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宝马舍弃轻量化挚爱 “以钢换碳”意欲何为?
2017年08月30日 07:36 盖世汽车网 

  日前,宝马官方宣布将取消2017年11月后生产的M3/M4车型中所配备的碳纤维传动轴,以“M定制高性能钢制传动轴”取而代之。据了解,这项决定仅在M3/M4车型中的M3轿车、M4轿跑、M4敞篷车上实施,而M4 CS和M4 GTS等特别车型将不会实施这项决定,仍沿用碳纤维传动轴。宝马官方原文如下: 

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  众所周知,碳纤维材料一直是宝马的最爱,作为车用碳纤维技术的全球领跑者,宝马率先开启碳纤维增强复合材料(CFRP,下文简称为碳纤维材料)在汽车领域的应用模式。早在2007年宝马就确定了持续发展的战略,并在不久后宣布将碳纤维材料引入汽车制造材料主流领域。碳纤维作为宝马持续发展战略的御用材料,多年来在宝马7系、全新3系和5系等车型以及宝马i系纯电动i3及电动超跑i8上大范围应用。在高级别M4 CS和M4 GTs上,车身但凡能用碳纤维的地方,宝马都没放过。为何这次宝马甘于舍弃“挚爱”,上演一出扑朔迷离的戏码?今天我们就来一探究竟。

  碳纤维驱动轴优势显而易见

  碳纤维材料强度是常见钢材的10倍,重量却只有钢材的一半,比铝合金轻30%,同时具有重量轻、弹性高、耐腐蚀、更坚固等特点,是作为汽车覆盖件最理想的非金属材料。由于高强轻质的碳纤维材料在轻量化车身结构、稳定性、安全性和可靠性方面性能远超其它材料,其早已应用在F1赛车、航空航天领域。宝马通过车身采用碳纤维材料,大幅降低整车重量,有效提升车辆的燃油经济性和操控性,完美解决了重量与动力之间的矛盾。宝马M系列除了碳纤维传动轴结构,后视镜、车顶、尾箱盖等部件均为碳纤维材质。

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  本文我们重点谈碳纤维传动轴。和普通的碳纤维传动轴相比,碳纤维传动轴优势明显。由于碳纤维传动轴比普通传动轴更轻,转动惯量更小,因此引擎动力输出时在传动轴上损失减小,能有效提升输出效率。同时,由于碳纤维传动轴质量轻,更有助于整车减重,能提升车辆的操控性能。

  此外,用碳纤维传动轴还有一个优点,就是由于强度高所以比普通传动轴能够承受更高的扭矩,适合更大扭矩输出的车。有英国媒体做过碳纤维传动轴和普通传动轴对比实验,分别将同等粗细的普通传动轴和碳纤维传动轴放在扭力机上施力,当扭力施加到1376Nm时,可以观察到,普通传动轴明显扭曲变形,而碳纤维传动轴施力到4713Nm才断裂。

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  由此可见,使用碳纤维传动轴不仅有助于减重,还因能承受更高的扭力强度可以更好的进行传动。除了宝马,还有很多其他车企也采用过碳纤维结构作为传动轴,比如阿尔法•罗密欧Giulia,该车标配日立供给的碳纤维传动轴,为减重还采用铝合金悬架和副车架以及前双叉臂后多连杆式悬架构造,2.0T版Giulia车重仅为1429kg。Giulia这款主打运动和操控的车,也是市面上能买到标配碳纤维传动轴最便宜的车。此外,奔驰SLS AMG、日产GTR35、阿斯顿马丁Vulacn也均采用了碳纤维传动轴。

  虽然和普通传动轴相比碳纤维传动轴强度更大,事实上采用碳纤维传动轴主要目的还是为了轻量化,和碳纤维能承受高强度扭矩关系不大。比如宝马M系列,宝马M3、M4最大扭力远低于钢制传动轴的承受极限,因此采用碳纤维传动轴承受更高的扭力强度并不是必须的性能,主要还是为了轻量化。

  宝马取消M3/M4碳纤维传动轴意欲何为?

  此次宝马做出取消普通版本M3/M4碳纤维传动轴的决定并非无中生有,究其原因,是为了满足未来更严格的排放法规。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捉器,和M系列碳纤维传动轴位置有冲突,为了在有限的车辆底盘空间安放其设备,只能给传动轴进行必要的“瘦身”,所以便取消了M3/M4车型的碳纤维传动轴,使用尺寸较小的钢制传动轴。不过官方也表示,全新研发的钢制传动轴将不会影响M3和M4性能的表现以及操控性。

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  宝马还表示,未来宝马高性能M4 CS和M4 GTS车型将不会实施这项决定,会继续采用碳纤维传动轴。这主要是因为M4 CS和M4 GTS产量相对很少,对车厂整体满足法规影响不大,为塑造高性能形象,所以做出继续沿用碳纤维传动轴的决定。

  宝马选择用钢制传动轴取代碳纤维传动轴,除了官方透露的满足排放法规的原因,成本也是其中一个重要因素。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。同时,与钢制材料相比,碳纤维生产过程中产生的废水和废气相对更多,因此生产过程中的环保成本较高。此外,碳纤维传动轴的制造工艺比钢制传动轴要复杂,需要花费更长时间,时间和制造成本更高。

  实际上,无论是M3还是Giulia,只要不是追求极致速度的赛车,是否使用碳纤维传动轴对于整车性能并没有大的影响。

责任编辑:王砚殊
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