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。

- N54/N55的“退休”另有隐情？

　　要想深入认知B58发动机，最好的方法是先去了解一下它的前辈，这样我们才能明白在一些具体细节上，B58为何会采取那样的设计方案。

　　N52高功率版发动机在美国市场短暂的一年生命之后，宝马重拳出击，推出了双涡轮增压的N54。这是一款革命性的发动机，除了它优异的“双300”输出（马力、扭矩都是“300”，美国市场用的扭矩采取英制单位lb-ft，300lb-ft相当于407N·m），它采取的两个涡轮增压器，把以往增压发动机“涡轮延迟”这个弊病在很大程度上掩盖掉，因此实际开上去给人一种小型自吸V8发动机的感觉，这是别的竞争对手所望尘莫及的。

　　虽说当年N54发动机以这种近乎铺天盖地的优势夺得了很多荣誉，但因为它是宝马在特殊情况下“加急”推出的，通过和后继的N55进行交叉对比就能发现一些仓促的痕迹：

　　第一类，属于“因为是第一次这样干，不知道耐用性如何，所以采取过量设计”的情形，比如说N54的曲轴采取锻造的设计，强度高但是成本也高。

　　第二类，属于“因为猛料太多工期太紧，为了控制进度和成本，只好采取一些妥协”，比如说N54/N55的缸套都采用最传统和便宜的铸铁，而不是宝马其它同期发动机上的高硅铝缸套。

　　第三类，属于“一时大意没考虑周全”。最著名的例子就是N54上高压油泵（HPFP）缺陷的问题。这个事件曾经闹得很大。作为弥补，宝马在美国市场为涉及的车辆提供10年或12万英里的保修。

　　N54推出三年之后，宝马发布了它的“改进版”N55，首先应用在2010款5系GT 535i上。N55可以说是N54经过几年市场应用，宝马根据实战经验作出的调整和改进。比如说，N54的锻造衢州待遇过高，所以N55上改回用铸造的形式；铸铁缸套没对使用造成影响并且成本低，予以保留；高压油泵经过历次改进，问题已经不大；N54上用的压电式喷油器也被证明成本过高而没有必要，所以N55改而用螺线管喷油器。除此之外，N55加进了N54所没有的valvetronic技术、用一个双涡管的增压器取代原先的两个独立增压器。在当时，N55拥有了宝马几乎所有最新的发动机技术。

　　N55名义上虽然拥有更多新技术和新改进，但是在爱好者圈子里面一直都有这样的看法：N55的输出实际上略差于N54。曾经有一家媒体做过功率机实测，的确显示出N55在高转区域的输出、还有峰值轮上功率都比不过N54。这里请注意，虽然宝马标称N54和N55发动机都是300马力，这并非意味着它们恰好一定是300马力。美国的法律规定你不可以多报，但是允许你少报。因此宝马的涡轮增压机器厂方标称有时候是保守数值。

　　尽管N55是一台很优秀的发动机，但自2015年开始它逐渐受到同级竞争者的威胁，它们共同的特点就是输出都是350马力左右。比如说奔驰C 450 AMG，362马力；奥迪新S4，354马力；捷豹xe3.0，340马力。搭载N55的335i以区区300马力去竞争显得力不从心。

　　这里，宝马并非是不想提升N55发动机的输出，而是N55在一些基础层面上的架构使得它并不适合承受太大的增压和输出，在下面的章节我会详细解释。因此这就是宝马这次要推出全新设计的B58发动机的缘由。

● 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。

● 各项细节

　　这里要谈到的细节，其意义和影响不如前面提到的两点深远和基础。一款好的发动机，大方向固然重要，但它的成功也依赖于各项细节的实施。下面我们来看看宝马的工程师是如何在各个方面上去完善这台B58发动机。

- 做一只“恒温动物”靠什么？

　　从前面的分析我们得知，封闭式水道缸体、水冷式中冷对发动机的冷却系统提出了相比N54/55发动机更高的冷却要求。因此在B58身上宝马特地增设了一个热管理单元，由皮带通过曲轴驱动；该单元里面有一个电控旋转阀门来控制冷却液流量。

　　曲轴驱动的冷却液泵虽然解决了N54/55发动机纯粹靠电动泵所带来的耐用性隐患，但同时也带来一个问题：涡轮在停发动机之后如何冷却？因此，宝马为B58的涡轮单独配备了一个电动冷却液泵。

- 完美的重量分配背后的代价？

　　假如您留意N54/55发动机会发现它的各种外围设施：正时链、油滤及其散热器、空调压缩机、发电机等等，全部都聚到了发动机的前头，因此这两款发动机自身的重心也是比较靠前的。宝马应该是最不遗余力追求车辆前后重量分配的车厂之一了，因此它不单止在车体结构布局上下手，这回它还甚至在B58自身的重心上作文章。

　　空调压缩机、发电机这些因为需要皮带驱动，所以也只能放在前头。但是其它的零部件，可以统统挪到发动机后方去！因此在B58上面，油滤和它的散热器、还有包括VANOS可变气门的所有正时部件，全部挪到了发动机的尾部，发动机重心位置得到优化。

　　这同时也带来副作用：日常维护很不方便。油滤的情况还不太糟糕，从下图可以看到虽然油滤盖子的位置隐蔽，并且周旋的空间比较狭窄，但假如采用合适的工具，更换滤芯还不算困难，当然其操作难度肯定不会像在N54/55上那样低。

　　VANOS正时调节系统假如需要维修那就惨了。B58上这套系统处于发动机的正后方，紧贴着乘员舱的防火墙。因此要动正时系统，必须把整台发动机从车子里面拆出来。这可是个大工程，维修费用估计不低。

　　另外，由于正时链在后头，离乘员舱很近，而正时链运作的时候会有明显噪音，因此宝马在B58的后上方套了一块隔音海绵物质。这块海绵状物体在发动机舱各个缝隙里面卡得很紧。在维护发动机后头部件时（比如说最靠里的那一个火花塞）假如把它扯开了，很难把它塞回到原来的位置上去。这样是否会影响原厂的隔音效果就不得而知了。

　　上面讨论的维护上的麻烦，对于买340i新车的消费者是不需要担心的。因为美国市场宝马新车有原厂4年的保修。但假如过了保修期并且您不想卖掉它呢？那您只好保佑这台发动机的VANOS系统不要出问题啦。

- 如何“呼吸”得更好？

　　VANOS系统管气门正时；而气门升程上的调节，宝马在B58也用上了看家本领之一：Valvetronic。N55上用的Valvetronic属于第三代，B58上是第四代。两代系统之间没有本质上的差异，B58上这个最大的改动就是把调节电机从缸盖里面（N55的设计）移到了外头，位于B58发动机最前头的右上方。这个改动的好处是减少了安装空间，降低了B58发动机的整体高度。

　　尽管Valvetronic通过调节气门升程来等效实现了节气门的作用，理论上B58并不需要节气门；但是跟其它也采用了Valvetronic的发动机类似，宝马仍然为B58配备了一个额外的节气门，位置就在稳压舱/中冷的进气入口处。这样做有多个目的，比如说：1.在发动机负载有突变的情形下，Valvetronic机制并不一定能在瞬间满足进气调节的需求，因此需要有节气门来协助稳定发动机的运行；2.B58需要这个节气门来提供一定的内部真空，辅助油气管道系统的通风；3.万一Valvetronic系统失灵，这个节气门起到了冗余备份的保障作用。

- 喷油如何更高效？

　　理论上来讲螺线管喷油的在反映灵敏度、控制自由度等方面都不如压电式的好。您或许会觉得宝马这是为了节省成本，但对于美国市场来讲其实用或者不用效果都是一样的：采用压电式喷油器的目的是为了实现燃料分层燃烧（所谓的“稀燃”），但很可惜美国的汽油含硫量太高，搞不了稀燃，因此就算B58用上了压电喷油器也无济于事。

- 增压器也进化

　　B58发动机采用了一个比N55稍大一些的涡轮增压器，仍然是双涡管类型。跟N55上面的涡轮增压器相比，B58的增压器涡轮的直径增加了6%，压气机叶轮的直径增加了10%，从而最大增压压强提高了20%。

　　下面这张是宝马公布的B58/N55输出对比图来，从5000转之后B58输出功率出现了一个像刀削式平整的平台。这要么就是宝马在ecu控制程序逻辑上面故意做出来的效果，要么就是宝马比较谦虚，在宣传图上把5000转之后那段的输出画成是平的。

　　因为对于内燃机来讲，假如不刻意分段控制输出的话，发动机功率曲线应该是会像图中N55那样的一个拱形的平滑曲线，而不可能是图中B58那种出现棱角的折线。这从另一角度暗示了B58的实际能力肯定比目前的320马力要高不少。跟N55相比，B58的电子化程度明显高一些。在涡轮增压器这方面：它的旁通阀门采取了电动控制的方式，控制速度和精准度都更好。

　　但是涡轮工作起来的温度极高，并且高热是电子设备的天敌之一。由于控制B58旁通阀的这个电机离涡论距离很近，所以尽管在官方资料里没有提及，在340i上我们可以看到，宝马用热屏蔽金属片把这个电机围了一圈。至于这些电子部件在发动机舱里高热环境下的长期耐用性如何，现在我们暂时无法得知。

　　宝马习惯把发动机电子控制单元（ecu）放在发动机舱里面。比如说N55的ecu安装在进气稳压舱的下方，通过进气气流来冷却；对于B58，它的ecu位置挪动了一下，放到了驾驶员侧前悬架支柱塔旁边，因此它的冷却只能通过吹进发动机舱的空气来实现。

　　B58的ecu、还有它的各个接线口是直接裸露的，这块区域上面只有一个塑料盖子象征性地遮挡一下而已，所以防水、防潮、防尘方面宝马是否有充足考虑，我这里也得打个问号。