席捲而來的寶馬B58發動機究竟有何神通？

自1917年工程師馬克思•弗利茲研發了第一台寶馬直列六缸航空發動機——BMW IIIa至今，近一個世紀的年輪碾過，從航空發動機轉戰到汽車發動機，從化油器到缸內直噴技術，再從自然吸氣到全面推行渦輪增壓，不斷進化的寶馬發動機成為國際發動機大獎名單上的常客，時至今日依舊看到的是寶馬對直列六缸發動機陣營的堅守。而今天我們不聊過往的歷史情懷和功勛榮譽，在上一代N55直六發動機將被取代的時刻，來理性解讀一下寶馬最新的B58直列六缸發動機，看看它到底比N55強在了哪？

為什麼叫B58？ 寶馬新一代直列六缸發動機的代號為B58（以下簡稱B58），在2013年之後由原先的「N」字頭改成了「B」字頭，「5」和「8」分別代表了直列六缸和汽油機的含義，並開創了寶馬發動機模塊化開發的理念。

- N54/N55的「退休」另有隱情？

要想深入認知B58發動機，最好的方法是先去了解一下它的前輩，這樣我們才能明白在一些具體細節上，B58為何會採取那樣的設計方案。

N52高功率版發動機在美國市場短暫的一年生命之後，寶馬重拳出擊，推出了雙渦輪增壓的N54。這是一款革命性的發動機，除了它優異的「雙300」輸出（馬力、扭矩都是「300」，美國市場用的扭矩採取英制單位lb-ft，300lb-ft相當於407N·m），它採取的兩個渦輪增壓器，把以往增壓發動機「渦輪延遲」這個弊病在很大程度上掩蓋掉，因此實際開上去給人一種小型自吸V8發動機的感覺，這是別的競爭對手所望塵莫及的。

雖說當年N54發動機以這種近乎鋪天蓋地的優勢奪得了很多榮譽，但因為它是寶馬在特殊情況下「加急」推出的，通過和後繼的N55進行交叉對比就能發現一些倉促的痕迹：

第一類，屬於「因為是第一次這樣干，不知道耐用性如何，所以採取過量設計」的情形，比如說N54的曲軸採取鍛造的設計，強度高但是成本也高。

第二類，屬於「因為猛料太多工期太緊，為了控制進度和成本，只好採取一些妥協」，比如說N54/N55的缸套都採用最傳統和便宜的鑄鐵，而不是寶馬其它同期發動機上的高硅鋁缸套。

第三類，屬於「一時大意沒考慮周全」。最著名的例子就是N54上高壓油泵（HPFP）缺陷的問題。這個事件曾經鬧得很大。作為彌補，寶馬在美國市場為涉及的車輛提供10年或12萬英里的保修。

N54推出三年之後，寶馬發布了它的「改進版」N55，首先應用在2010款5系GT 535i上。N55可以說是N54經過幾年市場應用，寶馬根據實戰經驗作出的調整和改進。比如說，N54的鍛造衢州待遇過高，所以N55上改回用鑄造的形式；鑄鐵缸套沒對使用造成影響並且成本低，予以保留；高壓油泵經過歷次改進，問題已經不大；N54上用的壓電式噴油器也被證明成本過高而沒有必要，所以N55改而用螺線管噴油器。除此之外，N55加進了N54所沒有的valvetronic技術、用一個雙渦管的增壓器取代原先的兩個獨立增壓器。在當時，N55擁有了寶馬幾乎所有最新的發動機技術。

N55名義上雖然擁有更多新技術和新改進，但是在愛好者圈子裡面一直都有這樣的看法：N55的輸出實際上略差於N54。曾經有一家媒體做過功率機實測，的確顯示出N55在高轉區域的輸出、還有峰值輪上功率都比不過N54。這裡請注意，雖然寶馬標稱N54和N55發動機都是300馬力，這並非意味著它們恰好一定是300馬力。美國的法律規定你不可以多報，但是允許你少報。因此寶馬的渦輪增壓機器廠方標稱有時候是保守數值。

儘管N55是一台很優秀的發動機，但自2015年開始它逐漸受到同級競爭者的威脅，它們共同的特點就是輸出都是350馬力左右。比如說賓士C 450 AMG，362馬力；奧迪新S4，354馬力；捷豹xe3.0，340馬力。搭載N55的335i以區區300馬力去競爭顯得力不從心。

這裡，寶馬並非是不想提升N55發動機的輸出，而是N55在一些基礎層面上的架構使得它並不適合承受太大的增壓和輸出，在下面的章節我會詳細解釋。因此這就是寶馬這次要推出全新設計的B58發動機的緣由。

● B58的重要亮點

因為是完全新一代的設計，跟N54/55相比B58當然在各個方面上都有很多不同的設計。有些是屬於進化式的改進；有一些卻體現了煥然一新的技術特徵。我們先挑重點來講，看看B58有哪些最本質的亮點。

B58發動機有兩大質的飛躍：1.採用了封閉式水道缸體，跟開放式水道的N54/55相比是天壤之別；2.渦輪增壓的中冷改用水冷方式，而N54/55採用的是風冷。

- 如何承受更大的壓力？

先說一下封閉式水道。這種架構的發動機缸體，除了留有冷卻液管道開孔之外，氣缸上部跟氣缸本體外殼閉合連接，起支撐作用；這可以增強氣缸強度，因此可以承受更大的缸壓。而對於開放式水道的發動機，假如缸壓過大、超出設計極限的時候，可能會造成氣缸移位甚至缸壁破裂。所以這就是為何寶馬一直都不把N54/55的功率往上抬太多的根本原因；這也是為什麼現款M3上用的S55發動機，寶馬要不惜成本把N55的缸體改成是封閉式水道的結構。順帶提一下：很多高性能發動機都採用封閉式水道缸體。

封閉式水道的設計也有其缺點。比如說它的生產製造成本比開放式水道要高，並且由於冷卻液在裡面流動的順暢度比開放式水道結構差一些，因此它對發動機的冷卻系統也提出了更高的要求。另一方面N54/55的開放式水道缸體也並非一無是處，除了上面提到過的低成本、冷卻效果更佳之外，它的重量也更輕，在缸壓要求不大的場合下更加適用。

- 取消了缸套更耐磨？

B58全方位採用了寶馬最新的發動機技術，覺得之前N54/55上用的鑄鐵缸套耐磨性和輕量化程度不夠？沒問題，B58這回用上行業里最新興起的鐵離子熱噴鍍技術。熱噴鍍之前成本比較高，所以只有少數跑車發動機才用得起（比如說日產GT-R、雷克薩斯LFA）。最近這幾年這項技術的發展使得成本大幅下降，近來大有普及到中低價位車型領域的趨勢，比如說寶馬之前的N20、還有福特的EcoBoost家族都有採用。

B58採用這種缸體，表面上看生產成本貴了；但從全局角度來考量反倒還可能還給寶馬省了錢呢。原因在於B58並非是一個單一的產品，它實質上是寶馬新的B系列發動機家族中的其中一員。B58跟B57柴油發動機共享缸體（作為對比，N57柴油發動機就無法與N54/55共享缸體）；同時由於基於模塊化的設計，同家族的四缸發動機B47/48和三缸發動機B47/38都可以跟B58在設計和製造上共享流程，它們甚至單缸的缸徑和活塞行程都是一樣的。

- 小缸徑長行程

這裡還有一點值得注意：雖然排量類似，但跟N55相比較，B58發動機縮小了缸徑（82毫米），增長了活塞行程（94.6毫米）。有的讀者可能會說這不是卡車發動機的特徵嗎？事實上它們並無必然聯繫。尤其是對於直6這種形式的發動機，缸徑大並不是好事。因為假如採用大缸徑，那意味著必須有更大的缸心距，而直列6缸發動機需要把6個氣缸並列放在一起，這樣會導致整個發動機的長度變得更長，從而帶來三個不利因素：1.安裝進汽車發動機艙時空間不容易安排；2.不利於車子前後50：50的重量分配；3.需要更長的曲軸，曲軸長度越長強度就越低。

同時，活塞長行程對於渦輪增壓發動機也有一定好處：尤其是發動機低轉速時車子需要突然急加速、或者車子靜止起步的時候。在這些情形下，由於渦輪需要一段時間才能達到足夠轉速來提供額定增壓值，因此這小段時間內發動機仍然需要依賴自然吸氣的潛力來提供扭矩。長行程意味著活塞在上止點時的瞬時速度、加速度都更大，進/排氣氣體流速更快，因此在低轉速的時候發動機擁有更好的填充效率，提供更大的扭矩。所以開340i突然深踩油門的時候，那瞬間突然而來的推背感，大部分功勞要歸在B58那長達94.6毫米的活塞行程上的。

寶馬絕大多數3L排量的直6發動機，活塞行程都大於缸徑。活塞行程長的缺陷是會使得連桿/行程比偏低，對每個氣缸來講運行振動變大，假如要拉高轉需要更堅固的零部件。但是幸虧直列6缸架構是一個完美的力平衡體系，因此不用擔心振動的問題；對於B58的日常應用場合，在有渦輪增壓保證扭矩和功率的基礎上，拉高轉也並不是非干不可的事情。因此這些因素疊加起來權衡考慮，就是B58現在這樣的幾何設計方案。

- 「退燒」不再靠「兜風」

接下來我們看一下水冷式中冷器。從大部分講究性能的渦輪增壓機都用水冷式中冷器我們就能猜到，在高負荷應用場合下水冷式中冷效果更加可靠。除了更穩定的冷卻效果之外，寶馬的工程師這回還把中冷器集成到發動機的進氣穩壓腔里，使得發動機的體積更緊湊。這種集成最主要的好處是整個進氣管道的長度大大縮短——因為它不需要像N54/55那樣，通過管道先從渦輪繞到安置在保險杠那裡的中冷，然後再繞回到發動機進氣口，這對於改善發動機的油門響應大有好處。

總的來講：封閉式水道缸體和水冷式中冷，讓B58發動機真正具備了高性能增壓發動機的特徵和實力。這是也它跟N54/55在本質上的區別。除此之外，還有一些特徵表明了寶馬是準備把B58定位在高輸出發動機，其潛力應該遠不止目前用在340i上的320馬力。比如說之前N55的曲軸是鑄造的，但現在B58上寶馬又換回是類似N54上的鍛造麯軸，這種曲軸能承受更大的功率輸出。另外B58的活塞連桿同樣也是鍛造的，待遇很不錯的。

上述兩大改進並非互相獨立。在接下來的細節介紹裡面我們就能看到，B58發動機各方面的安排存在因果關係、是互相關聯的。通過對B58應用在340i上的這個實例進行觀察，可以認為寶馬在儘力提高、注重性能的同時，對於日常可維護性和便利性也不得不作出一些讓步。

● 各項細節

這裡要談到的細節，其意義和影響不如前面提到的兩點深遠和基礎。一款好的發動機，大方向固然重要，但它的成功也依賴於各項細節的實施。下面我們來看看寶馬的工程師是如何在各個方面上去完善這台B58發動機。

- 做一隻「恆溫動物」靠什麼？

從前面的分析我們得知，封閉式水道缸體、水冷式中冷對發動機的冷卻系統提出了相比N54/55發動機更高的冷卻要求。因此在B58身上寶馬特地增設了一個熱管理單元，由皮帶通過曲軸驅動；該單元裡面有一個電控旋轉閥門來控制冷卻液流量。

曲軸驅動的冷卻液泵雖然解決了N54/55發動機純粹靠電動泵所帶來的耐用性隱患，但同時也帶來一個問題：渦輪在停發動機之後如何冷卻？因此，寶馬為B58的渦輪單獨配備了一個電動冷卻液泵。

- 完美的重量分配背後的代價？

假如您留意N54/55發動機會發現它的各種外圍設施：正時鏈、油濾及其散熱器、空調壓縮機、發電機等等，全部都聚到了發動機的前頭，因此這兩款發動機自身的重心也是比較靠前的。寶馬應該是最不遺餘力追求車輛前後重量分配的車廠之一了，因此它不單止在車體結構布局上下手，這回它還甚至在B58自身的重心上作文章。

空調壓縮機、發電機這些因為需要皮帶驅動，所以也只能放在前頭。但是其它的零部件，可以統統挪到發動機後方去！因此在B58上面，油濾和它的散熱器、還有包括VANOS可變氣門的所有正時部件，全部挪到了發動機的尾部，發動機重心位置得到優化。

這同時也帶來副作用：日常維護很不方便。油濾的情況還不太糟糕，從下圖可以看到雖然油濾蓋子的位置隱蔽，並且周旋的空間比較狹窄，但假如採用合適的工具，更換濾芯還不算困難，當然其操作難度肯定不會像在N54/55上那樣低。

VANOS正時調節系統假如需要維修那就慘了。B58上這套系統處於發動機的正後方，緊貼著乘員艙的防火牆。因此要動正時系統，必須把整台發動機從車子裡面拆出來。這可是個大工程，維修費用估計不低。

另外，由於正時鏈在後頭，離乘員艙很近，而正時鏈運作的時候會有明顯噪音，因此寶馬在B58的後上方套了一塊隔音海綿物質。這塊海綿狀物體在發動機艙各個縫隙裡面卡得很緊。在維護髮動機後頭部件時（比如說最靠里的那一個火花塞）假如把它扯開了，很難把它塞回到原來的位置上去。這樣是否會影響原廠的隔音效果就不得而知了。

上面討論的維護上的麻煩，對於買340i新車的消費者是不需要擔心的。因為美國市場寶馬新車有原廠4年的保修。但假如過了保修期並且您不想賣掉它呢？那您只好保佑這台發動機的VANOS系統不要出問題啦。

- 如何「呼吸」得更好？

VANOS系統管氣門正時；而氣門升程上的調節，寶馬在B58也用上了看家本領之一：Valvetronic。N55上用的Valvetronic屬於第三代，B58上是第四代。兩代系統之間沒有本質上的差異，B58上這個最大的改動就是把調節電機從缸蓋裡面（N55的設計）移到了外頭，位於B58發動機最前頭的右上方。這個改動的好處是減少了安裝空間，降低了B58發動機的整體高度。

儘管Valvetronic通過調節氣門升程來等效實現了節氣門的作用，理論上B58並不需要節氣門；但是跟其它也採用了Valvetronic的發動機類似，寶馬仍然為B58配備了一個額外的節氣門，位置就在穩壓艙/中冷的進氣入口處。這樣做有多個目的，比如說：1.在發動機負載有突變的情形下，Valvetronic機制並不一定能在瞬間滿足進氣調節的需求，因此需要有節氣門來協助穩定發動機的運行；2.B58需要這個節氣門來提供一定的內部真空，輔助油氣管道系統的通風；3.萬一Valvetronic系統失靈，這個節氣門起到了冗餘備份的保障作用。

- 噴油如何更高效？

理論上來講螺線管噴油的在反映靈敏度、控制自由度等方面都不如壓電式的好。您或許會覺得寶馬這是為了節省成本，但對於美國市場來講其實用或者不用效果都是一樣的：採用壓電式噴油器的目的是為了實現燃料分層燃燒（所謂的「稀燃」），但很可惜美國的汽油含硫量太高，搞不了稀燃，因此就算B58用上了壓電噴油器也無濟於事。

- 增壓器也進化

B58發動機採用了一個比N55稍大一些的渦輪增壓器，仍然是雙渦管類型。跟N55上面的渦輪增壓器相比，B58的增壓器渦輪的直徑增加了6%，壓氣機葉輪的直徑增加了10%，從而最大增壓壓強提高了20%。

下面這張是寶馬公布的B58/N55輸出對比圖來，從5000轉之後B58輸出功率出現了一個像刀削式平整的平台。這要麼就是寶馬在ecu控制程序邏輯上面故意做出來的效果，要麼就是寶馬比較謙虛，在宣傳圖上把5000轉之後那段的輸出畫成是平的。

因為對於內燃機來講，假如不刻意分段控制輸出的話，發動機功率曲線應該是會像圖中N55那樣的一個拱形的平滑曲線，而不可能是圖中B58那種出現稜角的折線。這從另一角度暗示了B58的實際能力肯定比目前的320馬力要高不少。跟N55相比，B58的電子化程度明顯高一些。在渦輪增壓器這方面：它的旁通閥門採取了電動控制的方式，控制速度和精準度都更好。

但是渦輪工作起來的溫度極高，並且高熱是電子設備的天敵之一。由於控制B58旁通閥的這個電機離渦論距離很近，所以儘管在官方資料里沒有提及，在340i上我們可以看到，寶馬用熱屏蔽金屬片把這個電機圍了一圈。至於這些電子部件在發動機艙里高熱環境下的長期耐用性如何，現在我們暫時無法得知。

寶馬習慣把發動機電子控制單元（ecu）放在發動機艙裡面。比如說N55的ecu安裝在進氣穩壓艙的下方，通過進氣氣流來冷卻；對於B58，它的ecu位置挪動了一下，放到了駕駛員側前懸架支柱塔旁邊，因此它的冷卻只能通過吹進發動機艙的空氣來實現。

B58的ecu、還有它的各個接線口是直接裸露的，這塊區域上面只有一個塑料蓋子象徵性地遮擋一下而已，所以防水、防潮、防塵方面寶馬是否有充足考慮，我這裡也得打個問號。

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