技术解析

宝马B58发动机(3.0T)的亮点以及试驾体验

字号+ 来源:汽车之家 2016-03-04 10:49 我要评论( )

       B58的重要亮点
  因为是完全新一代的设计,跟N54/55相比B58当然在各个方面上都有很多不同的设计。有些是属于进化式的改进;有一些却体现了焕然一新的技术特征。我们先挑重点来讲,看看B58有哪些最本质的亮点。

  B58发动机有两大质的飞跃:1.采用了封闭式水道缸体,跟开放式水道的N54/55相比是天壤之别;2.涡轮增压的中冷改用水冷方式,而N54/55采用的是风冷。
       如何承受更大的压力?
  先说一下封闭式水道。这种架构的发动机缸体,除了留有冷却液管道开孔之外,气缸上部跟气缸本体外壳闭合连接,起支撑作用;这可以增强气缸强度,因此可以承受更大的缸压。而对于开放式水道的发动机,假如缸压过大、超出设计极限的时候,可能会造成气缸移位甚至缸壁破裂。所以这就是为何宝马一直都不把N54/55的功率往上抬太多的根本原因;这也是为什么现款M3上用的S55发动机,宝马要不惜成本把N55的缸体改成是封闭式水道的结构。顺带提一下:很多高性能发动机都采用封闭式水道缸体。

  封闭式水道的设计也有其缺点。比如说它的生产制造成本比开放式水道要高,并且由于冷却液在里面流动的顺畅度比开放式水道结构差一些,因此它对发动机的冷却系统也提出了更高的要求。另一方面N54/55的开放式水道缸体也并非一无是处,除了上面提到过的低成本、冷却效果更佳之外,它的重量也更轻,在缸压要求不大的场合下更加适用。
       取消了缸套更耐磨?
  B58全方位采用了宝马最新的发动机技术,觉得之前N54/55上用的铸铁缸套耐磨性和轻量化程度不够?没问题,B58这回用上行业里最新兴起的铁离子热喷镀技术。热喷镀之前成本比较高,所以只有少数跑车发动机才用得起(比如说日产GT-R、雷克萨斯LFA)。最近这几年这项技术的发展使得成本大幅下降,近来大有普及到中低价位车型领域的趋势,比如说宝马之前的N20、还有福特的EcoBoost家族都有采用。
  B58采用这种缸体,表面上看生产成本贵了;但从全局角度来考量反倒还可能还给宝马省了钱呢。原因在于B58并非是一个单一的产品,它实质上是宝马新的B系列发动机家族中的其中一员。B58跟B57柴油发动机共享缸体(作为对比,N57柴油发动机就无法与N54/55共享缸体);同时由于基于模块化的设计,同家族的四缸发动机B47/48和三缸发动机B47/38都可以跟B58在设计和制造上共享流程,它们甚至单缸的缸径和活塞行程都是一样的。
       小缸径长行程
  这里还有一点值得注意:虽然排量类似,但跟N55相比较,B58发动机缩小了缸径(82毫米),增长了活塞行程(94.6毫米)。有的读者可能会说这不是卡车发动机的特征吗?事实上它们并无必然联系。尤其是对于直6这种形式的发动机,缸径大并不是好事。因为假如采用大缸径,那意味着必须有更大的缸心距,而直列6缸发动机需要把6个气缸并列放在一起,这样会导致整个发动机的长度变得更长,从而带来三个不利因素:1.安装进汽车发动机舱时空间不容易安排;2.不利于车子前后50:50的重量分配;3.需要更长的曲轴,曲轴长度越长强度就越低。
  同时,活塞长行程对于涡轮增压发动机也有一定好处:尤其是发动机低转速时车子需要突然急加速、或者车子静止起步的时候。在这些情形下,由于涡轮需要一段时间才能达到足够转速来提供额定增压值,因此这小段时间内发动机仍然需要依赖自然吸气的潜力来提供扭矩。长行程意味着活塞在上止点时的瞬时速度、加速度都更大,进/排气气体流速更快,因此在低转速的时候发动机拥有更好的填充效率,提供更大的扭矩。所以开340i突然深踩油门的时候,那瞬间突然而来的推背感,大部分功劳要归在B58那长达94.6毫米的活塞行程上的。

  宝马绝大多数3L排量的直6发动机,活塞行程都大于缸径。活塞行程长的缺陷是会使得连杆/行程比偏低,对每个气缸来讲运行振动变大,假如要拉高转需要更坚固的零部件。但是幸亏直列6缸架构是一个完美的力平衡体系,因此不用担心振动的问题;对于B58的日常应用场合,在有涡轮增压保证扭矩和功率的基础上,拉高转也并不是非干不可的事情。因此这些因素叠加起来权衡考虑,就是B58现在这样的几何设计方案。
       “退烧”不再靠“兜风”
  接下来我们看一下水冷式中冷器。从大部分讲究性能的涡轮增压机都用水冷式中冷器我们就能猜到,在高负荷应用场合下水冷式中冷效果更加可靠。除了更稳定的冷却效果之外,宝马的工程师这回还把中冷器集成到发动机的进气稳压腔里,使得发动机的体积更紧凑。这种集成最主要的好处是整个进气管道的长度大大缩短——因为它不需要像N54/55那样,通过管道先从涡轮绕到安置在保险杠那里的中冷,然后再绕回到发动机进气口,这对于改善发动机的油门响应大有好处。

  总的来讲:封闭式水道缸体和水冷式中冷,让B58发动机真正具备了高性能增压发动机的特征和实力。这是也它跟N54/55在本质上的区别。除此之外,还有一些特征表明了宝马是准备把B58定位在高输出发动机,其潜力应该远不止目前用在340i上的320马力。比如说之前N55的曲轴是铸造的,但现在B58上宝马又换回是类似N54上的锻造曲轴,这种曲轴能承受更大的功率输出。另外B58的活塞连杆同样也是锻造的,待遇很不错的。
  上述两大改进并非互相独立。在接下来的细节介绍里面我们就能看到,B58发动机各方面的安排存在因果关系、是互相关联的。通过对B58应用在340i上的这个实例进行观察,可以认为宝马在尽力提高、注重性能的同时,对于日常可维护性和便利性也不得不作出一些让步,在下面的章节里会有具体说明。

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