Programul BMW EfficientDynamics a debut oficial cu ocazia Salonului Auto de la Geneva, în 2007. Încă de atunci, cu un avans de câțiva ani față de competiție, BMW a prezentat un set de tehnologii care urmărea în paralel reducerea consumului de combustibil și îmbunătățirea performanțelor dinamice. Tehnologiile Efficient Dynamics aveau să fie introduse consecvent, în echiparea standard, pentru toate modelele din gama BMW Group și să fie dezvoltate constant.
Mulțumită acestui program, BMW Group a fost singurul producător care a reușit să respecte angajamentul ACEA, de reducere a emisiilor flotei de modele cu 25% între 1995 și 2008, depășind această cifră cu 2 puncte procentuale. Următorul obiectiv este de a reduce emisiile cu încă 25% în intervalul 2008 și 2020.
În prezent Effcient Dynamics cunoaște două direcții de dezvoltare: optimizarea automobilelor convenționale, propulsate cu motoare de ardere internă și soluții revoluționare pentru emisii zero, așa cum este cazul gamei BMW i pregătită pentru lansarea mondială în acest an.
Alături de BMW i, o altă direcție majoră de dezvoltare care debutează în acest an, sunt așa-numitele sistemele predictive pentru optimizarea consumului și performanțelor dinamice. Folosind date topografice și informații oferite de sistemul de navigație, automobilul cunoaște traseul care urmează să fie parcurs și este capabil să ia măsuri anticipative, cum ar fi setări ale cutiei de viteze, înainte oricărei reacții din partea conducătorului auto.
1. Repere istorice
Preocuparea firească pentru optimizarea consumului și performanțelor dinamice a fost urmărită de BMW constant de-a lungul timpului. Primul model al mărcii care s-a remarcat la acest capitol a fost BMW 303, lansat exact acum 90 de ani. Acesta folosea un șasiu inovator bazat pe cadre de oțel tubular, o abordare care permitea reducerea semnificativă a masei automobilului. BMW 303 este însă recunoscut în istorie ca primul model al mărcii care folosea emblematica grilă dublă și un motor de șase cilindri în linie.
Reducerea greutății, cu impact pozitiv atât pentru performanțele dinamice, cât și pentru reducerea consumului, a fost ulterior urmărită pentru multe modele de-a lungul timpului: de la BMW 502, primul automobil de serie din lume care folosea un motor cu carter din aliaj ușor, până la legendara denumire CSL (care se referea la automobile sport cu construcție ușoară), așa cum a fost cazul lui BMW M3 E46 CSL, primul model de serie al mărcii care folosea fibra de carbon. În prezent se foloseşte o gamă extinsă de soluții pentru reducerea de mase, de la elemente de caroserie din plastic, aluminiu, fibră de carbon până la utilizarea unor aliaje de materiale ușoare pentru elemente de suspensie sau blocul motor.
BMW a explorat teritoriul mașinilor electrice încă din 1972, prin conceptul BMW 1602 electric. Acesta a fost construit special ca mașină de asistență la Maratonul Olimpiadei din Munchen, din 1972. Dispunea de o baterie cu plumb, de 350 kg, care dezvolta 12,6 kWh și permitea o autonomie de aproximativ 30 km în regim de oraș, o viteză maximă de 100 km/h și un sprint 0-50 km/h în 8 secunde. De-a lungul anilor, a urmat o serie de concepte care au explorat soluții de transport electric. Totul a culminat în acest an cu lansarea BMW i3, primul model de serie al mărcii.
În 1981 se lansa conceptul eta, reprezentând litera grecească care denumește randamentul. Noua tehnologie era disponibilă sub forma modelului BMW 325e. Era vorba de un BMW Seria 3 cu un motor de 6 cilindri și 2,7 litri, optimizat pentru reducerea frecărilor interne și pentru a oferi cuplul de la turații cât mai joase.
2. Soluții BMW EfficientDynamics
Recuperarea energiei la frânare, Auto Start-Stop, indicatorul treptei de viteze recomandate, comutatorul Driving Experince Control cu funcția ECO PRO, managementul inteligent al unor componente auxiliare precum pompa de apă sau direcția asistată electric, toate acestea sunt deja elemente consacrate de ani buni ale Efficient Dynamics. O serie nouă de tehnologii debutează pe noile modele BMW Group.
Optimizare modelelor cu motor cu ardere internă
Gama extinsă de tehnologii BMW EfficientDynamics este în continuă expansiune. În prim plan se află motoarele BMW TwinPower Turbo. Această denumire desemnează combinația între injecția directă (High Precision Injection) la benzină sau Common Rail (pentru diesel) și controlul alimentării cu aer (turboalimentare și tehnologii precum Valvetronic, Dublu-VANOS, geometrie variabilă a turbinei). Propulsoarele sunt susținute de o cutie de viteze manuală cu șase trepte sau de o cutie automată cu opt trepte. Soluții precum Valvetronic permit gestiunea inteligentă a deschiderii supapelor de admisie a aerului, reglând astfel eficient arderea motorului variabil, în funcție de solicitările conducătorului și condițiilor de drum, dovedindu-se astfel o soluție deosebit de importantă pentru optimizarea consumului.
Conceptul high-tech al tehnologiei TwinPower Turbo va fi utilizat mai eficient pe noile generații de propulsoare cu 3, 4 și 6 cilindri. În acelaşi timp, noua familie va fi definită de un număr mare de componente comune pentru a atinge o economie de scală. Cel mai recent membru al acestei noi generaţii este propulsorul TwinPower Turbo de 1,5 litri, care va fi utilizat de anul viitor.
Gradul ridicat de componente comune va permite realizarea unor economii de scară în dezvoltare, integrare şi producţie, pe fondul unui nivel sporit al calităţii. În plus, BMW Group a creat şi condiţiile necesare pentru a putea oferi în viitor şi mai multe variante de caroserie. Noua familie de motoare se bazează pe module optimizate ale cilindrilor, fiecare cu o capacitate de aproximativ 500 centimetri cubi, concepute pentru eficienţă termodinamică, operare cursivă şi silenţioasă şi plăcere superioară – caracteristici absolut necesare pentru orice model BMW Group. Cu noile motoare cu trei, patru, respectiv şase cilindri, BMW Group furnizează o gamă de propulsoare cuprinsă între 1,5 şi 3,0 litri, astfel că susţine un portofoliu de modele de volume foarte mari.
Noua familie de motoare îşi sărbătoreşte premiera cu agregatul turbo de 1,5 litri, cu trei cilindri. Motorul compact, cu cilindri dispuşi în linie, are aceleaşi gene ca şi varianta cu şase cilindri şi impresionează prin cursivitatea remarcabilă. BMW Group şi-a completat astfel gama de motoare într-o manieră unică, prin adăugarea unui membru în partea inferioară a ierarhiei. Noul sistem modular de motoare dovedeşte un grad ridicat de asemănări între propulsoarele pe benzină şi cele diesel. Numărul de componente identice utilizate în motoarele alimentate cu acelaşi combustibil a crescut la 60%, în timp ce nivelul de asemănări structurale între versiunile pe benzină şi cele diesel este de aproximativ 40%. Pentru că motoarele pe benzină şi cele diesel vor fi produse în premieră pe aceeaşi linie de fabricaţie, procesul în sine va fi semnificativ mai flexibil şi mai eficient.
Optimizarea aerodinamică
Optimizarea aerodinamică joacă, de asemenea, un rol tot mai important. Cele mai noi dezvoltări în această direcție sunt Air Curtain și Air Breather, pentru controlul curgerii de aer în zona roților față și Aeroblades, disponibile pe noul BMW X5, elemente instalate pe montantul C, în dreptul lunetei.
Toate aceste soluții se alătură unor sisteme precum eleronul activ spate folosit la MINI Coupe, MINI Roadster și BMW Seria 3 Gran Turismo, sau controlul automat al prizelor de aer din grila radiatorului. Acesta din urmă, ajuns la a doua generație, permite un control al prizelor de aer în mai multe faze asigurând o combinație între nevoia de răcire a motorului (atunci când sunt deschise) și eficiență maximă aerodinamică (atunci când sunt închise). Per total acest sistem reduce coeficientul de rezistenţă aerodinamică cW cu 0,015.
Reducerea masei
Reducerea masei este o altă direcție majoră în dezvoltarea modelelor BMW Group. Cea mai importantă inovație în acest sens este folosirea platformei LifeDrive pentru modelele BMW i care combină un șasiu din aluminiu cu o caroserie construită din fibră de carbon în combinație cu panouri de plastic. BMW i3 este astfel primul automobil din lume care folosește la scară industrială fibra de carbon. În acest sens, BMW a dezvoltat un întreg lanț de producție și pregătire a CFRP, Carbon Reinforced Plastic. O producție anuală de 1500 tone CFRP reprezintă aproximativ 10% din totalul mondial, arătând astfel amploarea demersului BMW în folosirea fibrei de carbon.
O dezvoltare importantă în acest sens sunt noile tehnologii de fabricație, care au reușit să reducă semnificativ timpii de prelucrare ai CFRP și să permită acestui proces să fie replicat la scară industrială. Important este că automobilele BMW i au stabilit o referință și în ceea ce privește eficiența fabricației. În acest fel, la construcția unui astfel de model se consumă cu 70% mai puțină apă și 50% mai puțină energie față de media BMW Group, aceasta din urmă fiind o referință în industrie. În plus, întreaga energie folosită în procesul de fabricație provine exclusiv din surse regenerabile. La Moses Lake (USA), unde se produc fibrele CFRP, se folosește energie hidro, în timp ce în fabrica de asamblare finală, în Leipzig (Germania), se folosește energie eoliană.
Dar utilizarea extinsă a fibrei de carbon nu este singurul element important în optimizarea maselor. În special pentru modelele BMW i3 și BMW i8 a fost luată o serie extinsă de măsuri pentru controlul greutății. De exemplu, la BMW i8, construcţia inteligentă a suportului din magneziu pentru panoul de instrumente aduce o reducere a masei cu aproximativ 30% în comparaţie cu BMW Seria 6. În plus, rigiditatea structurală ridicată a structurii din magneziu permite reducerea numărului de componente, astfel că masa scade cu alte 10 procente. Tehnologia inovatoare a plasticului, utilizată la conductele de aer condiţionat, aduce o scădere cu 60% faţă de componentele convenţionale, îmbunătăţind totodată şi acustica datorită proprietăţilor de absorbţie a sunetului.
De asemenea, BMW i8 este primul automobil de serie din lume care este echipat cu sticlă ranforsată chimic (așa numita „gorilla-glass”). Această tehnologie inovatoare, utilizată până în prezent în special la fabricarea terminalelor smartphone, are ca rezultat o rezistenţă foarte mare. Paravanul dintre compartimentul pasagerilor şi portbagajul BMW i8 constă în două straturi de sticlă ranforsată chimic, fiecare cu o grosime de numai 0,7 milimetri, cu o folie acustică între acestea. Pe lângă proprietăţile acustice excelente, un alt avantaj al acestei soluţii este scăderea masei cu aproximativ 50% în comparaţie cu sticla laminată convenţional.
Pompa de căldură: reduceri de până la 50% ale energiei necesare pentru încălzirea habitaclului
O provocare deosebită pentru BEV şi PHEV este încălzirea habitaclului. Dacă ar fi utilizată doar energia acumulatorului pentru această operaţiune, acest consum de electricitate ar limita drastic autonomia automobilului. Prin utilizarea pompei de căldură la acest gen de maşini, 50% sau chiar mai mult din această energie electrică poate fi economisită, în funcţie de condiţiile de condus. În funcţie de ciclul de condus, atunci când temperatura exterioară este la limita îngheţului, extinderea autonomiei prin această economie poate fi de până la 30%. Pentru funcţionare, pompa de căldură foloseşte circuitul aerului condiţionat pentru a extrage căldura din mediu exterior şi a direcţiona-o în interior. Acest sistem este deja disponibil pe noul BMW i3.
Suprafeţe de încălzire cu infraroşu emit căldură radiantă "sănătoasă"
În prezent, radiatoarele convenţionale şi aerul condiţionat încălzesc atmosfera din habitaclu, a cărui căldură este preluată de conducător şi de pasageri. Prin contrast, în sistemele care utilizează suprafeţe de încălzire cu infraroşu, energia este convertită în radiaţie infraroşu care ulterior încălzeşte direct corpul pasagerilor. Efectul de încălzire este operaţional la doar un minut după pornirea sistemului. În plus, căldura generată de suprafeţele de încălzire cu infraroşu este distribuită fără a fi necesar vreun curent de aer şi este complet silenţioasă. În domeniul sistemelor de încălzire a automobilelor, suprafeţele moderne de încălzire cu infraroşu sunt o soluţie nouă pentru promovarea consumului redus de energie, furnizând şi o îmbunătăţire semnificativă a confortului pasagerilor. În special când sunt utilizate la automobile electrice (BEV), propulsate exclusiv electric, suprafeţele de încălzire cu infraroşu din viitor vor produce beneficii pentru eficienţă, din moment ce energia electrică va fi utilizată direct pentru a încălzi pasagerii. Pe lângă încălzirea rapidă a ocupanţilor automobilului, suprafeţele de încălzire cu infraroşu pot fi utilizate şi ca dotare suplimentară pentru a crea o ambianţă confortabilă şi agreabilă în automobil. Circuitele reglate separat, similare cu încălzirea scaunelor prin care pasagerii îşi pot stabili propriul grad de confort, sunt o altă posibilitate. Întrucât fiecare pasager va dispune de propriu sistem de încălzire, este posibilă şi încălzirea selectivă doar a acelor scaune care sunt ocupate – astfel se reduce încă o dată consumul de energie.
Capacităţile predictive optimizează eficiența și dinamica automobilului
În plus faţă de optimizarea componentelor individuale, BMW Group explorează continuu alte posibilităţi de reducere a consumului de combustibil şi a emisiilor, precum şi de a creşte dinamica automobilelor. Un exemplu este previzionarea condiţiilor de condus. Asemenea unui conducător experimentat ce călătoreşte pe un tronson de drum pe care îl cunoaşte foarte bine, această tehnologie poate optimiza strategiile de funcționare ale automobilului. Aceste informaţii sunt furnizate de electronica de la bordul maşinii, prin intermediul numeroşilor senzori, şi de sistemul de navigaţie. Aceasta permite ca potenţialul Efficient Dynamics să fie dus la un nivel superior. De exemplu, pentru gama de modele BMW ActiveHybrid, acest sistem gestionează nivelul de încărcare al bateriei. Înainte de zone de coborâre, acest sistem folosește funcția electrică boost pentru a susține deplasarea și a reduce consumul și golind acumulatorul, urmând ca pe secțiunea de coborâre sistemul să poată beneficia de potențialul de recuperare al energiei și să reîncarce acumulatorul.
Transmisia automată are darul anticipării – Predictive Drivetrain Management
Cutia automată BMW beneficia deja de un management inteligent. Acesta se adapta condițiilor de iarnă, de exemplu, prin schimbări mai rapide, sau stilului de condus al șoferului pe baza informațiilor primite de la senzorii automobilului. Noul sistem Predictive Power Management permite transmisiei automate să "prevadă" traseul ce va urma. Electronica utilizează datele referitoare la traseu, extrase din sistemul de navigaţie, pentru a optimiza controlul transmisiei care să îi permită să abordeze treapta optimă de viteză conform condiţiilor de condus înainte ca șoferul să reacționeze (de exemplu să ridice piciorul de pe accelerație sau să frâneze). Automobilul poate „negocia“ virajul mai confortabil, cu mai puține schimbări ale treptelor de viteză şi să accelereze mai bine la ieşire. Acest sistem este deja disponibil pe o serie de modele BMW, precum BMW Seria 5 sau BMW Seria 7.
Modul ECO PRO cu Predictive Driving Assistant și funcția Coasting
Predictive Driving Assistant îi permite conducătorului să conştientizeze din timp situaţiile de decelerare, pentru a evita manevrele ineficiente de frânare şi pentru a reduce consumul de combustibil. De exemplu conducătorul auto se apropie de o zonă cu limitare de viteză. Atunci primește recomandarea pe display-ul de bord că poate ridica piciorul de pe accelerație și rula liber până la zona de limitare de viteză. O eventuală accelerare ar însemna o frânare imediată care duce la o creștere a consumului.
Suplimentar, în modul ECO PRO, între viteze de 50 km/h și 160 km/h, la ridicarea piciorului de pe accelerație, motorul este decuplat automat de la transmisie. Automobilul poate rula astfel liber (coasting), din inerție, cu frecări minime și astfel cu cel mai mic consum de combustibil. La prima apăsarea a accelerației, cutia de viteze este cuplată automat.
O altă măsură de eficienţă include funcţia ECO PRO Route, care îi oferă conducătorului cel mai eficient traseu din punct de vedere al consumului. Acest sistem, alături de gestionarea inteligentă a temperaturii motorului, este deja disponibil pe BMW Seria 7 sau BMW Seria 5.
