宝马M3和M4都放弃了的碳纤维传动轴,为何它还在坚持?

宝马M3和M4都放弃了的碳纤维传动轴,为何它还在坚持?

去年,宝马官方发布了一则声明,宣布2017年11月之后生产的M3和M4车型(不包括M4 CS和M4 GTS这类特别版)将不再使用碳纤维传动轴。一时在网上引发了不小的讨论。

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传动轴这个部件,是除非你把车开翻,否则没什么机会见到的东西,为什么会有人这么关注它呢?那就得从“轻量化”这个概念说起。

一辆汽车,在加速、刹车、过弯的时候,都要面对一个最大的敌人——惯性。惯性是任何有质量的物体的固有属性,表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度。所以当施加的力相同时,越轻的物体就越容易被推动(加速度越大)。

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我们都知道,越轻的车加速越快,同时也越省油。不过如果把汽车仔细拆分并进行数学计算,会发现,同样是减重1千克,放在不同的地方,效果还是有差异的。

首先从动力的源头——发动机说起。发动机以每分钟数千转的转速运行时,活塞进行往复运动的速度也相当可观。而且由于活塞的运动方向不断变化,加速度更是惊人,可达1000-2000m/s2。

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这里引入一个概念——惯性力,其值等于质量乘加速度(F=ma)。也就是说,要把一个向上运动的活塞以同样的速度“拽”下来,需要的力的大小等于活塞质量的1000-2000倍。

在赛车上,这个数值会更加夸张,这也是为什么活塞的轻量化一直是发动机制造商孜孜不倦的追求。

而通过连杆和曲轴,将活塞的直线往复运动转化为圆周运动时,我们又要引入另一个概念——转动惯量(I)。

如果说惯性是推动一个物体所受的阻碍,那转动惯量就是转动一个物体所受的阻碍。举个例子,用手去转自行车轮和摩托车轮,费的劲肯定是不一样的,带着轮胎还是只有钢圈,差别也很大。

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转动惯量也有公式计算:I=mr2,其中m是质点的质量,r是质点与旋转轴心的距离(即转动半径)。

一个三维物体的转动惯量计算得用到微积分的手段,对于传动轴这样的空心圆柱体来说,有I=0.5m(r12+r22)。

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一根传动轴的减重,不仅是对车辆整体重量有影响,同时也让它自己变得更“好转”,可以说是事半功倍。

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据测算,一根碳纤维传动轴可比钢制传动轴减重50%以上,比铝合金也要轻30%,而它能承受的扭矩是钢轴的三倍多。而且碳纤维材料还自带减震吸音效果,对整车的NVH性能也有贡献。

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那么宝马为什么要取消M3和M4车型的碳纤维传动轴呢?据官方透露,为符合排放法规的要求,未来宝马M3/M4将会在排气系统中安置汽油颗粒捕集器,和M系列碳纤维传动轴位置有冲突。

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其实钢轴和碳轴尺寸差别不是很大,但碳纤维传动轴的耐热性较差,需要与排气系统之间有更大的空隙,所以导致了这种尴尬的局面。而M4 GTS这类车型销量很小,也就不需要加装什么颗粒捕集器。

而阿尔法·罗密欧在华销售的两款车型——Giulia和Stelvio都全系标配了碳纤维传动轴。要知道,同样是1公斤材料,钢材需0.8-1美金,碳纤维则高达20-30美金,几乎是钢材的20倍,更别提碳纤维复杂的加工工艺所带来的成本了。

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除了宝马和阿尔法·罗密欧之外,其他使用碳纤维传动轴的基本都是超跑,比如奔驰SLS AMG、日产GTR、阿斯顿马丁 Vulacn等等。Giulia是你能买到的最便宜的带碳纤维传动轴的的车型了。

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虽然即使换成钢轴,也完全能满足动力传递的需要,但阿尔法·罗密欧还是毅然决然地坚持碳纤维。这么“轴”的做法背后,是他们对极致操控的坚持,只要能更快一点,每一千克的重量都是敌人。


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