看懂宝马新7系:机械的巅峰,智能的绝境
相比于前几代车型
宝马新7系的变化超出了很多人的想象
我们初见新7系时甚至难懂宝马的想法
但仔细想想宝马近年的发展就会明白
代号G70的新7系
代表了宝马燃油车技术的巅峰
但巅峰也是绝境,只有跨越绝境
才能在电动智能的变革狂潮中乘风破浪
汽车发展已过百年,诞生于百年前的发动机+底盘悬架系统所带给我们的使用体验,完全无法抵挡今天芯片+互联网带来的冲击,早已习惯了互联网生活的我们开始倒逼汽车架构升级。
发动机和底盘悬架等技术是慕尼黑工程师们历经百年铸就的品牌灵魂,没有它们宝马什么也不是。而市场更渴望的芯片和互联网,则被IT行业完全掌控。
形势迫使宝马必须立即向新一代汽车架构转型,要灵魂还是要市场?宝马想要鱼和熊掌兼得,于是宝马把新7系在架构分成了两部分:
技术成熟部分
技术发展部分
当前汽车行业的一个共识:消费焦点已经从汽车本身,转移到了汽车所能够提供的出行服务或出行体验。而能够让出行体验和服务的品质无限拓展的,正是座舱系统和辅助驾驶系统。
随着IT和汽车行业逐步探索出了全新的整车电子电气架构,汽车从功能纷乱零碎的ECU时代,一条腿已经踏进智能化的中央超算平台时代。宝马早在2017年就对这场巨变做了对应规划,5年过去,新7系智能了吗?我们在文章后半段细细讨论。
下面,我们就开始欣赏宝马历经百年铸就的品牌灵魂,新7系豪华品质的保障:动力和车身控制系统。
作为宝马技术的集大成者,动力和车身控制系统就是我们平时所说的发动机、变速箱、底盘、悬架。豪华车之所以能够拥有出色驾驶体验和舒适乘坐感受,秘密就隐藏在这其中。
如果我们将新7系的动力、底盘、悬架系统拉开,大家就会看到这其中包含了8个层级10余套子系统:
上面这些系统中,大部分是宝马首先发明然后逐渐被全行业采用,就是这些系统,创造出了宝马独有的驾驶乐趣。
宝马使用车辆运动的3个自由度为坐标,向我们清晰的展示了这些系统之间是如何分工协作:
纵向动力学:负责前后轴动力分配和所有车轮制动力控制,能够让车辆在失去部分抓地力后依然能够安全行驶;
横向动力学:负责车辆侧倾控制,在弯道行驶、紧急避险、猛打方向等情况下控制车身侧倾程度,防止车辆侧翻,提高行驶稳定性和乘坐舒适性;
垂直动力学:负责车辆高度和减震阻尼力度控制,主要为提高乘坐舒适性。
在上面这些系统之中,动力是所有车身控制系统的基础,而只有在动力品质优秀的前提下,才能获得高素质的车身控制和出色驾驶体验。
宝马在新7系上破天荒的一次推出了3种动力系统:纯电、燃油、插电混合。
这些动力系统各自的性能取向都不同,它们的主要结构和特点如下:
宝马将纯电动力的7系称为i7,它的动力结构和目前大部分纯电汽车相似。得益于先进的工艺,宝马将驱动电机、电机控制器,以及减速器整合成了驱动单元,前后桥各一部。
但宝马i7没采用能在长续航和高性能之间切换的多档位变速箱,而只是采用了传统的电机减速器。这应该基于3方面原因,首先是总输出功率400千瓦的电机拥有足够的驱动性能,其次是i7更偏重于高效稳定的长续航能力,最后可能是成本因素,目前纯电车变速箱价格可不低。
总的来说,纯电i7从动力结构上看是一辆追求舒适、长续航的豪华车,这和宝马长久以来执着于操控和性能的品牌风格相比,有着截然不同的味道。
新7系燃油动力最主力的735i和740i车型将会采用新一代B58发动机,这台发动机既是家用车内燃机的终点,也是欧洲终极发动机。这套动力继承并整合了宝马最核心的发动机技术,我们将在后文和大家详细讨论这套动力系统的技术细节和特点。
新7系混合动力结构最大的亮点,是使用了采埃孚新一代的8HP变速箱,它创造性的把驱动电机和变速箱整合在了一起,相比采埃孚传统8HP变速箱的尺寸,长度仅仅增加了3厘米。
但我们也可以看到,相比于纯电和燃油动力,插电混动力既增加了电池组的死重,发动机变速箱不但没有简化还增加了驱动电机,所以这种鱼和熊掌都想兼得的动力结构,终究只是一种过渡技术。
虽然新7系最先登场销售的是纯电i7,但在国内市场新7系的主力仍然是燃油动力。其中高端的760i xDrive继续使用上一代7系的N63 4.4升V8发动机,而主力车型735i和740i采用的新一代B58发动机则拥有较大的进步:
宝马新7系采用的第3代B58直列六缸3.0T发动机
作为世界上最专注于直列六缸发动机的汽车品牌,宝马第一台直列六缸发动机诞生于1913年(注),二战后宝马于1968年再次开始直列六缸发动机的研发和生产。
注:宝马早期发展历史《100年前的今天,巴伐利亚的航空先驱们创立了BMW》
2015年推出的B58是宝马发动机产品序列中的第7代直列六缸发动机,新7系采用的,则是经历两次技术升级后的第3代B58:
为了提升新B58的基础性能,宝马重新设计了它的进气口、燃烧室、点火线圈,并且优化了涡轮和中冷的效能,因此新B58的动力从380马力起步,高阶版本显然会超过400马力。但是B58的核心系统并没有大的改动:
相比于其它品牌的同级动力发动机,B58具有两个优势:
1、天生自平衡的直列六缸布局;
2、宝马独有的Vanos可变凸轮轴控制+Valvetronic可变气门升程。
宝马坚持发展直列六缸发动机的一个重要原因,是直六布局天生机械自平衡,在同等曲轴转速下,直六比其它排列布局的发动机拥有更高的平顺性(同样自平衡的还有水平对置6缸和V12布局)。
从飞轮方向看,6个缸体分为3组,各组点火时的曲轴角度互为120度,曲轴每旋转一圈3组缸体都能点火,这样在每个行程中都有缸体做功加速活塞向下行程,从而抵消了曲轴前后行程差异引起的旋转和横向振动。而且这还能营造出动力连绵不断的驾驶感受。
从气缸侧面看,3组气缸在一个平面内是类似镜像的同步水平运动,这样每组缸体之间力臂相等,从而抵消了活塞上下止点之间因点火做功造成往返速度不均而引起的纵向振动。
但真正让宝马发动机独一无二的,是由Vanos可变凸轮轴控制和Valvetronic可变气门升程技术组成的进排气系统。
发动机最基础的运行原理,是将吸入的空气和燃料混合后在气缸内点燃,然后利用这股力量推动曲轴实现动力输出。也就是说,进气效率和进气量决定了一台发动机的性能和油耗上限,进气能力越强,输出性能越高。
宝马正是在进排气性能和效率方面做到了极致,我们来看一看宝马发动机和传统发动机在进气形式上的区别:
为了降低传统发动机在进气上的泵气损失,宝马在2001年发布了Valvetronic可变气门升程技术,并用它替代了传统的节气门结构,发动机输出动力的大小,完全由气门升程控制:
注1:Valvetronic正常工作时,节气门仍会以极小的角度节流空气,将节气门后气压维持在比节气门前气压低0.05个大气压,由此在节气门后产生极微弱真空以供曲轴通风系统使用,而普通发动机节气门前后气压差约为0.6~0.7个大气压。
注2:当Valvetronic发生故障时,节气门会接管空气节流工作,但车辆会进入低速跛行模式,以维持车辆行驶到4S店或维修车间的能力
Valvetronic本身最独特之处,是它使用电机调节气门升程。这样的调节精度和范围,远远超过了目前大部分发动机采用的阶段式可变气门升程系统:
可以看到阶段式气门升程调节的高度固定,适用工况范围狭窄。而Valvetronic可以对进气门升程大范围内无级调节,新7系所采用的第三代B58装备的是第四代Valvetronic系统:
第四代Valvereonic进一步降低了系统高度和体积,占用空间更小,并且采用了免维护的三相无刷直流电机,可靠性更高。
综合起来,B58发动机最核心的优点就是:天生自平衡的直列六缸布局,Valvetronic带来的更高进气效率、更高性能输出、更低燃油消耗。
也正是由于B58的优秀,所以宝马一直以来并不急于大幅改进它。但随着竞争对手已经完成轻混系统并开始向电动化进发,宝马在2022年初终于将B58推到了终极燃油发动机的位置,重大的技术升级有3项:标配ISG 48V系统,增加发动机停缸功能,增加歧管喷射。
在所有混动技术中,48V系统是改进传统燃油发动机最简单有效的技术手段,它为车辆增加一套48V电机和48V电路,并用这套电路驱动空调、水泵、液压泵等大功率电器,减轻发动机负载,降低油耗。
新B58采用了采埃孚的ISG 48V系统,它是在8AT变速箱上发展而来。车辆点火时电机先行启动,这极大降低了车辆启停时的噪音和振动,还将涡轮延迟降低到了几乎无感的程度。
此外,电机还可以辅助发动机输出动力,协助发动机将负载保持在高效区间,同时48V电网接管大功率电器也减轻了发动机负载,降低了油耗。
但比较意外的是新7系的B58并没有使用电动空调压缩机,使用的仍然是曲轴带动的传统空调压缩机,这也许是为将来升级预留的空间。
