基于最新的柴油机和生物仿生学技术,在燃油消耗和排气方面性能突出
戴姆勒-克莱斯勒公司正在利用一种新的概念车来探索仿生学在汽车开发过程中的巨大潜力,并且通过结合最先进的柴油机引擎技术和独创的喷射控制方法,已经在燃料消耗和喷射方面取得了非常好的成果。今年在华盛顿举办戴姆勒-克莱斯勒创新技术研讨会上,梅赛德斯-奔驰仿生学汽车研究成果将被首次展示在公众面前。 为了从技术上实现奔驰仿生汽车,梅赛德斯-奔驰技术中心和戴姆勒-克莱斯勒研
究中心的工程师们首先要在自然界中寻找一种可以进行模范的生物,这种生物不仅要在空气动力学特性,安全,舒适和环保方面与汽车相近,而且还要在形式和结构上是一个整体。 而他们所找到的就是盒型鱼(boxfish)
虽然看起来身体像盒子,呈立方体,实际上这种热带鱼是完全流线型的,并且具有良好的气动力性能。斯图加特的工程师们通过完全模仿盒型鱼的设计的车型,在风洞测试中变现出色,风力拖拽系数仅为0.06。为了能够充分挖掘出仿生学在汽车开发中的潜能,最开始戴姆勒克莱斯勒的专家们按照1:4的比例,以盒
型鱼为基础设计车型。这在风洞测试中,这个模型的风力拖拽系数达0.095——这在汽车工程中已经是空前的低了。这个值与高度流线型的形状(Cd
0.09)和其他气动力学的理论值相符。戴姆勒克莱斯勒利用在这个奔驰仿生汽车研究中取得的发现,开发了一款充分灵活并具有良好的道路适应能力的四座带行李箱的汽车,
车身长4.24米。这款车的风洞测试结果是0.19,在同等尺寸的车型当中,其气动力学性能是最好的。
油耗降低百分之二十,氮氧化合物最大可降低百分之80
除了来自于自然的一流的气动力学和轻车身以外,这款新车型还拥有103千瓦/140马力的柴油引擎和创新性的SCR技术(选择性触媒还原法),这也提高燃料经济性并进一步减少了尾气的排放。在欧洲的架势测试中,这款概念车每百公里耗油4.3升——比同系列的产品车低百分之二十。这按照美国的度量方法(FTP
75)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——在美国相当于每加仑燃料行驶84英里。
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。
“AdBlue”是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。这种液体的蓄水池被放置在车体的后备轮胎箱里,而且其存储容量与当前标准奔驰车的行驶距离是一致的。同时,奔驰仿生车还装备了可免费维修柴油颗粒过滤器。
车身坚固、重量轻——自然界设计的生长理念
盒型鱼,概念车的气动力学造型来源,是一个同时具备坚固和轻盈两个优点的典型例子。他的表皮有大量六边形的鳞片组成,这些以最轻的重量提供了最大的力量,有效地保护了身边不受伤害。
戴姆勒克莱斯勒的研究人员仔细检查了这种生物结构,并在一种特殊计算过程的帮助下,将这种原则应用到奔驰仿生车当中。这个过程基于骨骼的结构原理,成果之一是使这样设计的门板比传统的门板坚固度提高百分之二十。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。
像水中的鱼一样的流线型设计和高亮外观——油耗经济和环保性能要归功于最先进的柴油技术
· 由生物学家和工程师进行的独一无二的研究计划 · 盒型鱼式流线型轮廓的车体研究 · 出色的气动力学性能,Cd值低至0.19 ·
带有特别过滤器和创新的SCR技术的柴油引擎 · 智能轻体重结构为核心的仿生学设计过程
想象无限,视野宽广,摆脱近亲路线,予新思路以机会,这是汽车生产商中的技术领袖,戴姆勒克莱斯勒的品牌理念,一百多年来,戴姆勒克莱斯勒能够一直在汽车制造业保持技术领袖地位,主要靠的是其引擎的创造性——以及他们丰富的想象力。这些到今天都没有丝毫改变他们的专家每天都在接受着塑造未来汽车的挑战。在这里不存在任何限制:为了引领在更加安全,环保和舒适等方面的汽车变革,他们利用科技研究了几乎所有可能性。经验显示,只有自由的、跨学科的思考才能获得真正出色的成果。
奔驰仿生车就是一个这种理念的例子,它是来源于自然界的概念车型,在它身上戴姆勒克莱斯勒公司还融入的先进的柴油引擎技术,以期能使它真正成为人们的日常用车选择。仿生学——生物学和工程技术的组合体——是一个新兴的研究领域,但已经在很多方向取得了惊人的成果。比如说,自然界为我们提供了高强度的材料,低摩擦的表面,防尘的衣料和特别的魔鬼粘胶带。
以上这些当中很多都或多或少的源于人们在动植物世界中的一些偶然发现。奔驰的仿生车就是奔驰技术中心(MTC)和戴姆勒克莱斯勒研究中心的工程师们在自然界中寻找的一个对象,在形状和结构上能够满足他们对气动力学性能、安全、宽敞和环保要求的对象。换句话说,这并非细节上的设计,而是一个从自然到工程的完全转化——第一次!
盒型鱼——有棱角却又是流线型的
这需要的分工协作:生物学家,仿生学家和汽车工程师组成一个团队,去共同探索动物王国,并很快的被引领入水下世界——那里为他们带来了惊喜。接近研究专家们想法的不是那些过速、光滑的游泳健将,而是这种第一眼看上去,流线型的、灵活的生物:盒型鱼。
它(盒型鱼)的家在热带海域的珊瑚礁、礁湖和海藻群当中,在那里它与汽车有很多相似之处。他们要以最少的能量损耗去进行游动,从而保存自己的体力,这就需要具备强壮的肌肉和流线型的身体结构。它必须抵抗高压并在碰撞中保护自己,这要求它们具有坚硬的外表。而且它们在觅食的时候要在拥挤的空间中移动,这就要求它们有良好的灵活性,除了视觉上的优点外,盒型鱼还有更多令人
满意的地方:虽然身体有棱角,但他仍然是一个出色的游泳健将,其立法形的身体没有任何阻碍。正好相反,盒型鱼拥有其独一无二的特性,这是成百上千万年的进化所形成的敏捷的典范。进化的基本原则是多余的部分必将淘汰,留下来的都有其意义——而且有的时候有多个意义。
盒型鱼的外表有大量骨质的六角形鳞片构成,这些鳞片连接而成一套坚硬的盔甲。这套骨质的盔甲结构令其身体非常结实,保护其不受伤害,而这也是它具有出色的灵活性的原因,其身体上部和下部边缘处形成许多小漩涡,使其在任何位置和都能保持稳定,并在风暴的任何部位中都能够保证安全。在这个过程中它都
不需要移动鳍,这就保存了自己的体力。应用在汽车设计中的,是盒型鱼坚固与气动力性能同时优越的特征。此外,它矩形的身体实际上也与汽车的横截面相似。所以盒型鱼成为了现在这个独特的汽车发展计划的原型。 Cd值:盒型鱼几乎与完美的理论形状一样好
奔驰技术中心和戴姆勒克莱斯勒研究中心的工程师们确定的第一个子计划,主要是处理气动力学性能。在风洞和水道中,他们试验出如何才能将生物模型转化成实际的汽车。结果给人特别深刻的印象。虽然带有棱角,但盒型鱼几乎与液滴形状的流线型程度一样,专家认为这已经是理想气动力学的标准模型。当面对一股
激流时,这种流线型的形状Cd值达0.04。通过对以盒型鱼设计的车型进行计算机仿真计算和风洞测试,研究人员获得的数值非常接近理想数值,也就是0.06——出色的结果。这些解释了盒型鱼为何是一名游泳健将,同时又非常灵活。
为了能够充分挖掘出仿生学在汽车开发中的潜能,最开始戴姆勒克莱斯勒的专家们按照1:4的比例,以盒型鱼为基础设计车型。设计中,盒型鱼带棱角的外部轮廓,在车顶和侧沿处作了调整,比较明显的是,其下降的尾端带有很多扇形侧沿及分割形状。这样的做法违反了传统的汽车气动力学设计的重要原则,而设计结果更加令人吃惊:这辆车的Cd是0.095。在气动力学性能上,它与专家在地面上测量的理想结果一样好(Cd0.09) 这一基于盒型鱼的研究模型为今天的汽车风力拖拽系统提高了65个百分点。
Cd0.19:当今世界气动力学性能最好的轿车之一
奔驰仿生车的第二步计划从现在开始着手。目标是在盒型鱼模型基础上开发出全尺寸的,道路自动适应的汽车——四座位设备齐全,具有奔驰车的典型特点:安全,舒适,设计实用,并且还要装备所有最小化油耗和最好环保要求的技术特点。
这个独一无二的汽车计划的成果是,这辆轿车拥有双门,四个舒适的单座,全景的挡风玻璃,顶棚玻璃天窗和后挡板——4.24米长,1.82米宽,1.59米高。显然,与1:4的模型相比,由于要具有实用性和方便设计,真车难免在有些方面打了折扣,,但是概念车仍然保留了出色的气动力学特点:Cd值为0.19,完整并可驾驶的奔驰仿生车已跻身于世界上最好气动力学性能的轿车行列。除了盒型鱼式的基本外形,概念车在制作中还融入了一些其他的气动力学特征,例如,后轮完全由塑胶片覆盖,合适的门把手以及用摄像机代替
了车外镜。
搜狗(www.sogou.com)搜索:“仿生学”,共找到 8,850 个相关网页.
搜狗(www.sogou.com)搜索:"仿生学",共找到
7,198
个相关网页
|