不谈情怀 解析宝马3.0T新直六发动机

　　[汽车之家 发动机技术]  自1917年工程师马克思•弗利兹研发了第一台宝马直列六缸航空发动机——BMW IIIa至今，近一个世纪的年轮碾过，从航空发动机转战到汽车发动机，从化油器到缸内直喷技术，再从自然吸气到全面推行涡轮增压，不断进化的宝马发动机成为国际发动机大奖名单上的常客，时至今日依旧看到的是宝马对直列六缸发动机阵营的坚守。而今天我们不聊过往的历史情怀和功勋荣誉，在上一代N55直六发动机将被取代的时刻，来理性解读一下宝马最新的B58直列六缸发动机，看看它到底比N55强在了哪？

● 为什么叫B58？

　　宝马新一代直列六缸发动机的代号为B58（以下简称B58），在2013年之后由原先的“N”字头改成了“B”字头，“5”和“8”分别代表了直列六缸和汽油机的含义，并开创了宝马发动机模块化开发的理念。

● 宝马3.0T新一代直列六缸发动机（B58）搭载的车型

『2015款 进口宝马340i 基本型』

● 搭载直列六缸发动机的车型

● 不谈情怀，我们来聊聊宝马为什么将六个气缸一字排列?

　　抛开宝马及宝马粉对直列六缸发动机的钟爱情节，也不谈多年开发直列六缸发动机的技术积累和成本控制优势，宝马坚守直列六缸发动机的理由还有哪些？

□ 从平顺性的角度看，直列六缸发动机“天生丽质”

　　众所周知，发动机所输出的动力是来源于一个个气缸内燃油混合气的爆炸做功，然而想要得到持续平顺的动力源泉，就要利用好这些气缸们的“暴脾气”，靠它们互相抵消不平衡力和力矩，而具体的做法就是控制它们“发火”的时机，也就是点火顺序。直列六缸发动机靠特有的点火顺序和排列方式，成就了它在传统汽车发动机中独步天下的平顺性。

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　　一般来说，普通发动机都是由吸气、压缩、做功、排气四个行程完成一次工作循环，单缸发动机的曲轴旋转720°有一个做功行程，而对于六缸发动机而言，曲轴每旋转120°就有一次做功行程。直列六缸发动机的点火顺序为1-5-3-6-2-4或者1-4-2-6-3-5，这样设置的目的是为了中间对称的两个气缸的运动步调是一致的，这就抑制了直列发动机的“翘板式”振动。另外，由于六个气缸两两一组，三组气缸的配气相位正好相差120°，从而在曲轴旋转的任意时刻，活塞的往复惯性力在各个方向上一直是处于相互抵消的状态，这是三缸发动机、四缸发动机和V6发动机所不能达到的。也因此，直列六缸发动机不需要加装平衡轴。

□ 化不利为优势的纵向布置

　　显然，相比四缸发动机或者V6发动机，直列六缸发动机的弊端就是体积不够紧凑，直线排列的气缸组让发动机整体的长度增大，影响了布置的灵活性。将直列六缸发动机横置会非常困难，几乎只有沃尔沃这么做了。对于以纵置发动机为主的宝马车型来说，较长的发动机带来的并不只是占用车内空间方面的负面影响，纵向布置的直列六缸发动机伸向前轴之后的部分更多，这在一定程度上也优化前、后轴的配重，提升整车的操稳性。

□ 省去一个气缸盖

　　相比V6发动机，由于直列六缸发动机的六个气缸站成了一排，所以只需要一个气缸盖。对于采用双顶置式凸轮轴（DOHC）的发动机就意味着省去了两根凸轮轴。这一方面缩减了零部件的数量，减轻了重量，也简化了发动机结构；另一方面也减少了多一套配气机构带来的功率损失。

　　或许通过加装平衡轴，三、四缸、V6发动机也能达到很好的平顺性；或许通过优化整车结构布置，其它车型也能取得完美的前后轴重量分配；或许通过其它方面的改进也能使发动机保持很高的燃效，而宝马的选择很简单，就是继续研发直列六缸发动机。那新的B58发动机在N55基础上有什么改进呢？我们接下来给出答案。

● 和现款的N55直列六缸发动机相比，B58强在哪？

　　对比代号为N55的前辈，新一代直列六缸发动机B58在进、排气和涡轮增压器结构上做了改进，采用了集成在进气歧管上的水冷式中冷器，同时也优化了可变进气升程机构Valvetronic。另外，对整个发动机的热管理系统进行了升级，包括利用热管理模块控制冷却液温度、采用新的工艺在气缸壁上配涂耐磨涂层等等。这些革新都使B58发动机在性能和燃效方面进行了提升。

□ 功率提升20Ps、扭矩提升50N·m

　　同样为3.0T涡轮增压发动机，为什么新的B58能够将最大功率和扭矩提高那么多?尤其是在扭矩方面提升了50N·m。除了压缩比由原来的10.2:1变成11:1的因素外，其与B58减小了缸径,采用了更长行程的设计脱不了关系。

　　B58发动机不只是气缸尺寸发生了变化，在气缸壁的处理工艺上也做出了改进。目前大多数厂家都是采用等离子热喷涂技术，在气缸壁上喷涂合金碳化物或者其他复合材料来提高气缸壁的耐磨性和热传导性。B58采用了电弧喷涂方式，相比之下它的工艺难度更高，但效果更好，能够使气缸壁拥有良好的耐磨性，并且一定程度能减少摩擦带来的功率损失。

　　另外，仔细观察两款发动机的扭矩特性曲线，你会发现发动机升高转速的过程中，起初阶段B58比N55的扭矩要小，但B58的扭矩曲线斜率更大，也就是发动机扭矩攀升的加速度要大。是什么导致了它们如此不同的扭矩特性呢？答案是B58采用了更小的涡轮。

□ 如何让发动机更好地“呼吸”

　　为了适应不同工况下发动机的配气需求，新一代直列六缸发动机B58与N55一样采用了进、排气双可变正时系统（VANOS）和可变气门升程技术（Valvetronic）。不同的是在可变气门升程技术的物理结构上进行了改进。

　　总体来说，新一代B58发动机的机体结构、增压系统和配气机构发生了一定变化，主要体现在了气缸尺寸设定、加工工艺、涡轮尺寸以及气门可变升程机构等方面。然而让这些改进后的部件发挥作用还有一个前提，那就是让冷却系统为它们保持正常的工作温度。

□ 如何让发动机不“发烧”

　　发动机气缸内可燃混合气燃烧产生的温度是非常高的，如果不能正常地对发动机冷却，那么将会严重影响发动机的燃油经济性和动力性，甚至会损坏发动机。当然，也不是温度越低越好，一般来说最佳的发动机冷却液工作温度在80-100℃左右，所以在冬天启动车辆时，要对发动机进行升温并维持最佳工作温度。新一代B58发动机便在冷却系统方面下足了功夫。

　　首先，B58的中冷器由原来N55的风冷式中冷器改成了水冷式。风冷式中冷器是借助车头“撞”进的空气为增压后的进气降温，显然它会受到车速的影响，不能在任何工况下都能保持最佳的冷却效果。水冷式中冷器则不同，它通过电脑主动控制循环冷却液的流速，来达到“随叫随到”的降温“服务”。 

　　除了对发动机吸进的空气降温，还要对整个发动机本体进行复杂的温度管理，其中不仅包括了对六个气缸、机油、涡轮增压器等部件的温度控制，还要对空调系统的热交换器温度进行控制。

　　在冷却系统中起到很大作用的是节温器，相比传统石蜡受热膨胀原理的节温器，新的B58发动机依靠温度传感器和电控旋转阀门等组成了热管理模块，在不同的工况下对冷却系统进行了更精确、更智能的控制。

　　另外，在作为驱动冷却液循环的动力源——水泵方面，B58也相比N55做出了一些变化，N55的冷却系统中采用了一个电动水泵，而B58搭载了两个水泵，其中一个机械水泵来驱动发动机的主要冷却循环，另一个为电动水泵，有它来单独控制涡轮增压器的冷却。机械水泵靠发动机曲轴的来驱动，因此缺点就是车辆熄火后便不能在循环冷却液了。所以，可以说宝马在B58发动机上采用的策略是，根据不同工况选择适合的冷却循环方式来对不同部位进行冷却。

● 采用模块化开发方式

　　在这款直列六缸发动机上也体现了宝马未来发动机模块化生产的趋势，以单缸0.5L排量为基础扩展了其三缸、四缸、六缸机的研发，原因是以此为单元的每个气缸的动力输出、燃油经济性、机械摩擦等都能保持在比较理想的状态。相比三、四缸发动机，这款新的直列六缸发动机或许没有模块化的最大不同点是在于中冷器采用了性能更优秀的水冷式。

　　从N55到B58，在这个三缸机、四缸机横行的年代，我们可以相信未来宝马依然不会让钟爱直六发动机的粉丝们失落，宝马依旧会传承这一发动机形式。并且，不光是对进排气系统和涡轮增压器的改进，还是对发动机冷却系统的优化，我们都可以看到在N55基础上，B58在再一次压榨出了直列六缸发动机的各方面性能。另外，很重要的是宝马B系列发动机模块化的设计理念，也将降低发动机的研发、制造的成本，缩短研发周期。总之，宝马对直列六缸发动机的偏执是有理由的。那实际上新一代B58直列六缸发动机表现怎样，我们还是要等真正试驾过搭载它的车型后再下定论。（汽车之家 文/图 夏志猛）

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