寶馬是豪華品牌中第一個使用三缸增壓直噴發動機的品牌，而且在巨大的争議中并未退縮，其不遺餘力的将代号為B38的1.5T三缸增壓直噴發動機推廣到寶馬所有的橫置和縱置平台車型。

包括1系、2系運動旅行車、2系跑車、3系、MINI等車型，甚至作為寶馬電動跑車i8的動力。我們今天來看看寶馬的1.5T三缸發動機究竟如何。

B38在寶馬橫置UKL車型平台上的應用-MINI

B38在寶馬傳統縱置平台上的應用-進口1系兩廂

寶馬B38發動機

一、 寶馬為何要推出1.5T三缸發動機

寶馬從2014年開始逐步推出1.5T三缸發動機B38來代替原來的N16 1.6L四缸增壓直噴發動機。

作為豪華品牌這一決定讓大家倍感差異，其實寶馬是經過深思熟慮的，我們來看看寶馬推出三缸發動機究竟有哪些考慮：

1. 模塊化發動機開發策略

寶馬的B38 1.5T三缸發動機不是一個獨立的産品，而是寶馬全新模塊化發動機平台的一員。

這一全新的模塊化發動機平台包括B58/B48/B38三大機型，也就是3.0T直列6缸B58，2.0T直列4缸并8，1.5T三缸B38。

大家可以簡單的理解發動機的核心的結構尺寸、燃燒系統和高壓噴射系統共用一個方案，隻是通過調整汽缸數量來實現排量的調整，就像搭積木一樣。

對每一個汽缸來講都是0.5L排量，缸徑行程，燃燒室以及核心結構尺寸都一樣。這種策略可以大大的減少發動機核心燃燒系統的開發，對後面的動力性，經濟性，排放等開發也會帶來好處，這樣可以大大的縮短開發周期，降低開發費用。

同時由于主要單缸的結構尺寸一樣，也很方便發動機生産線的共線生産，對于降低制造投資也有好處。寶馬将這一模塊化開發策略的優勢總結為：更高效，更靈活，低成本。

寶馬模塊化發動機開發策略

寶馬B系列發動機代号

另外說一下，其實寶馬的模塊化不僅是在汽油機平台上，甚至汽油機和柴油機之間也考慮了模塊化。

兩者之間主要結構尺寸保持一緻，甚至可以共享60%的零部件，這樣可以非常方便的實現汽油機和柴油機的共線生産，從而減少制造投資，靈活的滿足市場不斷變化的需求。

寶馬汽油機和柴油機的模塊化設計

2.滿足發動機未來電氣化的需求

寶馬選擇三缸機的另外一個原因是對未來發動機電氣化的考慮，因為相比同樣排量的四缸發動，三缸機尺寸非常較短。

這對于橫置平台發動機的混合動力非常重要，因為這樣發動機所占用的橫向空間就變小了，可以為混合動力電機的布置留下更多的空間。

寶馬認為未來的發動機必須是充分考慮電氣化需求的，因此三缸機作為混合動力發動機來使用就非常合适了。

寶馬其實在i8車型上已經驗證了B38 1.5T三缸發動機在混動布置上的優勢，在後續寶馬推出的橫置PHEV車型上将廣泛的使用B38三缸發動機。

寶馬i8在後軸上橫置布置的B38發動機和混合動力電機

寶馬橫置前驅平台采用的B38發動機PHEV混合動力方案

二、 B38發動機上采用的新技術：

寶馬的B38 1.5T三缸發動機分為高功率和低功率版本，低功率版本就是我們在國産的1系三廂轎車和2系運動旅行車以及X1上看到的100kW的版本。

而高功率版本性能可以達到170Kw，可以說是非常強勁，目前隻在寶馬i8跑車上使用，兩者從技術上看還是存在一些差别的，我們來分别介紹一下。

B38發動機高功率和低功率版本的性能曲線

（一） 低功率版本B38的技術特征

B38低功率版本發動機

1、 全鋁發動機設計

寶馬一向非常重視發動機的輕量化，很早就開始采用了全鋁發動機的設計，B38也不例外，采用了全鋁設計。

說是全鋁設計，其實主要是指缸體、缸蓋、發動機油底殼采用了鋁合金材質。B38的氣缸罩蓋采用了更輕的塑料材質，這也是目前發動機設計的發展趨勢。

2、帶水套的鋁合金增壓器蝸殼

在低功率版本的B38發動機上，寶馬采用了一種非常特殊的增壓器設計，也就是采用了帶水套的鋁合金的增壓器蝸殼。

我們知道一般蝸殼材料要用到高鎳合金，因為渦前排溫很高，能夠達到950℃甚至更高。

一般的材料無法耐受如此高的溫度，必須要用到高鎳合金，而高鎳合金的成本很高。

寶馬另辟蹊徑，采用了便宜的鋁合金來隻做渦輪機殼體，并在鋁合金蝸殼上設計了水套來對付排氣高溫，這樣可以在降低成本的同時實現輕量化。

但是這個設計有一個很大的限制，就是排氣溫度不能太高，目前寶馬鋁合金增壓器蝸殼的溫度限制是850℃，這比一般增壓器能夠達到的950℃的耐受溫度要低不少。

因此也限制了發動機的最大功率，這是低功率版本B38功率隻有100kW的一個重要原因。

紅色為渦輪機排氣流動方向，藍色為壓氣機進氣流動方向

B38通過發動機缸蓋水套來冷卻鋁合金蝸殼

3、中置噴油器的燃燒系統

為了滿足歐6排放标準，寶馬重新優化了燃燒系統和港内直噴系統設計。在B系列模塊化發動機上選擇了82mm缸徑比上一代84mm的缸徑減小了2mm，主要目的是為了獲得更大的沖程從而提高低速性能和油耗。

另外，結合82mm缸徑重新設計了氣道和活塞頂。強化了缸内氣體流動并重新設計了直噴噴油器的噴射油束和火花塞位置，避免噴油造成活塞頂和缸孔的濕壁效應從而引起機油稀釋，同時優化了燃燒的穩定性，減小了爆震傾向。這使得發動機的壓縮比可以達到11，從而獲得更高的發動機熱效率。

新的燃燒系統可以滿足全球最嚴格的排放法規。同時，和上一代N系列發動機相比在發動機的大部分運行工況帶來超過5%的油耗改善。

小缸徑長沖程的設計

活塞頂設計和火花塞位置和上一代N系列發動機的區别

噴油器的噴射油束設計和上一代N系列的區别

4、 平衡軸

為了平衡三缸發動機的振動，寶馬為B38發動機專門專門開發了一套平衡軸系統，這套平衡軸由曲軸前端的齒輪驅動。

在驅動結構上和4缸的雙平衡軸相同，隻不過三缸發動機的平衡軸轉速是和曲軸轉速相等的（4缸機平衡軸轉速是曲軸轉速的2倍），所以驅動齒輪的速比不同。

5、缸孔LDS塗層

寶馬在B38發動機的缸孔上采用了其最先進的電弧絲噴塗工藝LDS（德語Lichtbogendrahtspritzen）。

基本原理是使用雙金屬電弧噴塗在鋁缸體缸孔内表面噴塗一種極薄的（0.3mm）鐵碳合金塗層，用來代替原來比較笨重的鐵缸套。這樣有三個好處：減小摩擦，減輕重量，改善散熱。

後端驅動的鍊傳動系統

寶馬B38把正時鍊條系統布置在了發動機後端，而不像一般發動機的鍊傳動都是在發動機前端的。

這種放在曲軸後端的設計對降低鍊傳動系統的振動和噪聲非常有利。而且，可以進一步減少發動機前端的空間占用，有利于發動機在機艙的布置。寶馬B系列發動機全系都是采用的鍊條後端布置的設計。

6、 Valvetronic和Double-VANOS技術

Valvetronic連續可變氣門升程一直是寶馬引以為傲的标志性技術，加入了進排氣連續可變氣門正時Double-VANO以後可以實現連續的氣門正時和升程的無極調節。

這樣可以大大的降低了發動機部分負荷的泵氣損失，從而改善油耗。同時還可以兼顧高速性能，實現高的功率的扭矩。

Valvetronic連續氣門可變升程

Double-VANOS進排氣可變氣門正時

連續可變氣門升程機構在上一代N系列發動機上已經采用，寶馬B系列發動機對該機構進行了改進，主要是降低了結構高度，從而使發動機整體高度降低，有利于發動機在機艙中的布置。

B系列發動機和N系列發動機Valvetronic系統的區别

（二）高功率B38的技術特征

寶馬在i8車型上使用的高功率B38發動機采用了更多的技術來适應高功率，高動态響應和低噪聲的開發要求。我們一起看看有哪些新技術：

在寶馬i8上使用的高功率B38發動機

1、 進氣管集成水冷中冷器

高功率版本的B38采用了進氣管集成的水冷中冷器設計，而普通低功率版本還是采用的傳統的空氣冷卻的中冷器。

這種設計可以縮短中冷器管路，同時由于采用水冷中冷器，所以比普通的空氣冷卻中冷器效率更高，有利于提升發動機的最高性能和動态響應。下圖中可以看到進氣管中集成的中冷器。

進氣管集成的水冷中冷器，實箭頭是水的方向，虛箭頭是進氣的方向

低功率版本的B38上可以看到巨大空氣冷卻中冷器

2、 高鎳合金材料排氣管

上面講到低功率版本的鋁合金增壓器蝸殼隻能耐受850℃的排氣溫度，限制了發動機的功率。

因此，寶馬在高功率的B38上回歸了傳統的高鎳合金排氣管設計，使用了德國DIN牌号為1.4849的高鎳合金，理論上可以耐受1050℃的排氣溫度，這也是高功率B38能夠達到170kW的必要條件。

B38高功率發動機的高鎳合金排氣管

3、 BSG電機混動系統

為了進一步提升發動機的動态響應，改善發動機的振動特性。在高功率版本的B38發動機上增加了一套輕混動BSG電機，這套BSG電機系統可以起到以下幾個作用，可以說是三缸機的絕配：

（1） 可以實現發動機啟停功能，取消了發動機怠速，可以完全避免怠速時三缸機的振動。

（2） 在發動機啟動的時候通過前端皮帶給發動機提供助力

（3） 在制動和減速過程中通過BSG電機可以回收能量給電池充電。

（4） 可以通過BSG電機來平滑發動機的轉速，解決三缸機的運轉不平順性。

（5） 通過前端的雙向漲緊器可以解決在電機助力和回收能量時候皮帶複雜的漲緊問題。

需要說明的一點是寶馬的這個BSG電機是高壓電機，而不是一般我們看到的48V BSG電機，雖然兩者看起來外觀和功能基本都是一樣的。

前端BSG電機和皮帶系統

雙向張緊器的工作模式

4、 聲學包裝

為了達到i8對于發動機噪聲的要求，寶馬在B38發動機上使用了非常誇張的聲學包裝，使用大量的隔音材料将發動機完全包裹住，盡量避免噪聲傳遞到乘員艙。

寶馬在B38高功率版本上使用的聲學包裝可以說是目前量産發動機裡面最複雜，包裹最充分的。

B38高功率版本的聲學包裝

三、 總結

寶馬B38發動機是寶馬關于未來動力總成模塊化的探索，承擔着寶馬未來發動機電氣化和混合動力的重任。

一系列先進技術的加入讓B38擁有了良好的排放和油耗潛力，同時模塊化的策略可以和4缸B48甚至6缸B58共享零部件和生産線，從而實現更低的成本。

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