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再会!V8 新一代宝马M3/M4动力总成浅析

再会!V8 新一代宝马M3/M4动力总成浅析

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2014-08-24 02:01:08来源:汽车点评类型:原创编辑:梁伯苓

1宝马M3/M4动力总成浅析

  【汽车点评·新车解析·原创】

  曾于1980年代中后期到1990年代中期存在的Group A组别赛事,因其特殊的赛例(要求赛车相当多部品与量产版可以直接互换等等),催生过一众在后世堪称经典的高性能民用车型。其中,也有不少来自不同车厂的可以说成是冤家对头的家伙,最著名的两对,大抵就是来自日本的三菱Lancer Evolution和斯巴鲁Impreza WRX STi,以及来自德国的宝马M3和奔驰190E 2.5-16(包含190E 2.5-16、190E 2.5-16 Evolution、190E 2.5-16 Evolution II三个版本,当然,同时期的初代宝马M3也有先后数个版本)。

再会!V8 新一代宝马M3/M4动力总成解析

  这几台车中,有的干脆后继无人(没错,我们说的是三菱Lancer Evolution),有的不再有同名的后继者,却有贯彻其精神的后来人(斯巴鲁Impreza WRX STi和奔驰190E 2.5-16,这俩名字都是历史名词了),唯一延续至今的名字,是宝马M3。

再会!V8 新一代宝马M3/M4动力总成解析

宝马全新M4(F82)及M3(F80)

  历经近三十年的时间,宝马M3已经从初代的E30进化到第五代的F80,而从第五代车型开始,这一车系也有了新的变化:随着宝马重整其产品线命名,Sedan版才会称为M3,Coupe版本(以及尚未发布的Cabrio版,亦即敞篷版)则会改称M4。历代的M3当中,初代的E30使用直列四缸发动机,第二代E36改为直列六缸发动机,第三代的E46亦为直列六缸发动机,第四代的E90/92/93则用着M3车系诞生以来最大的V8发动机,第五代的F80以及其Coupe版本M4,则回归了直列六缸,比起之前,少了两个气缸,但是……多了两颗涡轮。

2更小排量,更大输出

  更小排量,更大输出

  全新的宝马M4以及第五代M3所采用的发动机被称为S55B30型发动机,3.0L排量,直列六缸,以缸内直喷方式供油,外加有双涡轮增压装置来进行强制进气。其具备431ps/7300rpm的最大功率和550Nm/1850-5500rpm的最大扭矩。这意味着,这台有史以来车身尺寸最大的M3,也有了历史上最大的动力输出。

再会!V8 新一代宝马M3/M4动力总成解析

宝马S55B30型发动机

  同时,3.0L的排量也意味着宝马M3车系时隔十八年之后首次重新使用如此之低的排量的动力装置——1996年开始发售的第二代宝马M3(E36)后期型就开始使用3.2L排量的S50B32型发动机了,此后的第三代M3的S54B32型发动机依旧是3.2L排量,第四代M3的S65B40型发动机,则干脆有足足4.0L的排量。

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宝马S55B30型发动机

  显而易见的,全新的M3/M4所采用的这颗S55B30型发动机的设计,也受到了近些年席卷全欧洲的车厂的“downsizing”风潮的影响,出于降低欧盟的NEDC测试循环下的油耗值和排放值的目的,选用了较小的排量,同时,辅之以涡轮增压为首的强制进气装置来提高发动机的峰值输出。

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宝马S55B30型发动机及其进排气系统

  当然,作为单价较高的高性能车的M3/M4,其发动机对于制造成本方面没有太多的苛求,因此,“downsizing”很大程度上并非出于单纯的成本考量。但是,不同于那些用于欧洲品牌的一般家用车的涡轮增压发动机,显然不能把S55B30型发动机的输出曲线设计成犹如一台柴油发动机那般——除非宝马的研发工程师和决策层全体都彻底昏了头,把研发目标定成“砸掉M-POWER的牌子”——他们要考虑的是,如何一台排量较小的涡轮增压发动机的输出,尽可能的在各个转速域下有平衡的表现,并且尽可能的拥有良好的响应性和转速攀升特性。

3高转速、高强度、低重量

  高转速、高强度、低重量

  从番号上就可以看出,S55B30型发动机和之前宝马已经在各个车系上广泛使用的另外两台3.0L直列六缸发动机N54B30型/N55B30型多少有一些关系。没错,前者确实在后两者的基础上进行研发。但进行了相当大程度的改动。

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宝马S55B30型发动机,剖视图

  首先我们来看一下缸内的一些尺寸数据。S55B30型发动机使用了89.6mm缸径、80mm冲程的大口径短冲程设计,径程比大于1,准确排量3027cc;N54B30型/N55B30型发动机则使用了84.0mm缸径、89.6mm冲程的小口径长冲程设计,径程比小于1,实际排量2979cc。

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S55B30型发动机使用径程比大于1的大口径小冲程设计

  通常来说,在其他条件相同的情况下,径程比较大,发动机完成一次做功的时间更短,更有利于转速攀升速度和高转速域下榨取较大的功率输出;径程比较低,发动机完成一次做功的时间较长,缸内的燃油喷雾和空气能够更充分的混合和燃烧,更有利于低转速扭矩的发挥。

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宝马S55B30型发动机的锻造曲轴

  当然,这只是在其他条件相同的情况下,并不能说径程比小于1,采用小口径大冲程设计的发动机一律在高转速表现方面不佳。宝马自家的S54B32型发动机、本田的B18C型发动机等等,都采用着小口径大冲程设计,却拥有比起同时代大多数发动机更高的活塞运动速度和高转速表现。

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宝马S55B30型发动机的锻造曲轴

  虽然总体上来说,宝马还是很偏爱于制造高转速表现良好的发动机的,但在近些年,除去排量较大的8缸或者更多气缸的发动机,宝马的量产车用发动机一律使用着小口径大冲程的设计,S55B30型发动机算是仅有的一台只有六个气缸,却径程比大于1的例子。

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  同时,不同于N54B30型/N55B30型发动机所采用的铸铁缸套、铝合金中缸、开放式水道的设计,S55B30型发动机改为无缸套、铝合金中缸、封闭式水道的设计。众所周知的,虽然在冷却性能上稍微欠缺,但封闭式水道的设计,更有利于提高缸体的强度,以适应发动机长时间高负荷的运转。

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  无缸套的铝合金中缸,则得益于(相对N54B30型/N55B30型)材料和构造的改善,在实现了轻量化的同时,提供了更高的强度。而由于铝合金材质本身具有较铸铁更高的导热性,对于封闭式水道带来的散热方面的不利,也有所弥补。不过,相较之N54B30型/N55B30型采用高压压铸工艺,于铝制缸体当中铸入独立的铸铁缸套的方式,S55B30型发动机采用无缸套设计、以LDS(电弧丝喷涂)工艺喷涂优化气缸表面工作特性的涂层的方式,工艺要求较高、成本也会较高。

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  另外,在重量方面,比起数年前出现的同样采用双涡轮增压装置的N54B30型发动机,全新M3/M4所配备的S55B30型发动机在输出更高、缸体强度更大的同时,重量却降低了2kg(N54B30型为195kg、S55B30型则为193kg)。而若是相比体积较大的S65B40型发动机(车架番号E90/92/93的上代M3使用),重量则降低了8kg。

4涡轮增压系统

  涡轮增压系统

  此前,宝马已经在第五代M5(F10)以及第二代M6(F06/F12/F13)使用过S63B44型4.4L V8双涡轮增压发动机。虽然多少被车迷和媒体指责涡轮增压发动机不再有大排量自然吸气发动机所独具的那种诱人的声浪,但宝马已经通过这两台车证明了他们制造高性能涡轮增压发动机方面的能力。

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  但对于先天排量较小的S55B30型发动机而言,要在很多方面尽可能趋向于排量更大的自然吸气发动机的表现,无疑是需要宝马多费一番脑筋。

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宝马S55B30型发动机所使用的MHI代工的单涡管涡轮(黑色部件为电控泄压阀)

  这颗发动机使用两颗MHI(三菱重工业)提供的单涡管涡轮,最大增压值达到今日民用车采用的涡轮增压发动机当中少有的1.25bar。而为了在保证在最大增压值较大的情况下,尽可能降低涡轮迟滞,宝马首次在民用车当中使用了电控排气泄压阀(Electric wastegate actuator)的设计。

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宝马S55B30型发动机所使用的MHI代工的单涡管涡轮(黑色部件为电控泄压阀)

  较之于通常的机械式排气泄压阀,电控泄压阀可以实现对压力的更精确的控制,在不降低发动机寿命或者直接导致故障的前提下,在更长的时间内将增压值维持在理想的数值上,起到保证动力输出并提高发动机响应性的效果。

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宝马S55B30型发动机所使用的MHI代工的单涡管涡轮(黑色部件为电控泄压阀)

  换而言之,就最终效果而言,这套系统能起到类似可变截面涡轮或者偏时点火系统的效果(但当然没偏时点火系统的效果那么强力),不过由于可用于排气温度较高的汽油发动机的可变截面涡轮制造成本实在偏高(除了本田曾在初代Legend “Wing Turbo”和讴歌RDX上使用,汽油动力民用车上,基本只有保时捷在911车系的涡轮增压车款上使用了),偏时点火系统又会对排气头端和涡轮排气侧造成过大的寿命方面的压力,近来才开始出现的电控泄压阀设计对于改善民用车的涡轮增压发动机的输出特性,也算得上一个相当好的解决方案。

5再会V8……

  再会V8……

  不再有八个气缸,不再有高性能自然吸气发动机的诱人声浪,用少掉的两个气缸,换取两颗涡轮增压器。新的M3和M4的动力装置,无疑改变的很多。但如果单就动力系统来说,笔者很愿意说这台车变得更好了。

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宝马全新M4及M3

  是的,曾经的第四代M3(E90/92/93)有诱人的声浪,和顺畅的转速攀升,但是,由于她重量实在是不轻,那颗哪怕有八个气缸的S65B40的扭矩都不大够用,完全足以让一个对于转速控制的没那么精密的驾驶者在超车或者防守的时候感到为难。

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宝马M3(F80)

  新的M3/M4不会再如此。哪怕她的重量并没有像早期一些资料当中提到的降低的那么多(早期一些资料甚至指出这车会在1400kg以下,但实际上,以E92的M3 Coupe和F82的M4相对比,MT款只下降了20kg整备重量,DCT款则只下降了10kg——以上非我国规格数据,并不一定与我国规格版完全相同),但相当大的转速范围内所增加的扭矩,能让大多数驾驶者更为游刃有余。

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宝马M4(F82)

  你也许可以责怪新的M3/M4在赛道激烈驾驶的时候,会需要相当多的方向盘修正,并非特别容易控制的车,但没法说这个新家伙的发动机有什么让人遗憾的地方——除了不再有自然吸气V8那般的声浪。

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宝马M4
报价:89.39-101.39万
级别:中型车
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