|
作为“德系”豪华车三巨头之一，宝马自然称得上的汽车江湖上的顶尖高手，一身武功深不可测。
宝马的武功走的是飘逸轻灵的路数，追求速度感和驾驶乐趣，江湖有言：“坐奔驰，开宝马”就是最好的明证。
 内功——发动机
宝马最初就是依靠生产发动机起家的，BMW 就是“巴伐利亚发动机厂”的缩写。因此，发动机技术堪称是宝马的看家绝技！
早在2001 年，宝马便全面采用了可变电子气门(VALVETRONIC) 控制，这项令人瞩目的技术进一步减少了在日常驾驶条件时的耗油量。VALVETRONIC又被称为“无节气门负荷管理系统”，它省却了传统的节气门结构，如今已经在宝马发动机系列中得到广泛使用。从节气门到电子气门的进步，不亚于从化油器到电喷技术的革命。
个人认为，VALVETRONIC 技术堪称宝马最牛的独门技术。VALVETRONIC 控制系统是在双凸轮轴可变气门正时系统（Double VANOS）基础上发展而来的。Double VANOS 只能调节气门的正时，也就是气门的开闭时间，但不能对气门的升程进行调节。在增加了可以无级调节气门升程的功能后，VALVETRONIC 便应运而生。 
▲带VALVETRONIC电子气门的宝马4.0升V8汽油发动机
在Double VANOS 的基础上，利用一个伺服电动机来控制一个偏心轴，它们之间实现一个由转速到角度的转换，从而可以使偏心轴更精确地转动，再由它控制一个异形中间臂，中间臂的运行轨迹同时受凸轮轴运动的影响。这个中间臂再带动进气门摇臂动作，从而实现对进气门的无级调节。当驾驶人踩加速踏板时，伺服电动机便会根据所收集的信号适当运转，然后驱动偏心轴、异形中间臂、可变正时凸轮轴和气门摇臂，对进气门的正时和升程进行无级调节。 
▲宝马V12汽油发动机凸轮轴和电子气门系统
正是由于VALVETRONIC可以无级调节气门的正时和升程，因此它可以精确地反映驾驶人踩加速踏板的信息，并可以据此控制燃油的喷射量，这样一来，原来的节气门也就显得多余了。因此，现在采用VALVETRONIC 的宝马发动机上的节气门在正常工况下一直处于全开模式，其功能完全由VALVETRONIC 代替，并因此使发动机燃油经济性提高10%，而且使动力响应更加迅速。 
▲宝马VALVETRONIC电子气门工作原理示意图
其他品牌的可变气门技术一般都是有级调节的，只能分“高速”和“低速”两种情况对气门正时或升程进行有级调节。而宝马的VALVETRONIC 系统可无级调节气门的正时和升程，不仅能够“时时刻刻”使燃烧效率达到最佳状态，而且还因此省去了用来控制进气量的节气门结构。 
▲宝马VALVETRONIC的工作原理和构造图 由于发动机得以完全独立地对控制燃烧过程所需的进气量进行调节，而不再像以往那样受“无效”进气量的影响，不需要节气门的间接控制，不需要等进气充满进气歧管后才让空气进入气缸，而是直接由气门开启的深度来决定进气量和喷油量，因此发动机的动力反应更加迅猛。据称，气门开度从最深（9.5 毫米）到最浅(0.2毫米) 的整体变化可在0.3 秒内完成。
宝马在2006 年重新采用涡轮增压技术时，一开始就采用双涡轮增压技术(Twin Turbo)，它是将所有气缸分成两组，每组分别使用一个独立的涡轮增压器增压。 但这两个涡轮增压器并不一定完全一样，而是一大一小配合工作。因为较小的涡轮增压器具有惯量较低的优点，这样它在仅高于怠速的较低发动机转速下就可起动。而在较高发动机转速下，较大的涡轮增压器才开始工作，以让发动机产生更加强劲的动力。得益于这样的配置，宝马的双涡轮增压器的反应迟滞现象较小，而且最大转矩来得早，即使在驾驶人仅轻微地踩下加速踏板时也可产生显著的推力和动力。
▲宝马V8双涡轮增压发动机
然而随着涡轮增压技术的进步和直喷技术的突破，柴油发动机上的高压共轨直喷和涡轮增压等技术在汽油发动机上的应用越来越常见。
从2009 年起，宝马开始在3.0 升的直列6 缸发动机上弃用双涡轮增压方式，而是改用一种称为单涡轮双涡管的增压器，并将其名称由Twin Turbo 改为TwinPower Turbo，也称双涡流增压技术(Twin Scroll TurboCharger)。 现在单涡轮双涡管增压技术已普及应用到宝马的4 缸发动机上。
▲宝马3.0升直列6缸Twin Power Turbo 汽油发动机
宝马最新的汽油机涡轮增压系统采用了单涡轮双涡管原理设计。在直列6 缸3.0 升发动机上，三缸一组，每组在排气歧管和涡轮增压器中都有单独的气道，两组废气共同吹动同一个涡轮旋转，驱动进气涡轮对进入到气缸中的空气进行压缩。 
▲宝马3.0升直列六缸TwinPower Turbo汽油发动机
与原来采用双涡轮增压器相比，现在采用单涡轮双涡管增压的3.0 升直列6 缸发动机最大转矩来得更早、衰减更慢。比如，原来配备在宝马740Li 上的3.0 升直列6 缸双涡轮增压汽油发动机，在1500~4500 转/ 分时涡轮介入工作，最大转矩达到450 牛·米。而现在改为单涡轮双涡管后，最大转矩的转速范围扩展为1200~5000 转/分，但最大转矩值却降为400 牛·米，最大功率值也由原来的240 千瓦变为225 千瓦。
▲单涡轮双涡管增压器构造示意图
宝马的燃油缸内直喷技术称为“高精度燃油缸内直喷（High Precision Injection）”，并且已发展到了第二代，它能够最大限度地优化燃烧过程以及提升燃油中所蕴含能量的使用效率。现在几乎所有的宝马发动机上都采用了燃油缸内直喷技术。
普通汽油发动机的喷油器都安装在进气歧管附近，将燃油喷入进气歧管，与空气混合后再进入气缸。而缸内直喷技术则是将喷油器直接插入气缸，像柴油机那样直接将燃油喷入气缸。但安装喷油器的位置则有所不同，奥迪和大众等都是将喷油器安置在气缸侧面，以一定角度将燃油喷入气缸。而宝马的直喷发动机的压电式喷油器位于气缸盖上气门之间的部位，紧邻火花塞，几乎垂直地将燃油喷入气缸中，可以在更宽广的工况下实现稀薄燃烧。
尽管气缸盖的空间有限，但宝马还是成功地将压电式喷油器安置在气门之间，非常接近火花塞。与此同时，喷油器的设计和制造使得喷油器能够承受此处产生的高温高压。气缸盖上的高压油泵通过燃油箱中的电动油泵根据需要供油，也就是在任何特定条件下都根据需要才开始工作。共轨条件下，喷油器使用高压油泵产生的20 兆帕油压将燃油喷入燃烧室，喷油器针阀非常快速和一致地响应喷射脉冲信号。该喷射脉冲信号由专门研制的发动机控制单元电路传输。另一亮点是与传统的电磁阀相反，在每个工作行程中压电式喷油器可发生高达6 次的燃油喷射。 与其他燃油直喷技术不同，将喷油器安置在气门之间的方式可确保在火花塞附近更快和更有效地形成油气混合气，这个过程不存在因燃油附着在气缸壁上而造成的额外损失。这样可使具有稀燃运转特点的气缸分层充气达到了更准确的理想状况，在燃烧室内形成具有不同油气混合气比率的多层区域。此过程中，燃料在混合气中的浓度随着与火花塞之间的距离增大而逐渐降低，为了达到最高效率，仅将富含燃料且容易点燃的油气混合气保持在火花塞附近。浓混合气点燃后，离火花塞较远的稀燃气层也会平稳、彻底和稳定地燃烧。
在宝马汽油发动机上由不锈钢制成的燃油管路向压电式喷油器输送燃油，压电式喷油器再以高达20 兆帕的压力将精细雾化的燃油喷射到燃烧室内。压电式喷油器喷出的雾化燃油呈圆锥分布状态，因此燃烧过程非常流畅、清洁。与传统的进气歧管燃油喷射系统相比，将燃油直接喷入燃烧室有助于使涡轮增压发动机实现更高的压缩比，并且提升发动机的排放和声音表现以及油气混合气的冷却效果。而最重要的优越性则是使发动机能够在耗油量更低的情况下达到更高的动力水平，进而使燃油经济性得到进一步提升。
▲宝马直列6缸发动机曲轴和活塞等机构 很难想象一款发动机同时拥有电子气门技术、单涡轮双涡管增压技术和高精度燃油缸内直喷技术这三大宝马最引以为傲的发动机技术会是一个什么样的情况！恐怕就如同《倚天屠龙记》里兼具九阳神功、乾坤大挪移和九阴真经三大神功的张无忌一样让人感到兴奋和震撼吧。 而这样的终极造物终将来到！ 2010 年，集宝马发动机技术于一身的一款终极发动机N55 发动机问世了，想像不出来它还有哪些地方需要改进，也看不到还有宝马的哪些高科技没有应用其上。与前代相比，它首先将双涡轮增压改成了单涡轮双涡管技术，并将VALVETRONIC 电子气门技术回归，加上已经成熟的缸内直喷技术，它将宝马发动机的这三大技术都集于一身，从而使宝马的经典直列6 缸发动机又进入了巅峰状态。虽然少了一个涡轮增压器，但是在功率和转矩上并没有什么损失，同时双涡管技术的应用，使涡轮在发动机1200 转/ 分时就开始介入，一直可以持续到5000 转/ 分，使其拥有更为迅捷的加速响应。
▲宝马3.0升直列6缸汽油发动机外特性曲线
首先，现在可能只有宝马在轿车上使用直列6 缸发动机，而其他汽车厂商基本都是采用V型6 缸发动机。因此，直列6缸发动机已成宝马发动机的主要特色之一，尤其是广泛应用于各车型的3.0升直列6缸发动机，更是经典中的经典。 其次，直列6缸发动机的动平衡特性最佳，在常见的汽车气缸排列形式中，从理论上讲，直列6 缸是平衡性最佳的气缸排列形式。因此，直列6缸发动机的振动较小，静音效果最佳。据称在运转的宝马直列6 缸发动机上可以立放一枚硬币而不倒。 第三，宝马3.0 升直列6缸发动机是技术含量最高的宝马发动机，宝马的最新发动机技术往往都是率先在此款发动机上采用。宝马在发动机上最拿手的VALVETRONIC电子气门、高精度燃油直喷、涡轮增压三大技术，第一次会师就是在3.0 升直列6 缸发动机上。 第四，从性能指标上看，宝马3.0 升直列6 缸发动机最大功率高达225 千瓦（306 马力），1200~5000 转/ 分均可提供400 牛·米的最大转矩。 第五，宝马的直列6 缸发动机更是多次获得“世界年度发动机”称号，并被广泛应用在宝马的几乎所有车系上，已成为宝马动力的金字招牌。
轻功——底盘
宝马是以驾驶乐趣打天下的，而汽车的驾驶乐趣主要取决于底盘功夫。底盘的结构设计、技术含量和性能调校，都直接影响和决定一款车的操控性能或运动性能。在底盘上，宝马有许多自己的独到之处。
宝马xDrive 在不同车型上具有不同的结构，但它们都有个共同结构，就是都采用电子控制的多片离合器。伺服电动机根据收集来的行驶和操作信息进行适度的旋转，并可以通过一个压板按压多片离合器，从而改变分配给前轴和后轴的驱动力。不同的是，在不同车型上向前轴传递动力的方式不太一样，在X5 和X6 上采用齿轮传动向前轴传递动力，而在X3 上则采用钢链传动。
宝马xDrive 属于全时四驱系统，当车辆在正常条件下起步时，多片式离合器保持接合，宝马xDrive 以40:60 的比例向前、后桥分配动力，以体现宝马汽车后轮驱动的特性。在运行中xDrive 用传感器不断监测车轮的滑转情况，一旦发现有车轮打滑，宝马xDrive 能够在0.1 秒内完成驱动力分配的调节。在必要时，驱动力分配可以发生显著的变化：根据不同的需要，驱动转矩在前、后桥之间的分配比可以在0:100 至50:50 的范围内连续变化。
xDrive 一直在不断改进中，随着电子技术的进步，最新的xDrive 在DSC 系统的帮助下，可在车轮开始滑转之前提前发出响应。因此，车辆甚至可在驾驶人意识到需要采取行动之前得以稳定。
新一代宝马 X5 上采用的IV 型一体式多连杆独立悬架后桥是一项获得专利的宝马技术，它通过车轮支撑装置、副车架和四个横向连杆，控制分配到悬架的负荷和驱动力，这种结构对于提升车辆的驾驶动感和驾乘舒适性均极为有益。这种设计减小了作用在车轮支撑上的任何弹性应力， 同时， 柔性摆臂支架还提供了非常合适的纵向车轮导向力，这种导向力对于实现出色的防侧倾舒适性起着至关重要的作用。
此外，无论新一代宝马 X5 的负载情况如何，后桥上的空气弹簧都能够通过水平高度自调系统，使车辆在行驶过程中始终保持合适的高度和驾驶特性。
空气悬架不仅可以调节阻尼系数（软硬度），而且还具有调节高度的功能。宝马7 系和新X5上装备的后桥空气悬架，就利用空气悬架的这个功能，可以使车身自动调平，从而在所有驾驶与负载条件下，都能保持车辆的行驶高度不变。车辆的负载即使发生最轻微的变化，空气悬架也能立即发现并抵消各个车轮上不同负载状况的影响，进而使悬架尽量不需要通过后续的控制动作，来应对路面颠簸或转弯时车身侧倾所引起的响应。在后轮胎压力缺失的情况下，空气悬架还能够代替受损的车轮承受负载，进而抵消因轮胎压力下降而导致行驶过程中车身高度的变动。
所谓50:50 前后配重比，是指当车辆空载、前排坐一人或两人时，前轴和后轴
的载荷相等。宝马一直以50:50 的前后轴荷比而骄傲，不论是跑车、轿车还是SUV，都能做到前轴荷和后轴荷基本相等。 前后轴荷比相等的设计好处多多，主要还是利于提高车辆过弯时的操控性能和速度极限。因此，汽车设计师们都想做到前后轴荷比为50:50，但由于大多数轿车都采用前置发动机、前轮驱动，无论如何设计，其结果都是前重后轻一头沉。虽然也有一些豪华汽车采用和宝马一样的前置发动机、后轮驱动，但在前后轴荷分配上很难做到真正的50:50，只能是接近这个比值。 我曾观赏过宝马所做的一个真车平衡实验。一人驾驶一辆空载宝马汽车过一个跷跷板，事先在车身侧面两轴中间位置贴一个标记，当这个标记处于跷跷板的中间位置时，跷跷板处于两端平衡状态。这说明这辆宝马车在只有一名驾驶人的情况下，它的前后轴荷达到了完全的50:50 平衡。由于驾驶座基本位于两轴的正中间，即使前排坐上两人，也一样能保持前后50:50 平衡。
宝马汽车要么采用前置发动机、后轮驱动，要么采用前置发动机、四轮驱动，这样的布置方式虽然比前置发动机、前轮驱动更有利于达到前后轴荷平衡，但由于发动机和变速器都在车前部，按照常理，车前部的重量仍要比后部重得多。但宝马的设计师是怎样做到前后轴荷50:50 平衡呢？其原理无非是尽量将前轴的载荷往后轴移。 1）采用短前悬、长轴距设计，也就是尽量让前轴往前放，尽量减轻前轴的负荷。 2）发动机尽量往前轴后方放置，让驾驶室尽量靠后，因此，宝马汽车的前发动机盖都比较长，尤其是配备直列6 缸发动机时，更容易将发动机重量往后放置，这可能是宝马一直采用直列6 缸发动机的主要原因之一。 3）采用镁铝合金等轻量化技术减轻发动机的重量，相当于减轻前轴的配重。 4）将前悬架采用重量较轻的铝材制造，可以减轻前轴的负担。 5）将驾驶室尽量后移，以增加后轴的载荷。
外门功夫
▲在1939年生产的328“Mille Miglia”赛车上就开始采用管状的空间骨架，以减轻车身重量，因此，这辆车被称为宝马轻量化车身的先锋。
▲碳纤维车身
2011年，BMW正式发布出行新纪元的BMW i子品牌，车身使用轻重量、高强度的碳纤维增强复合材料制造，预示着豪华汽车将进入“碳纤维”时代。如今，全新BMW 7系基于BMW i的碳纤维车身科技打造了Carbon Core高强度碳纤维内核，使得面向未来的碳纤维科技扩展至BMW品牌核心车型上。
碳纤维生产的起点是从石油中提取的一种名为聚丙烯腈的白色纤维。在经过高达1300℃的高温和在多种压力条件下的复杂工艺处理后，其中纤维的各种构成要素会通过气化被逐一剔除，最终只留下几乎纯碳组成并具有稳定的石墨结构的7 微米的纤维。仅7 微米的纤维直径相当于人类头发直径的十分之一。由于纯碳是黑色的，因此碳纤维丝也呈黑色。之后再将约5 万根这样的单丝捆绑成所谓的粗纱或纤维束，之后再将纤维束加工成特殊的纤维织物。
▲碳纤维原料和预成型
碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，最早用于航空、航天、军工等科技高精尖领域。在全新BMW 7系的车体框架中，碳纤维增强复合材料被用于加固车顶横梁结构以及B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑。相比上一代车型，全新BMW 7系最大减重达130公斤。
▲精加工修整
结语： 宝马汽车作为底蕴深厚的名门正派，其独门绝技当然不止这些！ 篇幅有限，更多的 奥秘还需要您 从书中 寻找！
|
