硬核解析：Supra A90 & Z4的「B58引擎」怎么改（上）

发布时间：2021-06-12 07:42:49来源：CLauto酷乐汽车

这篇硬核文章是酷乐蟹爪严谨细致的解析

建议对B58、Supra、Z4有兴趣或者拥有车主仔细阅读

很多玩家都喜欢长在车间里看着工程师或技师施工。

在众多改装维修项目中，引擎重组可能是耗时最长的几个之一了。如何能在看到一具拆开的引擎时，说出每个部件的名字和功能呢？今天就来一起看看吧。

希望在磁场和线圈统一天下前，我们还能再多玩几台内燃机，共勉。

在这个系列文中，我们以宝马B58引擎为例，来仔细看看这款现代化引擎的结构和设计思路。不同车型、不同市场地的B58可能会存在的一些差异，但也不会相差太多。

其它品牌型号的引擎，只要是汽油引擎，其主要部件的名称、形状和功能也都是大同小异的。所以本文适合于要改B58的玩家，也适合想快速了解引擎结构的初阶车友。内容有官方描述，也有酷乐的讲解。

先来看引擎代号。

B58的引擎号位于引擎前方的中缸体上部，打开引擎盖，很容易就能看到。以图中的为例，代号含以为：

“B”是B系列

“5”是直线6缸

“8”是汽油序列的涡轮直喷机

“B”是纵置汽油机

“30”是3.0L的Displacement

“M”是中等动力性

“0”是新开发版本

“41612”是生产序号

关于各种量产装车版本B58引擎的基础数据和各种概念就不多介绍了。

简单来说，直线6缸布局、Displacement（排量）2998cc、缸径82mm、活塞行程94.6mm、压缩比11.0、原厂动力号称320hp@5200-6500rpm450Nm@>1350rpm左右。

此处值得说明的是

1活塞全行程所覆盖的空间（Displacement）是2998cm³，但实际排出或吸入的气量，并非标准条件下的2998cc。所以“排量”这个词，可能只是中文的习惯说法，属于历史遗留问题。

2对于涡轮引擎来说，实际马力及扭矩的极限及特性都会随排放标准、温度、汽油等因素有较大波动。不同品牌、不同市场地、甚至同品牌不同车型的实验室数据、实车数据和宣传数据之间也可能存在不小的差异。再考虑到很多品牌在量产中的配件品质和组装精度问题。不建议仅以公布的峰值数据及转速范围作为评判标准。仅供云评测。

实线为B58B30M0引擎数据，虚线为N55B30M0数据。从官方数据中可用看出，在真正实用的转速范围内，B58B30M0扭矩全面超越前代N55B30M0。

B58B30M0在5000rpm以上马力平台可能是工程师考虑到和变速箱、附件等其它部件的搭配以及寿命等问题，有意为之。

图中的部件常被称为“引擎本体”，也就是Enginehousing。和其它引擎一样，B58也是分为了上下5层。

1为气门室盖（Cylinderheadcover）

2为气门室或称缸盖（Cylinderhead）

3为缸垫（Cylinderheadgasket）

、4为正时链条壳（Chaincasecover）

5为缸体或称中缸（Crankcase）

6为机油底壳（Oilsump）

通常来说，工程师为了减重会设计出树脂材质的气门室盖和铝合金质的机油底壳。缸盖和缸体的主体部分则可能会考虑到重量、强度、生产成本等因素使用铸铁的或铝合金质的。

相比于N55来说，B58气门室盖上外挂了汽油泵，配气部分的外壳也由螺栓改为了卡销连接。好在，宝马为这个卡销又开发出了专用工具。

8为低压油管（Lowpressureline），接收从车尾汽油箱供来的汽油

6为高压汽油泵（Highpressurepump），用来提高并调节油压

4为高压供油管（Highpressureline）

5为两段式油轨（Directrail），每段供3个缸

1为油压传感器（Pressuresensor）

2为凸轮轴角度传感器（camshaftsensor）

3为曲轴箱通风管口（crankcaseventilation）

7为正时配气部件的外壳

此处值得说明的是

1控制油压一方面是为了减少汽油中的微小空气泡，另一方面是为了根据ECU中标定的目标油压控制好所需实际执行油压，以便和喷油脉冲（开始时刻、结束时刻）配合好，控制好缸内的实际执行空燃比。

2有些品牌的宣传中所说的“xxbar高压喷油，更省油、动力更大”介绍，说的是系统所能达到的最大油压，或者说是在ECU中标定出最大目标油压。引擎实际执行的喷油压力是随负载、转速、涡轮压力等很多数据实时变化的，并非始终保持在xxbar的最大油压上。

3某些时刻，油轨内远、近段的油压可能存在差异，进而导致实际执行出的空燃比和ECU给出的目标空燃比之间存在差异。所以油轨不宜过长。B58不等长的两段高压油管，也可能会导致两段油轨内的压力不一致，进而导致空燃比问题。

如果你从数据流Log中发现某个缸的爆震情况总是明显比其它缸严重的话，有可能是因为油压导致的，可以仔细看看喷油情况。

图为气门室盖的背面，橙色部分为密封胶圈（内侧）

1为连接正时配气部件的位置

2为高压油泵的位置

5为油气分离盒，在中小负载时使用

3为油气分离盒，在高负载时使用

B58的两个油气分离盒是根据转速及负载来工作的。其作用主要是让机油系统中的燃烧废气及可燃汽分离出来，引入进气管路，再次参与燃烧，机油则流回机油系统中。

排除了这些气（汽）体后，机油系统的压力得以降低并稳定、机油的性能得到了恢复、引擎及机油的寿命也得以延长。

图文B58的气门室主体

2为进气侧凸轮轴瓦盖（Intakecamshaftaxialbearing）

4为排气侧凸轮轴瓦盖（Exhaustcamshaftaxialbearing）

5为排气口（Exhaustport）

3为高压油泵位置

材质为AlSi7MgCU0.5、每缸4气门。其横向（cross-flow）液冷系统的流向为：冷却液从温度较高的排气侧流入气门室，再从温度较低的进气侧流出气门室。

这样设计的目的主要是为了更好的降低气门室的温度，并让冷却液压的损失更小一些。

图为气门室上的温度传感器，位于排气侧的1缸附近，检测范围是-40°C到150°C。其作用是和水温传感器共同作为引擎基础温度的数据源。

图为中缸部分

6为冷却液出口

1为冷却液进口

2为6个缸筒

3为中缸内部的冷却液管路口（Coolantduct）

4为排气侧机油管路口（Exhaustsideengineoilduct）

4为进气侧机油管路口（Intakesideengineoilduct）

材质为AlSi7MgCU0.5、封闭式水道、电弧喷涂缸壁（Cylinderwall）、减重设计。

电弧喷涂是缸壁处理的一种方式。将某种厂家不愿公布的材料高温熔化后，以高压喷射到原始或经过预处理的缸壁上，形成0.3mm厚的涂层。

相比于中缸主体的材料来说，这个涂层的特点主要是低摩擦系数、高耐磨性、高导热性。

降低摩擦系数的目的主要是减少运行内耗、降低发热量、较小磨损。高耐磨性的作用主要是提高缸壁的寿命。高导热性的优势主要是让工程师可以在考虑动力、油耗、寿命等方面时，有更高的自由度。

减重是这个中缸的一大特色，从图中可以看出，减重主要是从中缸的侧面减去了些厚度，并设计了一些加强条以保持一些强度。

此处值得说明的是

1如果想要把开放式水道的中缸改为封闭式水道的话，需要仔细考虑好填充材料的热涨系数和安装间隙。否则可能会导致缸筒圆度、锥度等耐久性问题，也可能导致缸壁碎裂等突发问题。

2使用特殊技术处理的缸壁，是不允许扩缸、镗缸的。在我们对缸壁进行镗磨时，肯定会部分或全部磨损掉0.xmm厚的这个处理层的。失去了这个处理层后，缸壁上新露出材料的摩擦系数、耐热性、导热性等指标和原厂处理层会有较大的区别。即使不考虑摩擦损耗的寿命，其表面温度也可能会偏高很多，进而导致严重爆震、油膜断裂等情况的高频率出现。

B58的机油底壳为铸铝的

1为主轴颈（Mainbearing）

3为连杆颈（Rodbearingjournal）

4为支撑颈（Guidebearing）

2为配重块（Counterweight）

5为正时链条驱动齿

6为引擎的动力输出接口

曲轴是锻造的，集成了正时链条轮和机油泵。

1为活塞（Piston）

3为活塞销（Wristpin）

2为做功时活塞向下传递压力的作用面

4为做功时活塞销向下传递压力的作用面

6为连杆和活塞销的接触面

7常称为“连杆小头”（Smallconnectingrodbore）

9为连接瓦盖（rodbearingcap）和连杆主体的螺栓

10为连杆和曲轴之间的瓦

11也是连杆和曲轴之间的瓦，带有储油涂层

8常称为“连杆大头”（Largeconnectingrodbore）

B58的连杆（Rod）也是锻造的，比B48更粗壮一些。

图为11处的轴瓦涂层

4为轴瓦的金属本体部分

3为涂层

2为机油膜

将3涂层放大了看，又可分为3层

7为固体润滑层

6为硬度较大的颗粒层

5为聚酰胺-酰亚胺储油层

为了适应整车的自动启停功能，让引擎在启动初期运行的更平顺、磨损更小，很多型号的引擎都会在轴瓦处设计机油储油。

在启动初期的一小段时间内，机油泵刚刚启动，轴瓦处的机油供应并不好，容易出现金属和金属直接接触的情况。

加工出合适的凹槽、微凹线等结构或喷涂上特殊材料的涂层后，熄火状态下会有部分机油留存在轴瓦处，不再下沉流出。

考虑到做功时的力流分布，工程师只在B58的上半轴瓦上使用了储油涂层技术。

此处值得说明的是

轴瓦和轴瓦盖是需要配对的，所以在拆解时，需要记住哪个瓦和哪个瓦盖和哪个连杆主体是一组的。安装时也应按组安装。如果某一个部件损坏了，需要整组更换，不应只换部分部件。

比如在拆装过程中，如果忘记了哪两个瓦片是从同一个连杆上拆下的，就应该更换这台引擎的全部瓦片。对于B58这种有特殊涂层处理的瓦片，不宜再对其进行加工打磨等后期处理了，更换时也建议使用原厂配件。

如果你的连杆存在润滑不足的问题，可以考虑通过开储油槽、压入黄铜套等方式提高其润滑性能，但应注意结构强度、材料强度及材料配合等问题。改高扭矩高转速时，自己做的这些加工也许会出问题，但也值得试试。

多准备些配件和预算，实践出真知。

1为活塞顶（Pistoncrown）

2为避阀坑（Valverelief）

3为上环，常称为气环

4为中环

5为下环，常称为油环（Oilscraperring）

9为火力岸（Fireland）

8为环岸（Ringbar）

6为活塞销（Wristpin）

7为活塞裙（Pistonskirt）

在活塞销的两端，还分别有一个用以防止活塞销滑出的卡环。

有些引擎的活塞下部，会有机油通道。活塞下方的机油喷嘴向上喷射机油，机油进入机油通道的进口后再从出口流出，籍此对活塞进行散热。

活塞的安装是区分方向的，即使活塞顶是平面或对称（不需躲避气门）的话，也应该注意安装方向。否则可能会有散热机油无法进入机油通道的问题。

B58的正时系统有两根链条

7为上链条（Uppertimingchain）

4为上链条的导轨（Upperguiderail）

5为连接在进气凸轮轴上的正时轮（Intakecamshaftsprocket）

6为连接在排气凸轮轴上的正时轮（Exhaustcamshaftsprocket）

8为上链条的张紧器（Chaintensioner）及导轨

3为中间轴（Intermediateshaftpinion）

2为下链条（Lowertimingchain）

1为下链条的导轨（Lowerguiderail）

9为下链条的张紧器及导轨

10为曲轴后部的动力输出接口，连接变速箱

11为机油泵链条（Oilpumpchain）

12为机油泵上的齿轮（Oilpumppinion）

对于机械式机油泵来说，如果在外挂油冷散热器后出现管路复杂度增加、油压过低的问题的话，可以考虑通过减小12（或10）齿轮齿数的方法来提高机油泵的供油能力。

如果想要大幅提高引擎转速的话，也应该考虑好机油泵能否适应这种高转速、油压是否可能出现问题。需要的话，也可以通过增加12（或10）齿轮齿数的方法来降低机油泵的转速及系统油压。

A为排气侧凸轮轴

B为进气侧凸轮轴

1为接入高压油泵驱动系统的凸轮

2、7为由正时链条驱动的齿

4、5为调节正时的电磁阀

3、6为正时调节机构

B58的VANOS正时系统对引擎的贡献主要是让中低转速及高转速的动力性更加平衡、让废气再循环系统（EGR）的效率更高、冷启动后更快的让引擎热起来。

未完待续......

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