BMW M6装备的10缸发动机绝对是量产汽车中最迷人的发动机。这款半年前刚刚在BMW M5上推出的独特发动机一开始就令世界各地的客户和汽车新闻记者惊叹不已，它的澎湃动力和性能似乎永远源源不绝、无穷无尽。的确，很多人都把这款发动机看作是BMW F1赛车发动机的“民用版”。

V10的声音也让人想起BMW一级方程式赛车发动机：BMW M6装备的V10发动机的声音甚至比M5装备的还要浑厚一些，也更具力量感，清楚地“喊出”了它的运动属性。

来自一级方程式发动机的灵感

BMW M6装备的V10发动机的气缸数以及高转速概念都与BMW一级方程式发动机相同。这种超高转速正是确保发动机具有巨大推力与强劲动力的决定因素，也是BMW M GmbH开发和制造的所有高性能自然进气发动机共同具有的一项特色风格。

与这项独一无二的高标准相呼应，这款顶级发动机的所有技术数据均给人留下了同样深刻的印象：10气缸，5升排量，最大输出功率507马力（373 千瓦），最大扭矩520牛顿米，最高转速8,250 转/分钟：一个最具纯粹运动风格的动力单元。

然而，这款发动机远远不只是这些出色性能数据的简单叠加：只需轻触油门踏板，您就会立刻发现这款高速自然进气发动机绝对是一款典型的运动型发动机。同时，它在日常交通中的表现也同样完美：有时是豪华的双门轿车，有时则是纯正的跑车。所以，M6为您带来了两个世界的精华，在两个类别中都设立了基准。

全新研发，奉献精华

BMW M GmbH的工程师们为M5和M6开发的V10发动机采用了彻底的全新设计。在开发这款发动机的过程中，他们的灵感首先是来自于BMW F1发动机，这是最高级别的汽车运动中最为强大的一款发动机。同时，他们第二个考虑到的就是具有M特色的量产汽车装备，比如Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统、独立节气门、高性能发动机电子装置和带离心力控制的机油系统。

从原理上来说，有三种发动机结构的设计方法可以获得最佳的动力和性能：增加发动机排量，从而获得更高的扭矩；通过涡轮增压器或压缩机提高发动机的输出功率；或通过高转速发动机概念提高发动机转速。

● 动力不仅仅是一个数字

这意味着在行驶中，动力和性能不仅仅是一个给人留下深刻印象的马力数值。更重要的是车辆在加速时的表现以及对应的驾驶动态。而这主要取决于传动系统实际产生的推力以及车辆的重量。其中，传输到驱动轴的推力取决于发动机扭矩和总传动比。高转速发动机概念具有适当的变速箱和主减速器传动比，从而确保了在日常驾驶中车辆也具有非常出色的性能。

根据这些基本物理定律，我们发现了各种发动机之间的巨大差别，虽然在纸面上它们有着相同的输出功率。比如那些大排量的发动机，不仅重量高、尺寸大，而且还因此导致了更高的耗油量。而涡轮增压发动机也有油耗高和缺乏自发性的缺点，自发性是指发动机可以根据驾驶者的指令立刻做出反应的能力。

最佳答案：高转速概念

这样就只剩下第三种方法了：结构紧凑的高转速自然吸气动力单元。实际上，基于传统的原因，BMW M的工程师们早已把这一概念当作了最理想的解决方案。他们一直热衷于通过适当提高发动机转速提高发动机的输出功率和性能。然而在实际应用中，高转速发动机的概念在技术方面有着极高的要求，这是一个非常严峻的挑战，需要制定特别完善的解决方案。V10发动机的最高转速可达8,250转/分钟，这种转速性能此前一直都是纯正赛车的专利。

公路上的一级方程式技术

具有这种品质的新V10发动机把系列化生产发动机的技术极限提高到了前所未有的标准。就作用在不同材料上的负载和作用力而言，可以用一个对比数据清楚地说明这意味着什么：转速达到8,000转/分钟时，10个活塞中的每一个都要在一秒内跑完约20米的距离。而当BMW F1的转速达到18,000 转/分钟时，每个活塞的每秒行程也不过是25米。但是，在赛车运动中是无需特别考虑耐用性这个因素的，而BMW M的发动机则不同，它的使用寿命必须和车辆本身一样长。同时还必须考虑不同的天气变化、各种各样交通状况、以及典型的M驾驶风格。

507马力开创驾驶动力特性的全新境界

这款高转速10缸发动机在7,750转/分钟时达到507马力（373千瓦）的最大输出功率。但相对于其输出功率和性能来说，它仍是一款仅重240千克的轻质发动机。而另一方面，就升输出功率而言，它绝对是一个“重量级”选手，轻松地超过了每升100马力的极限，它的比输出功率甚至可以与赛车发动机相媲美。

只有发动机转速能真正带来动力和扭矩

转速6,100转/分钟时，发动机达到520牛顿米的最大扭矩。3,500转/分钟时扭矩就可以达到450牛顿米，并且在5,500转/分钟之前的宽广范围内均可获得最大扭矩的80%。

仅此一点，就足以让BMW M6及其高转速发动机远远领先于其竞争对手，因为，几乎其它所有的高扭矩车型都是利用增加发动机排量和/或安装涡轮增压

装置的方式实现。其它车型的另一个缺点在于，都不得不配备一个经特别加固、因而非常笨重的传动系统，以传输其高扭矩。这样，被加速或减速的质量和重量也必然会随之增加。而采用高转速概念的BMW紧凑型V10发动机则可以搭配一个轻得多的传动系统、以及一个快得多的换档机构。

一位自行车运动员骑车上坡的示例生动地说明了其中的原理：降低变速比后，骑车人需要更快地蹬踏板，但这样做以后却几乎可以骑上每个陡坡。而如果保持原来的变速比，甚至换至更高档，他就不得不用更大的力气蹬车，甚至下车推行。所以假定两个骑车人的力量和耐力完全相同，获胜者始终都是那个能够更快蹬车的选手。

10气缸：来自赛车运动的概念

10气缸是高性能运动发动机的最佳概念：这种发动机的尺寸、部件数量和排量都非常合适。每个气缸的排量为500立方厘米，其尺寸经由发动机专家们的最严格计算，非常精确。

紧凑结构带来更高强度和更佳舒适性

作为世界领先的发动机制造商，BMW的直列发动机久负盛名。现在，设计这款10缸发动机的BMW M GmbH的工程师们把两列5气缸组按90°的V形角相邻排列，气缸列之间距离17毫米，从而形成一个非常紧凑和动感的结构。之所以选择90°角，是出于震动和舒适考虑而采取的质量平衡，巧妙地解决了无震动的高平稳性与高标准的部件强度之间的利益冲突。

气缸曲轴箱采用低压模铸造工艺制成，并采用超低共熔铝硅合金，其中硅的含量至少占17%。气缸套的制造工艺中采用了硬硅晶体，带有铁涂层的活塞直接在无涂层的气缸内运行。气缸冲程75.2毫米，气缸内径92.0毫米，总排量4999毫升。和一级方程式的发动机缸体一样，M发动机的缸体也是BMW位于慕尼黑北部兰茨胡特的轻合金铸造厂生产的。

和赛车运动中一样的台板结构

高发动机转速，高燃烧压力和温度都对曲轴箱提出了极高的要求。因此BMW Motorsport的工程师们利用一种源自赛车运动的技术，即被称作台板的结构，将曲轴箱设计得非常紧凑、并且极为坚固。BMW和10气缸发动机是第一款采用这种台板结构的量产V型发动机。

铝质台板和灰铸铁镶嵌物确保了非常精确的曲轴支承，特别是它可以使主轴承公差在整个工作温度范围内都处于很小的限度之内。灰铸铁镶嵌物减弱了铝质壳体的热膨胀，而且特殊的开口可以与周围的铝质框架相连。同时这种结构还可以满足发动机的声效要求。

特殊的设计带来高水平的强度，精致的平衡带来最佳的精度，在6个轴承中运转的高强度钢质锻造曲轴仅重21.8千克。这种曲轴具有很小的质量惯性，但扭转强度却非常高。其中两个连杆与5个按72°角分隔排列的曲轴颈联

动。气缸之间的距离仅有98毫米，互动的短曲轴设计使低重量基础上的高水平弯曲和扭转强度成为可能。

无处不在的轻质工程技术

重量经过优化的空心活塞采用耐高温铝合金制成，表面带有铁涂层，包括活塞销和环在内仅重481.7克。压缩高度27.4 毫米，压缩比12.0:1。活塞由连接着主机油管的机油喷嘴冷却。而梯形连杆长140.7毫米，重量也得到了优化，采用断裂技术制造，材质为高强度钢。这种设计有效地降低了发动机内的摆动质量，每个连杆都采用70MnVS4锻造，包括轴瓦在内仅重623克。

V10发动机的单体铝质气缸盖也是在BMW位于兰茨胡特的铝合金铸造厂制造的。为了尽可能快地让三元催化转换器中的催化剂达到适合的温度，气缸盖内集成了空气导管，用于进行二次喷气。另一个特点是BMW发动机每缸4气门的典型配置，气门由球形杯式挺杆通过液压气门间隙补偿进行控制。挺杆直径仅为28毫米，重31克。而进气门直径35毫米，排气门直径30.5毫米。

降低维护开支的特别创新

进气门是专为V10制造的。气门杆的直径被减少到仅有5毫米，丝毫不会阻碍进气管中的空气流动。气门间隙由液压气门间隙补偿自动控制，有助于降低拥有成本。

发动机更强的动力也就意味着需要更有效地冷却，特别是在燃烧室周围。利用其横流冷却概念，V10发动机显著降低了制冷系统中的压力损失，确保了气缸盖中均匀的温度分布，并降低了所有临界点的峰值温度。

每个气缸的周围都有适量的冷却空气平稳流过，以提供一致的最佳制冷效果。为了实现这一效果，冷却空气从曲轴箱经过发动机的出气侧，经过气缸盖和进气侧的集流带流至节温器或冷却器。

实现最佳油气循环的高压Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统

Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统确保了10个气缸内最佳的油气循环。而这又有助于让气门正时的调节更短，更快，这在实践中就意味着更多动力，更好的扭矩曲线，最佳的反应，更好的燃油经济性和更清洁的排放。

在低负载及低转速的情况下，发动机气门的交叠就会更大，从而提高内部废气再循环的水平。而这就降低了充气周期的损失，从而提高了燃油经济性。根据油门踏板位置和发动机转速（发动机动力和性能的关键参数）利用图谱控制技术对气门增量进行无级调节。

为了实现这种高效控制，一个利用单链条与曲轴箱相连的链轮通过一个双速螺旋齿轮箱与凸轮轴连接在一起。随着调节活塞沿轴向移动，螺旋齿轮使凸轮轴相对于链齿轮发生旋转，这样进气凸轮轴的角度变化最大可达66°，排气凸轮轴的角度变化最大可达37°。

M型Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统需要高液压对凸轮轴进行非常快速和非常精确的调节。因此，需要由一个安装在曲轴箱内的径向活塞泵

把发动机机油压缩到80巴的工作压力。这种图谱控制式高压调节的调节时间

很短，并可以根据发动机负载和每个工作点的转速提供与点火正时和燃油喷射量同步的最佳开角。

即使是在极速转弯的时候，仍然可以提供可靠的机油供应

总共有4个油泵为发动机提供润滑机油。采用如此精致复杂的机油供应系统的原因，主要是为了适应BMW M6高标准的动感性能和极致加速性能。比如转弯时，这款BMW双门轿车的侧向加速度经常会超过1g。这一过程中所产生的离心力。

会把发动机机油压到靠外侧的气缸列中，以至于机油无法向平常那样从气缸盖中回流，从而可能导致油底壳中的机油不足。而且最严重的是，机油泵可能因此吸入空气，而不是机油。

为了彻底消除这一隐患，发动机在横向加速到超过0.6g的地方采用了横向力控制机油供应系统，两个电动同心双转子泵中的一个在转弯时从靠外的气缸盖中吸取机油并输送给主油底壳。一个侧向加速度传感器用来启动泵的工作，机油泵本身就是一个控制流量的钟摆滑动单元泵，可以根据发动机的需要提供适量的机油。这是通过机油泵内部的转子来实现的，它对应于机油泵壳体的偏心率可以根据当前主机油管中的油压进行调节。

制动时不会破裂的润滑液膜

在全力制动的时候，BMW M6的反向加速最高可达1.3 g。在这样的极端情况下，流回作为中间储存装置的油底壳的机油可能就不够了，特别是在油底壳受空间限制被安装在前桥副车架之下的时候。如果最坏的情况出现，润滑工作可能完全中断。为了有效地防止这种意外的发生，BMW M6的发动机采用了一个被称为“准干式油底壳”的系统，这套系统集成有两个油底壳：一个位于前桥副车架之前，另一个在副车架之后。

集成在压缩机油泵壳体中的一个回流泵把机油从前面的小油底壳中抽出，并把机油压到后面的大油底壳中。回流孔和压缩机油泵抽取点与车辆的加速和驱动力之间的配合非常精确。

10个电子控制的独立节气门

再次反映了赛车运动的极高标准，10个气缸中的每一个都带有自己的节气门，每列气缸都由一个独立的调节器进行控制。尽管这种系统在机械结构上极为精密、复杂，但这是发动机获得理想自发响应的最佳解决方案。为了能让发动机在低转速时具有灵敏的响应，同时在需要时可以尽可能快地生成动力，以实现最高标准的动感性能，节气门通过两个非接触式霍尔电位器以200次/秒的速度扫描和评估油门踏板的位置进行控制。

发动机管理系统通过两个调节器控制10个独立节气门的位置，对运转条件的各种变化做出精确的反应。当然，不言而喻，所有这些都是在极短的时间里发生的，节气门只需120毫秒的时间就可以完全打开，这基本相当于一位普通驾驶员踩下油门踏板的时间。

带给驾驶者的好处就是极佳的发动机响应，令车辆的操控极为“灵动、敏捷”，没有一丝延迟，而且驾驶者可以精确地控制所需的发动机动力。同时，节气门的电子控制使从超速到部分负载的过程非常平稳和协调，反之亦然。

V10发动机通过延伸到两个进气腔中的10个气流经过优化的进气喇叭口吸入所需的空气。进气腔与喇叭口都采用了含30%玻璃纤维的轻质复合材料制成。

不锈钢双腔排气系统

对于M6发动机的最大输出功率和动力性能来说，排气与进气同样重要。因此BMW M的工程师与和专家们观点是：必须而且只能提供最好的排气系统。

两根5合1不锈钢排气歧管通过精密的计算机处理得到了优化，具有完全相同的工作长度。而为了精确地确保合适的排气管直径，不锈钢排气管采用无接缝的一体化制造，内部高压成型工艺，生产压力高达800巴。而最后但也同样重要的是，排气歧管的管壁只有0.8毫米厚：再次显示了BMW M工程师们对这一发动机杰作的每个细节的关注和努力。

清洁、环保的高性能运动型发动机

在排气系统的设计中，始终围绕着降低背压和优化动态气流这两个方面进行，以提高发动机功率和扭矩。排气系统分两条气流通道向后延伸，直至消音器，然后通过4根极具BMW M风格的排气管排出废气。而且，与M5相比，M6的排气声效显得更加强劲有力。

正如人们对每一个BMW M车款所期待的那样，每个排气管上都配有两个三元催化转换器，对10个气缸排出的废气进行处理，达到了严格的EU4标准。两个催化转换器安装在底板里，每个排气管中靠近发动机的地方还有一个催化转换器。由于采用了薄壁式排气歧管，这些催化转换器可以很快地达到其最佳工作温度，这对冷车起动来说非常有好处。

该系统的特色之处还包括压力损失少、机械强度高。

举世无双的发动机控制单元

MS S65发动机管理系统是V10出色的性能和排放管理的关键。它一方面确保了发动机所有功能和车辆控制系统的最佳协调，另一方面，与SMG变速箱的配合也非常好。

该发动机管理系统在世界范围内的量产发动机技术中是相当独特的：这套发动机管理系统中的元件超过了1,000个，这种集成度在目前可谓绝无仅有。而且无论是硬件还是软件，以及系统的具体功能，都是由BMW M自主开发的。

高发动机转速需要极致的性能

发动机的高转速和大量的管理和控制功能对发动机管理系统提出极高的要求。为了满足这些要求，MS S65管理系统配备不少于3个的32位处理器，

每秒可以进行2亿次运算。它们可以利用所获得的50多个输入信号，绝对精确地计算出每个气缸和工作周期的最佳点火时间，同时计算出最佳的气缸充气量、喷射量和喷射点。而且，该系统还可以确定并调节最佳的凸轮轴幅度，就像它调节每个节气门那样。按下动力按钮，驾驶者可以启动一个高性能程序，充分利用发动机的全部动力和性能。这个程序使用一条更具动感的图谱，协调控制油门踏板和节气门开度，并调节发动机管理系统的功能，提高响应性能。

在发动机起动时，会自动启用两种程序中较为舒适的一个，驾驶者还可以自己配置该程序的切换功能并在MDrive控制模式中调用。而且MDrive还提供了另一种更具驾驶动感的运动程序。

具有丰富附加功能的发动机管理系统

电子节气门控制基于一个全面的输出功率和扭矩管理系统：油门踏板上的电位器测量驾驶者对动力和性能的要求，并随时将此信号转化为所需的扭矩和功率。然后，管理系统还要根据空调压缩机或发电机等辅助和附加设备的情况，对扭矩和输出功率进行调节。此外，系统还将对怠速控制、废气管理和爆震控制等功能与DSC动态稳定控制以及EDFM发动机牵引力管理所需的最大和最小功率进行协调和比较。这样得出的最佳功率和扭矩就在发动机里确定下来，其中的焦点就是当前的点火角度。最后但也同样重要的是，发动机管理系统还执行了大量的附加车载故障诊断功能和管理诊断功能，还有附加运行功能，以及对外围装置的有效管理。

发动机管理的一个新亮点：离子电流技术

可以及时发现发动机爆震、缺火和燃烧不良风险的离子电流技术是该发动机控制系统的一个新亮点。“爆震”指气缸中燃料意外自点火的现象。为了保证没有气缸会达到或超过爆震极限，不带爆震控制的发动机的压缩比通常都比较低，点火点也比较迟。然而，这个与爆震极限之间的“安全”距离也就意味着对于燃油经济性、发动机输出功率和扭矩的牺牲。

而主动爆震控制可以使发动机达到其最佳的点火点，对爆震进行全面监控和限制，保护发动机不受损坏。结果非常明显，那就是可以行驶中实现最高的燃烧效率。

传统的爆震控制技术中，爆震信号是从安装在气缸外的缸体声音传感器那里收到的。而在BMW M车款上，每一对气缸都配有一个传感器。尽管这种精密、先进的控制技术已经非常完善了，然而对于新款V10这样的多缸高转速发动机来说，仍然不足以可靠地探测出发动机的爆震风险。发动机的高转速决定了只有确保高标准的监控精度，才能获得最佳的燃烧质量，而燃烧质量则是影响部件寿命以及排放质量的重要因素。因此，为了进一步提供监控精度，BMW M引入了这种被称为离子电流管理的新技术。

具有附加控制功能的火花塞

利用这种技术，发动机通过每个气缸中的火花塞，不仅可以探测和控制爆震的风险，而且可以监控点火过程，发现发动机点火不良的趋势。换句话说，

火花塞既是监控燃烧过程的传感器，也是点火启动器。这项新技术与安装在燃烧室之外的传统爆震及点火传感器不同：其离子电流测量是在燃烧室之内进行的，火花塞本身就是传感器。

燃烧过程之中的测量

内燃发动机的燃烧室中的温度经常可以高达2,500 °C。由于这样的高温和燃烧过程中的化学反应，燃烧室中的汽油/空气混和物被部分电离。特别是在火焰的顶部，气体变成了电子分裂和积聚（电离）形成的一次性导电离子。火花塞电极与气缸盖绝缘，并与一个属于发动机管理系统的控制单元（离子电流卫星传感器）连接，从而完成对电极之间流动的离子电流的测量，而火花塞电极仍保持直流电压。这种离子电流的大小取决于电极之间的气体电离程度。

这样，离子电流测量技术直接从燃烧室获取了燃烧过程的信息。离子电流卫星设备从每列气缸的5个火花塞处接收信号，进行放大并把这些数据传输到发动机管理系统。然后管理系统对收到的数据进行分析，并在必要的时候对特定的气缸进行干预，通过爆震控制调节点火正时，使其更适合燃烧过程的要求。

身兼点火装置和传感器双重功能的火花塞在进行维修与保养时还可方便诊断。