發(fā)動機(jī)中的杰作

　　BMW M6裝備的10缸發(fā)動機(jī)絕對是量產(chǎn)汽車中最迷人的發(fā)動機(jī)。這款半年前剛剛在BMW M5上推出的獨(dú)特發(fā)動機(jī)一開始就令世界各地的客戶和汽車新聞記者驚嘆不已，它的澎湃動力和性能似乎永遠(yuǎn)源源不絕、無窮無盡。的確，很多人都把這款發(fā)動機(jī)看作是BMW F1賽車發(fā)動機(jī)的"民用版"。

　　V10的聲音也讓人想起B(yǎng)MW一級方程式賽車發(fā)動機(jī)：BMW M6裝備的V10發(fā)動機(jī)的聲音甚至比M5裝備的還要渾厚一些，也更具力量感，清楚地"喊出"了它的運(yùn)動屬性。

　　來自一級方程式發(fā)動機(jī)的靈感

　　BMW M6裝備的V10發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)以及高轉(zhuǎn)速概念都與BMW一級方程式發(fā)動機(jī)相同。這種超高轉(zhuǎn)速正是確保發(fā)動機(jī)具有巨大推力與強(qiáng)勁動力的決定因素，也是BMW M GmbH開發(fā)和制造的所有高性能自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)共同具有的一項特色風(fēng)格。

　　與這項獨(dú)一無二的高標(biāo)準(zhǔn)相呼應(yīng)，這款頂級發(fā)動機(jī)的所有技術(shù)數(shù)據(jù)均給人留下了同樣深刻的印象：10氣缸，5升排量，最大輸出功率507馬力（373 千瓦），最大扭矩520牛頓米，最高轉(zhuǎn)速8,250 轉(zhuǎn)/分鐘：一個最具純粹運(yùn)動風(fēng)格的動力單元。

　　然而，這款發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是這些出色性能數(shù)據(jù)的簡單疊加：只需輕觸油門踏板，您就會立刻發(fā)現(xiàn)這款高速自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)絕對是一款典型的運(yùn)動型發(fā)動機(jī)。同時，它在日常交通中的表現(xiàn)也同樣完美：有時是豪華的雙門轎車，有時則是純正的跑車。所以，M6為您帶來了兩個世界的精華，在兩個類別中都設(shè)立了基準(zhǔn)。

　　全新研發(fā)，奉獻(xiàn)精華

　　BMW M GmbH的工程師們?yōu)镸5和M6開發(fā)的V10發(fā)動機(jī)采用了徹底的全新設(shè)計。在開發(fā)這款發(fā)動機(jī)的過程中，他們的靈感首先是來自于BMW F1發(fā)動機(jī)，這是最高級別的汽車運(yùn)動中最為強(qiáng)大的一款發(fā)動機(jī)。同時，他們第二個考慮到的就是具有M特色的量產(chǎn)汽車裝備，比如Double-VANOS雙凸輪軸可變氣門正時系統(tǒng)、獨(dú)立節(jié)氣門、高性能發(fā)動機(jī)電子裝置和帶離心力控制的機(jī)油系統(tǒng)。

　　從原理上來說，有三種發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法可以獲得最佳的動力和性能：增加發(fā)動機(jī)排量，從而獲得更高的扭矩；通過渦輪增壓器或壓縮機(jī)提高發(fā)動機(jī)的輸出功率；或通過高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)概念提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。

　　動力不僅僅是一個數(shù)字

　　這意味著在行駛中，動力和性能不僅僅是一個給人留下深刻印象的馬力數(shù)值。更重要的是車輛在加速時的表現(xiàn)以及對應(yīng)的駕駛動態(tài)。而這主要取決于傳動系統(tǒng)實際產(chǎn)生的推力以及車輛的重量。其中，傳輸?shù)津?qū)動軸的推力取決于發(fā)動機(jī)扭矩和總傳動比。高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)概念具有適當(dāng)?shù)淖兯傧浜椭鳒p速器傳動比，從而確保了在日常駕駛中車輛也具有非常出色的性能。

　　根據(jù)這些基本物理定律，我們發(fā)現(xiàn)了各種發(fā)動機(jī)之間的巨大差別，雖然在紙面上它們有著相同的輸出功率。比如那些大排量的發(fā)動機(jī)，不僅重量高、尺寸大，而且還因此導(dǎo)致了更高的耗油量。而渦輪增壓發(fā)動機(jī)也有油耗高和缺乏自發(fā)性的缺點(diǎn)，自發(fā)性是指發(fā)動機(jī)可以根據(jù)駕駛者的指令立刻做出反應(yīng)的能力。

　　最佳答案：高轉(zhuǎn)速概念

　　這樣就只剩下第三種方法了：結(jié)構(gòu)緊湊的高轉(zhuǎn)速自然吸氣動力單元。實際上，基于傳統(tǒng)的原因，BMW M的工程師們早已把這一概念當(dāng)作了最理想的解決方案。他們一直熱衷于通過適當(dāng)提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高發(fā)動機(jī)的輸出功率和性能。然而在實際應(yīng)用中，高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)的概念在技術(shù)方面兇偶�高的要求，震}且桓齜淺Ｑ暇�的挑談Μ需要重毃特柄F晟頻慕餼齜槳浮�J10發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)8,250轉(zhuǎn)/分鐘，這種轉(zhuǎn)速性能此前一直都是純正賽車的專利。

　　公路上的一級方程式技術(shù)

　　具有這種品質(zhì)的新V10發(fā)動機(jī)把系列化生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的技術(shù)極限提高到了前所未有的標(biāo)準(zhǔn)。就作用在不同材料上的負(fù)載和作用力而言，可以用一個對比數(shù)據(jù)清楚地說明這意味著什么：轉(zhuǎn)速達(dá)到8,000轉(zhuǎn)/分鐘時，10個活塞中的每一個都要在一秒內(nèi)跑完約20米的距離。而當(dāng)BMW F1的轉(zhuǎn)速達(dá)到18,000 轉(zhuǎn)/分鐘時，每個活塞的每秒行程也不過是25米。但是，在賽車運(yùn)動中是無需特別考慮耐用性這個因素的，而BMW M的發(fā)動機(jī)則不同，它的使用壽命必須和車輛本身一樣長。同時還必須考慮不同的天氣變化、各種各樣交通狀況、以及典型的M駕駛風(fēng)格。

　　507馬力開創(chuàng)駕駛動力特性的全新境界

　　這款高轉(zhuǎn)速10缸發(fā)動機(jī)在7,750轉(zhuǎn)/分鐘時達(dá)到507馬力（373千瓦）的最大輸出功率。但相對于其輸出功率和性能來說，它仍是一款僅重240千克的輕質(zhì)發(fā)動機(jī)。而另一方面，就升輸出功率而言，它絕對是一個"重量級"選手，輕松地超過了每升100馬力的極限，它的比輸出功率甚至可以與賽車發(fā)動機(jī)相媲美。

　　只有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速能真正帶來動力和扭矩轉(zhuǎn)速6,100轉(zhuǎn)/分鐘時，發(fā)動機(jī)達(dá)到520牛頓米的最大扭矩。3,500轉(zhuǎn)/分鐘時扭矩就可以達(dá)到450牛頓米，并且在5,500轉(zhuǎn)/分鐘之前的寬廣范圍內(nèi)均可獲得最大扭矩的80%。

　　僅此一點(diǎn)，就足以讓BMW M6及其高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其競爭對手，因為，幾乎其它所有的高扭矩車型都是利用增加發(fā)動機(jī)排量和/或安裝渦輪增壓

　　裝置的方式實現(xiàn)。其它車型的另一個缺點(diǎn)在于，都不得不配備一個經(jīng)特別加固、因而非常笨重的傳動系統(tǒng)，以傳輸其高扭矩。這樣，被加速或減速的質(zhì)量和重量也必然會隨之增加。而采用高轉(zhuǎn)速概念的BMW緊湊型V10發(fā)動機(jī)則可以搭配一個輕得多的傳動系統(tǒng)、以及一個快得多的換檔機(jī)構(gòu)。

　　一位自行車運(yùn)動員騎車上坡的示例生動地說明了其中的原理：降低變速比后，騎車人需要更快地蹬踏板，但這樣做以后卻幾乎可以騎上每個陡坡。而如果保持原來的變速比，甚至換至更高檔，他就不得不用更大的力氣蹬車，甚至下車推行。所以假定兩個騎車人的力量和耐力完全相同，獲勝者始終都是那個能夠更快蹬車的選手。

　　10氣缸：來自賽車運(yùn)動的概念

　　10氣缸是高性能運(yùn)動發(fā)動機(jī)的最佳概念：這種發(fā)動機(jī)的尺寸、部件數(shù)量和排量都非常合適。每個氣缸的排量為500立方厘米，其尺寸經(jīng)由發(fā)動機(jī)專家們的最嚴(yán)格計算，非常精確。

　　無處不在的輕質(zhì)工程技術(shù)

　　重量經(jīng)過優(yōu)化的空心活塞采用耐高溫鋁合金制成，表面帶有鐵涂層，包括活塞銷和環(huán)在內(nèi)僅重481.7克。壓縮高度27.4 毫米，壓縮比12.0:1�；钊�由連接著主機(jī)油管的機(jī)油噴嘴冷卻。而梯形連桿長140.7毫米，重量也得到了優(yōu)化，采用斷裂技術(shù)制造，材質(zhì)為高強(qiáng)度鋼。這種設(shè)計有效地降低了發(fā)動機(jī)內(nèi)的擺動質(zhì)量，每個連桿都采用70MnVS4鍛造，包括軸瓦在內(nèi)僅重623克。

　　V10發(fā)動機(jī)的單體鋁質(zhì)氣缸蓋也是在BMW位于蘭茨胡特的鋁合金鑄造廠制造的。為了盡可能快地讓三元催化轉(zhuǎn)換器中的催化劑達(dá)到適合的溫度，氣缸蓋內(nèi)集成了空氣導(dǎo)管，用于進(jìn)行二次噴氣。另一個特點(diǎn)是BMW發(fā)動機(jī)每缸4氣門的典型配置，氣門由球形杯式挺桿通過液壓氣門間隙補(bǔ)償進(jìn)行控制。挺桿直徑僅為28毫米，重31克。而進(jìn)氣門直徑35毫米，排氣門直徑30.5毫米。

　　降低維護(hù)開支的特別創(chuàng)新

　　進(jìn)氣門是專為V10制造的。氣門桿的直徑被減少到僅有5毫米，絲毫不會阻礙進(jìn)氣管中的空氣流動。氣門間隙由液壓氣門間隙補(bǔ)償自動控制，有助于降低擁有成本。

　　發(fā)動機(jī)更強(qiáng)的動力也就意味著需要更有效地冷卻，特別是在燃燒室周圍。利用其橫流冷卻概念，V10發(fā)動機(jī)顯著降低了制冷系統(tǒng)中的壓力損失，確保了氣缸蓋中均勻的溫度分布，并降低了所有臨界點(diǎn)的峰值溫度。

　　每個氣缸的周圍都有適量的冷卻空氣平穩(wěn)流過，以提供一致的最佳制冷效果。為了實現(xiàn)這一效果，冷卻空氣從曲軸箱經(jīng)過發(fā)動機(jī)的出氣側(cè)，經(jīng)過氣缸蓋和進(jìn)氣側(cè)的集流帶流至節(jié)溫器或冷卻器。

　　10個電子控制的獨(dú)立節(jié)氣門

　　再次反映了賽車運(yùn)動的極高標(biāo)準(zhǔn)，10個氣缸中的每一個都帶有自己的節(jié)氣門，每列氣缸都由一個獨(dú)立的調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。盡管這種系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上極為精密、復(fù)雜，但這是發(fā)動機(jī)獲得理想自發(fā)響應(yīng)的最佳解決方案。為了能讓發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時具有靈敏的響應(yīng)，同時在需要時可以盡可能快地生成動力，以實現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)的動感性能，節(jié)氣門通過兩個非接觸式霍爾電位器以200次/秒的速度掃描和評估油門踏板的位置進(jìn)行控制。

　　發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)通過兩個調(diào)節(jié)器控制10個獨(dú)立節(jié)氣門的位置，對運(yùn)轉(zhuǎn)條件的各種變化做出精確的反應(yīng)。當(dāng)然，不言而喻，所有這些都是在極短的時間里發(fā)生的，節(jié)氣門只需120毫秒的時間就可以完全打開，這基本相當(dāng)于一位普通駕駛員踩下油門踏板的時間。

　　帶給駕駛者的好處就是極佳的發(fā)動機(jī)響應(yīng)，令車輛的操控極為"靈動、敏捷"，沒有一絲延遲，而且駕駛者可以精確地控制所需的發(fā)動機(jī)動力。同時，節(jié)氣門的電子控制使從超速到部分負(fù)載的過程非常平穩(wěn)和協(xié)調(diào)，反之亦然。

　　V10發(fā)動機(jī)通過延伸到兩個進(jìn)氣腔中的10個氣流經(jīng)過優(yōu)化的進(jìn)氣喇叭口吸入所需的空氣。進(jìn)氣腔與喇叭口都采用了含30%玻璃纖維的輕質(zhì)復(fù)合材料制成。

　　不銹鋼雙腔排氣系統(tǒng)

　　對于M6發(fā)動機(jī)的最大輸出功率和動力性能來說，排氣與進(jìn)氣同樣重要。因此BMW M的工程師與和專家們觀點(diǎn)是：必須而且只能提供最好的排氣系統(tǒng)。

　　兩根5合1不銹鋼排氣歧管通過精密的計算機(jī)處理得到了優(yōu)化，具有完全相同的工作長度。而為了精確地確保合適的排氣管直徑，不銹鋼排氣管采用無接縫的一體化制造，內(nèi)部高壓成型工藝，生產(chǎn)壓力高達(dá)800巴。而最后但也同樣重要的是，排氣歧管的管壁只有0.8毫米厚：再次顯示了BMW M工程師們對這一發(fā)動機(jī)杰作的每個細(xì)節(jié)的關(guān)注和努力。

　　舉世無雙的發(fā)動機(jī)控制單元

　　MS S65發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)是V10出色的性能和排放管理的關(guān)鍵。它一方面確保了發(fā)動機(jī)所有功能和車輛控制系統(tǒng)的最佳協(xié)調(diào)，另一方面，與SMG變速箱的配合也非常好。

　　該發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)的量產(chǎn)發(fā)動機(jī)技術(shù)中是相當(dāng)獨(dú)特的：這套發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)中的元件超過了1,000個，這種集成度在目前可謂絕無僅有。而且無論是硬件還是軟件，以及系統(tǒng)的具體功能，都是由BMW M自主開發(fā)的。

　　具有豐富附加功能的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)

　　電子節(jié)氣門控制基于一個全面的輸出功率和扭矩管理系統(tǒng)：油門踏板上的電位器測量駕駛者對動力和性能的要求，并隨時將此信號轉(zhuǎn)化為所需的扭矩和功率。然后，管理系統(tǒng)還要根據(jù)空調(diào)壓縮機(jī)或發(fā)電機(jī)等輔助和附加設(shè)備的情況，對扭矩和輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，系統(tǒng)還將對怠速控制、廢氣管理和爆震控制等功能與DSC動態(tài)穩(wěn)定控制以及EDFM發(fā)動機(jī)牽引力管理所需的最大和最小功率進(jìn)行協(xié)調(diào)和比較。這樣得出的最佳功率和扭矩就在發(fā)動機(jī)里確定下來，其中的焦點(diǎn)就是當(dāng)前的點(diǎn)火角度。最后但也同樣重要的是，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)還執(zhí)行了大量的附加車載故障診斷功能和管理診斷功能，還有附加運(yùn)行功能，以及對外圍裝置的有效管理。

　　發(fā)動機(jī)管理的一個新亮點(diǎn)：離子電流技術(shù)

　　可以及時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)爆震、缺火和燃燒不良風(fēng)險的離子電流技術(shù)是該發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的一個新亮點(diǎn)。"爆震"指氣缸中燃料意外自點(diǎn)火的現(xiàn)象。為了保證沒有氣缸會達(dá)到或超過爆震極限，不帶爆震控制的發(fā)動機(jī)的壓縮比通常都比較低，點(diǎn)火點(diǎn)也比較遲。然而，這個與爆震極限之間的"安全"距離也就意味著對于燃油經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動機(jī)輸出功率和扭矩的犧牲。

　　而主動爆震控制可以使發(fā)動機(jī)達(dá)到其最佳的點(diǎn)火點(diǎn)，對爆震進(jìn)行全面監(jiān)控和限制，保護(hù)發(fā)動機(jī)不受損壞。結(jié)果非常明顯，那就是可以行駛中實現(xiàn)最高的燃燒效率。

　　傳統(tǒng)的爆震控制技術(shù)中，爆震信號是從安裝在氣缸外的缸體聲音傳感器那里收到的。而在BMW M車款上，每一對氣缸都配有一個傳感器。盡管這種精密、先進(jìn)的控制技術(shù)已經(jīng)非常完善了，然而對于新款V10這樣的多缸高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)來說，仍然不足以可靠地探測出發(fā)動機(jī)的爆震風(fēng)險。發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速決定了只有確保高標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控精度，才能獲得最佳的燃燒質(zhì)量，而燃燒質(zhì)量則是影響部件壽命以及排放質(zhì)量的重要因素。因此，為了進(jìn)一步提供監(jiān)控精度，BMW M引入了這種被稱為離子電流管理的新技術(shù)。

　　具有附加控制功能的火花塞

　　利用這種技術(shù)，發(fā)動機(jī)通過每個氣缸中的火花塞，不僅可以探測和控制爆震的風(fēng)險，而且可以監(jiān)控點(diǎn)火過程，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)點(diǎn)火不良的趨勢。換句話說，

　　火花塞既是監(jiān)控燃燒過程的傳感器，也是點(diǎn)火啟動器。這項新技術(shù)與安裝在燃燒室之外的傳統(tǒng)爆震及點(diǎn)火傳感器不同：其離子電流測量是在燃燒室之內(nèi)進(jìn)行的，火花塞本身就是傳感器。