宝马Vision EfficientDynamics是一款插电式涡轮增压柴油混合动力概念车.docx

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宝马VisionEfficientDynamics是一款插电式涡轮增压柴油混合动力概念车

宝马VisionEfficientDynamics是一款插电式涡轮增压柴油混合动力概念车，它体重整备刚刚

超过1360公斤，身长4600毫米，宽1900毫米，高1240毫米。

采用2+2座椅布局，行李厢空间为

150升。

作为展示车，它采用21英寸轮毂，配195/55轮胎。

让人特别感兴趣的是这款车为了轻

量化而采取的创新手段。

底盘大部分由铝制成，车身表面采取了分层技术，即在一层板材上叠

加上另一层板材，从而使接缝数量尽可能少、车身表面尽可能平滑。

用特殊的有机玻璃制成的

前风挡从发动机舱根部一直向后延伸到车尾，构成了真正的全景天窗，两侧则与用类似材料制

成的车门和翼子板流畅地连为一体。

标志性的双肾格栅中镶嵌了主动式百叶窗，可以根据冷却

系统的需要自动敞开或关闭。

车头两侧的气坝和经过特别设计的A柱起着倒流作用，可以让空

气经过车身表面时产生的阻力达到最小。

这款车的风阻系数为0.22。

Vision的内饰也和外形一样充满了梦幻色彩。

仪表板向下倾斜着伸出仿佛浮动在空中，座椅的

设计也让乘客有一种飘浮的感觉。

选材方面大多采用天然材料，只有座椅的支撑结构采用了凯

夫拉纤维。

包括三维抬头显示系统和宝马夜视系统在内的大量新技术也得以运用。

Vision概念车的动力来自三个部分：

两台电动机和一台涡轮增压柴油机。

前面的同步电动机可

持续输出80马力的功率和220牛•米的峰值功率，动力经由一台双阶单速减速齿轮箱传递。

如果

需要额外的动力爆发，这台电动机还可以连续30秒输出额外的32马力，或连续10秒输出最大

139马力。

车身后部还有一台电动机驱动着后轴，它位于车身中部的涡轮增压柴油机和宝马6档

DCT双离合变速器之间，其额定持续功率为33马力（峰值51马力），最大扭矩290牛•米。

两台电

动机的组合起着双重作用：

它们不仅构成了全轮驱动系统，而且可以作为能量再生系统为车上

的锂聚合物电池充电。

1.5升3缸柴油机的技术亮点包括燃油直喷和可变进气涡轮增压。

它可以

产生163马力的功率和290牛•米的扭矩，油耗则降到了最低程度。

上述三个部分的综合最大功率为353马力，借此Vision从静止加速到100公里/小时仅需4.8秒，

最高车速在电子装置的限制下为250公里/小时。

根据欧洲测试标准，油耗预计为3.8升/百公里

，二氧化碳排放量仅有99克/公里。

风阻系数：

空气阻力是汽车行驶时所遇到最大的也是最重要的外力。

空气阻力系数，又称风阻

系数，是计算汽车空气阻力的一个重要系数。

它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学

参数,用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。

空气阻力是汽车行驶时所遇到最大的也是

最重要的外力.风阻系数是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数,用它可以计算出汽

车在行驶时的空气阻力.风阻系数的大少取决于汽车的外形.风阻系数愈大,则空气阻力愈大.现

代汽车的风阻系数一般在0.3-0.5之间.下面是一些物体的风阻：

垂直平面体风阻系数大约

1.0球体风阻系数大约0.5一般轿车风阻系数0.28-0.4好些的跑车在0.25赛车可以达到

0.15飞禽在0.1-0.2飞机达到0.08目前雨滴的风阻系数最小在0.05左右风阻是车辆

行驶时来自空气的阻力，一般空气阻力有三种形式，第一是气流撞击车辆正面所产生的阻力，

就像拿一块木板顶风而行，所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。

第二是摩擦阻力

，空气与划过车身一样会产生摩擦力，然而以一般车辆能行驶的最快速度来说，摩擦阻力小到

几乎可以忽略。

第三则是外型阻力（上图可说明何谓外型阻力），一般来说，车辆高速行驶时

，外型阻力是最主要的空气阻力来源。

外型所造成的阻力来自车后方的真空区，真空区越大，

阻力就越大。

一般来说，三厢式的房车之外型阻力会比掀背式休旅车小。

一般来说，三厢式

的房车之外型阻力会比掀背式休旅车小。

车辆在行驶时，所要克服的阻力有机件损耗阻力、

轮胎产生的滚动阻力（一般也称做路阻）及空气阻力。

随着车辆行驶速度的增加，空气阻力也

逐渐成为最主要的行车阻力，在时速200km/h以上时，空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。

一般车辆在前进时，所受到风的阻力大致来自前方，除非侧面风速特别大。

不然不会对车辆产

生太大影响，就算有，也可通过方向盘来修正。

风阻对汽车性能的影响甚大。

根据测试，当一

辆轿车以80公里/时前进时，有60%的耗油是用来克服风阻的。

风阻系数Cd是衡量一辆汽车受

空气阻力影响大小的一个标准。

风阻系数越小，说明它受空气阻力影响越小，反之亦然，因此

说风阻系数越小越好。

一般来讲，流线性越强的汽车，其风阻系数越小。

风阻系数可以通过

风洞测得。

当车辆在风洞中测试时，借由风速来模拟汽车行驶时的车速，再以测试仪器来测知

这辆车需花多少力量来抵挡这风速，使这车不至于被风吹得后退。

在测得所需之力后，再扣除

车轮与地面的摩擦力，剩下的就是风阻了，然后再以空气动力学的公式就可算出所谓的风阻系

数。

风阻系数＝正面风阻力×2÷（空气密度x车头正面投影面积x车速平方）。

一辆车的风

阻系数是固定的，根据风阻系数即可算出车辆在各种速度下所受的阻力。

在奔驰公司的研究中，优化过的气动力学性能来自于盒型鱼，同样的全新轻车身结构也来源于

自然，这些条件使得燃料消耗降低而性能仍然出色。

配备了103千瓦/140马力直接喷射式柴油

引擎，概念车的百公里油耗为4.3升，比以前的标准车型减少了百分之二十。

这按照美国的度

量方法（FTP75）相当于每加仑（美国）行驶大约70英里，比标准车型多行大约30个百分点。

如

果以90公里/时的速度进行测试，那么这款车的直接喷射柴油发动机每百公里仅耗油2.8升——

在美国测试中相当于每加仑燃料行驶84英里。

尾气排放问题是概念车开发中更加重要的问题。

而最新的CDI引擎已经符合了严格的EU4尾气排

放标准，这要归功于氧化触媒转化器和特别的过滤器，奔驰的工程师们将目光投向未来，在测

试一个更加创新的方法，从而能够在将来满足更为苛刻的排气标准，其名为SCR技术

（SelectiveCatalyticReduction），排气处理的关键是触媒转化器，它是用一种附加的液

体了将氮氧化合物转化为氮和氧气：

一种水和尿素的混合物，它被预先喷洒在排气系统内，喷

洒量由引擎的运行状态决定。

它将氮氧化合物分解为无害得氮气和水。

欧洲最新的测试结果显

示，它能使氮氧化合物NOx排放量降低百分之八十。

戴姆勒克莱斯勒公司目前正在全球范围内测试SCR技术。

利用这种技术，在加上采用液体

‘AdBlue’，其直接喷射式柴油引擎的氮氧化合物排放量最大可以降低80个百分点。

这些试验

的目的是想通过优化引擎的燃料燃烧效率来避免油耗的缺点。

SCR技术是奔驰的工程师们从在

同公司的商用载货车部门借鉴过来的，在商用载货车上SCR已经被成功使用。

戴姆勒克莱斯勒

也打算在未来充分发挥柴油动力客车的潜力，并将在相关测试结束后，对美国的车型提供SCR

技术。

　　这种转化剂名为“AdBlue”，它使得引擎内实行有选择性的接触燃烧。

由于在行驶过程中

车对它的需求量很小，所以这种液体的蓄水池被放置在车体的后备轮胎箱里，而且其存储容量

可以充分满足目前标准奔驰车的行驶距离。

车体结构：

坚固与轻盈的自然结构原则

　　生物学不仅提供了气动力学方面的创意，还提出了减轻车身重量的方法。

盒型鱼的外部鳞

片式盔甲和其他生物的骨质结构都显示出，自然界的生物能够以最小的体重达到最大的力气。

骨质结构往往同实际的载重需求相一致。

以人类腿骨为例，它的位置和力量十分精确的满足下

肢必须承受的张力和压力要求。

那不仅与骨质结构类似，还与树枝与树根的生长规则相同——

源于自然的完美的轻重量结构策略。

　　通过咨询仿生学专家，戴姆勒克莱斯勒的研究员开发了一个计算机辅助的设计过程，用于

将生物成长原则转化到汽车工程当中。

它基于SKO方法（软删除选择）。

计算机模拟用于这样

的配置车体和悬挂组件，即各次要部位的材料都尽量减少抵抗和承重，甚至于直接被彻底删除

。

而重要部分则需加固。

这个仿生学的SKO过程重新优化了组件的几何结构，从而满足同样的

安全和耐久性能下的低重量结构的要求。

　　盒型鱼的六角标度同样服从以最少重量达最大力量的原则。

这项自然建筑原则被转移到车

门的外面铣板上，它的蜂窝样式使坚固度提高了百分之四十。

如果将这个仿生车体都按照这个

理念设计，那么在不影响动力和防撞安全的前提下，车身重量可以下降三分之一——保留了模

型稳定性，碰撞安全和操纵动力学。

因此在这个领域，仿生学能够做出比提高的燃料经济性还

要突出的贡献。

概念车的更多特殊技术和造型特征

车身：

·车顶带有大块的玻璃天窗，并且是根据SKO仿生技术计算和设计的

·全景挡风玻璃

·平稳门把手会在被触到时会自动打开

·前指示灯有光学纤维电缆进行分光

·氙气车前灯

·高性能LED车身侧灯

·高性能LED与棱镜组成的尾灯

·后视摄像机，代替后视镜

内部

·按照盒型鱼轮廓，特别设计的车体。

·座位装潢和仪表板表面都饰有Alcantara

·独立后座

·中心控制台装有后视摄像机监视器，驾驶员一侧立着A操作杆

动力系统

·四缸涡轮增压柴油引擎（1991cc，103千瓦/140马力）

·尾气排放控制带有柴油微粒过滤器和SCR技术

·"AdBlue"存储池和计量表置于后备胎处

·AUTOTRONIC连续自动换档系统

自然界是一位睿智的工程师和设计者

·结合生物学与工程技术

·从自然中寻求问题的解决方案是一种基本的创新性思维

　　水蜘蛛能游泳和潜水但怎么没有弄湿自己?

这是现代仿生学学科正在设法回答的问题之一

。

仿生学专家的目标是将自然的奥秘转化成人类的技术，因为毫无疑问，自然界是最好的工程

师和最巧妙的设计师。

实际上，现在一个比较前沿的仿生学学科研究主题将工程学、建筑学和

数学相结合。

而基本原则是使自然的想法和问题解决方法能够为人所用，它们往往已经接受了

的成百上千万年的时间测试。

　　仿生学科是由美国空军军官在1958年创立的，但世界的上第一名仿生学的学生是意大利人

LeonardoDaVinci（达芬奇）。

500多年前，这位智者全面的研究了鸟类的飞行原理并且根据

他的研究结果设计了一种飞行器。

他还从对自然的观察中获得了直升机的设计原理。

那以后就

是OttoLilienthal在对鹳的翼结构进行了仔细的研究之后，为他设计的“飞行用具”进行庆

祝。

　　鱼也仿生学专家们非常感兴趣的研究对象。

例如,海豚的鼻子是船头梨形突出部分的设计

原形，它能使船在横渡大洋的时候减少水的阻力，同时降低燃料消耗费。

空中巴士的工程师通

过复制鲨鱼的粗糙表皮，开发了为航空器机翼使用的带条纹的箔涂层。

其结果是减少了最多达

百分之六的摩擦并且节省了可观的飞机燃料。

以自我清洗表面的莲花叶子为例，高抗性的金属

泡沫就是从骨质结构中获得的，而最新的自我削尖切割工具也是复制啮齿动物牙齿的原理。

自

然界为每一样事物都提供了巧妙的解答方法，譬如Velcro紧固件。

不意味着单纯复制自然

　　仿生学研究并不意味着单纯复制自然。

真正的目标是要了解它的原则并利用他们来刺激创

新。

自然的发明，被开发并连续改善了千万年，它提供一个永不枯竭的创新思维库，而不仅仅

是技术才能获益。

除此以外，仿生学还能够促进环境保护的动力。

科学家和工程师从自然中获

得的许多创新概念本身就符合持续发展的原则。

自然总会以最经济的途径达到它的目标，以最

小的能量，保存它的资源并完全循环利用它的废物——这是值得遵循的例子之一。

尽管它看起来方方正正的，但它还是具有超一流的空气动力学效应，当斯图加特的工程师们将

这一原形应用于放大之后，在风洞中测试的风阻系数只有0.06！

为了将这一得天独厚的优势发挥到极限，工程师们制作了一个基于Boxfish的1：

4泥模，在风

洞中得到的风阻系数是0.095，在改进一些周遍的空力套件之后，相信能够达到0.09。

我们知

道保时捷当初公布的风阻值为0.31已经是很优秀的空力套件设计，不到0.1的阻值让人不敢相

信呀

在这些实验的基础上，戴姆勒•克莱斯勒生产了一款仿生概念车，这台概念车全长4.24米，能

容纳4人和一些行李，得到的风阻系数是0.19，对于这样一个尺寸的车型来说是一个很大的进

步。

同时也成为了全球至今空气动力学效应做的最理想的一款车型。

降低20%油耗，降低80%尾气排放

高度仿生的一个特征——整车重量被最大限度的降低了，140匹马力的柴油引擎，结合新开发

的SCR技术（选择性多元催化技术），在燃油经济性和降低尾气排放物上都起到了很强的作用

。

根据欧洲标准，其测试结果为，每100公里耗油4.3升；而根据美国标准，以90公里的匀速行

使，每100公里耗油仅2.8升。

SCR技术其实已经投入到某些产品之中了，相信在这次得到了如此好的测试成绩之后，戴姆勒

·克莱斯勒会将这一技术投入到所有的产品当中去。

高强度的车身，低重量的材料

轻的体重能帮助动物避免被捕杀，而坚固的自身结构能尽可能的减少受伤。

当戴姆勒·克莱斯

勒将这一原理运用到车身设计当中，目前车身的钢性增强了40%，同时降低了本身自重30%。

在此研究课题上，最关键的就是如何用最轻的材料制造最高强度的车身结构，其实也就是这些

部位需要使用怎么样的材料，问题最后还是回到了Boxfish上，在生物工程师的协同合作之下

，对每一部位都做了精确的计算机模拟计算，在反复的实验之后得到了一个整车材料最合理的

使用方式。

根据仿生学概念设计的引擎，也很有特色，在引入SKO（软磨损技术）概念，就是将每一次的

磨损都控制在一个较低的水平，确保引擎始终保持状态良好，提高耐久性。

这一概念在整车设

计的其他部件上都有很多显著的作用。

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