量化与操控性一举兼顾。

之后,车体轻量化工程也扩及钣件、引擎及底盘,如运用于全新3系列双门跑车等车款上的轻量化複合塑料前叶子板、轻量化车底护板、镁合金幅架方向盘、

全球闻名的最轻、镁铝合金直列六缸汽油引擎,甚至M6所採用的碳纤维强化车顶等,都是BMW贯彻轻量化结构策略的积极做法。

而在X5上,BMW也全面运用新技术开发的高强度、轻量材质来打造车身各部结构(Intelligent Lightweight Construction),不仅提昇油耗经济性,同时也大幅增进BMW坚持的驾驶操控乐趣。

强化引擎运转效率
转化能量减少损耗

在车体设计与轻量化策略奏效的同时,如何提高动力单元的效能,让引擎效率最佳化、燃油效益充分发挥,并将周边机件的耗能降低,则是让引擎动力完整用以驱动车辆、提高性能表现的关键。

在引擎本体方面,从过去效率优异的直列六缸以及极富盛名的Double VANOS连续可变气门正时系统,BMW长久以来便致力于让每一滴油料皆能毫不浪费地转化成纯粹的动能,因此,高效率引擎技术的开发对BMW来说本就是持续进展的课题。

Vavletronic气门扬程可变系统的推出,完全改变传统节气门的运作概念,加上先进的HPI高精準缸内直喷技术,并搭配VANOS系统,更能精确控制进气流量与供油量,大幅提昇动力输出与省油性。

此外,在335Ci双门跑车上再次重现的双涡轮增压技术,更是大幅提昇引擎效率最优化的性能利器。

BMW以成熟的直六引擎搭配双涡轮增压,创造优异的高性能输出,而在智慧型能源管理策略下,仍保有亮眼的油耗表现。

 

BMW无驱动皮带设计的电动水帮浦(Electrical water pump),其运作不会使用到引擎动力所产生的能量,在欧盟认证测试结果中,油耗经济性提昇2%左右。



实现BMW高效动力的目标不仅需要让引擎运作达到最高效率,还必须对车上所有的能量及其相互影响进行全盘考虑。

智慧型能源管理策略以「限制总消耗能量」的观念为主轴,在不影响车辆动态表现下,有效限制能量的总消耗,或以更有效率的作动过程将燃油中的能量加以应用、保存或转化,藉此有效节省燃油的消粍量。

举例而言,车用电力主要依赖引擎运转后以皮带带动发电机而产生,电瓶则负责储存电力。发电机在引擎发动之后,便持续运转并负责电瓶的存取,直到引擎熄火为止,然而这样的作动实际上是可免除的,BMW取而代之的做法是研发一种在驾驶加速或是定速巡航时,会自动切断发电系统之全新科技。

根据测试,这项新设计能够有效节省耗油约3%。为更有效率地管控车用电力状况,BMW开发出一套智慧型控制系统,随时监控电瓶的充电状况,在驾驶放开油门或踩踏煞车的同时启动发电机。

因车辆作动产生的多余能量,经由发电机内的能源再生管理系统 (Brake Energy Regeneration ),可转化为电力供应。

当驾驶再次加速,发电机便会停止充电,如此一来可预防燃油转化为多余的无用能量。只有当电压过低时,控制系统才会在加速时进行充电,以迅速恢复蓄电量。

此外,若系统侦测到驾驶以全油门行驶,发电机也会提供动力,满足驾驶对性能的要求。

BMW柴油引擎经过大幅改良后,扭力更为提昇、马力输出曲线向「高性能化」看齐外,运作噪音及油耗也一举获得改进。

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BMW Hydrogen 7为BMW发展氢动力能源车辆的量产代表作。以V12引擎为基本架构,使用液态氢为燃料,燃烧后仅排放水且毫无汙染。



而其他类似提高能源效率的技术还包括:BMW全新直列六缸引擎上无驱动皮带等设计的电动水帮浦(Electrical water pump),其运作不会使用到引擎动力所产生的能量,在欧盟认证测试结果中,其油耗经济性提昇2%左右。

另外,引擎主动启闭功能(Auto Start-Stop function)能与电能辅助动力方向盘(Electric Power Steering)等创新功能,也都是智慧化能源管理策略中所运用的技术。

高效能柴油动力领航
氢燃料无污共生环保

除对车辆基本面改良、针对引擎相关系统加以对策化提昇效率外,BMW对于能源类型的进化加以研究。以目前全球油源储量及整体能源发展趋势来看,短期内仍须以燃油能源作为过渡,但最终能源型式则以可循环、无汙染的Hydrogen氢动力能源为主。

在此準则下,BMW以柴油动力作为替代期的主要能源,其柴油引擎系列素来拥有优异的性能表现,而在受惠于第三代共轨喷油技术(Common-rail injection)及可变式涡轮增压器的状况下,过往柴油引擎马力与扭力提昇的瓶颈终于突破,不仅让旗下柴油引擎的扭力更为提昇、马力输出曲线向「高性能化」看齐外,也一举降低柴油引擎的运作噪音及油耗。

再者,透过新型排气净化过滤系统,排汙表现也大幅改善。以BMW 120d所搭载的2.0升四缸柴油引擎为例,其每行驶100公里仅需6.1公升的柴油(油耗:市区8.1公升、郊区5.0公升/100公里;

二氧化碳排放量:综合值162公克/公里);性能线方面,其可输出177匹德制马力,最大扭力更达35.7公斤米,兼顾油耗经济性与强劲性能表现。

至于Hydrogen氢动力能源的发展,之前发表并首度量产的BMW Hydrogen 7,堪称BMW发展氢动力能源车辆的先驱代表作。

以现有的V12引擎为基本架构,使用来自于水、可循环使用的氢动力,不仅燃烧后仅排放水且毫无汙染,且交互循环再生的特质也能解决能短缺的环保议题,这也是BMW之所以领先其他车厂投入研究开发,并首度量产的主因。

BMW Hydrogen 7最高可输出260匹德制马力,而极速更可达到230km/h,性能表现也相当亮眼,依此来看,氢动力未来的发展仍有相当宽广的空间。

或许有人会存疑,氢气充气站尚未普遍,氢燃料动力车款的普及似乎仍相当遥远,对此,BMW也早以考虑到了其间的过渡时期,因此这具12汽缸的引擎也可使用汽油作为动力(油耗综合值-氢燃料:3.6公斤/100公里,二氧化碳排放量:5公克/公里;汽油:13.9公升/100公里,二氧化碳排放量:332公克/公里)。

为表示对环保及能源议题的重视,同时印证BMW对氢燃料动力技术的研发成果,BMW Hydrogen 7採少量生产,并以租赁的方式供名人使用,包括加州州长阿诺史瓦辛格、布莱德彼特、安琪莉娜裘莉、李察吉尔、莎朗史东等都已体验过其的优异特性。

EfficientDynamics 高效动力
兼顾环保与驾驶乐趣之道

综论而言,「EfficientDynamics 高效动力」理念不同于时下因应朝流只强调省油、经济的诉求,而是更进一步着眼于满足驾驶者对性能的要求及驾驭的乐趣之外,同时也兼顾节能环保。

如此的坚持与用心,在BMW深厚坚强的技术实力为后盾下,创新的「EfficientDynamics 高效动力」不仅涵盖了身为车厂对节能、环保等全球重要议题的对策方针,同时也提供迎合实际趋势、与环境共生的新式能源类型,展现BMW对永续经营的坚持。

 


 

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