寶馬N20系列發(fā)動機詳解 渦輪增壓的力量

　　【太平洋汽車網(wǎng) 新車頻道】寶馬曾經(jīng)是如此忠實的自然吸氣發(fā)動機推行者。采用V8發(fā)動機的E90系列M3、采用V10發(fā)動機的E60系列M5都是采用自然吸氣發(fā)動機的高性能車型代表，那線性的動力、高轉(zhuǎn)速時發(fā)出的高亢的氣浪聲，激起了無數(shù)車迷的腎上腺素。然而，當采用了N63B44TU 4.4T雙渦輪增壓發(fā)動機的F10 M5將E60 M5遠遠甩到只有吃灰的份上之時，我們應(yīng)該明白，自然吸氣的寶馬時代已經(jīng)遠去，長江后浪推前浪，渦輪增壓發(fā)動機已經(jīng)將自然吸氣發(fā)動機拍死在了沙灘上。

● 渦輪增壓很久以前就是寶馬的拿手好戲

　　雖說寶馬是最近幾年才開始大規(guī)模采用了渦輪增壓技術(shù)，然而寶馬其實在很久以前就已經(jīng)開始采用渦輪增壓技術(shù)，只不過并沒有大規(guī)模應(yīng)用。最早采用了渦輪增壓的寶馬量產(chǎn)車是2002 Turbo，它是一臺有著深遠意義的車，因為它是如今M3的前身，并且是寶馬乃至歐洲市場的第一臺量產(chǎn)渦輪車型。它搭載2.0T直列四缸渦輪增壓發(fā)動機，最大功率125kW(170PS)/5800rpm、峰值扭矩240Nm，0-100km/h僅需6.9秒。現(xiàn)在看來參數(shù)不算出彩，但相比當時的自然吸氣機型來說可算非常給力。

　　后來寶馬還在1980年推出了M102，是一臺排量為3.2L的渦輪增壓發(fā)動機，用在了1980年款的第一代E32 寶馬7系的745i車型上。它的最大功率為188kW(252PS)，功率輸出可以達到同時期1.4倍排量的自然吸氣車型，大概可以等同于4.5L發(fā)動機，這也是745i名稱的由來。不過在M102乃至后來的M106發(fā)動機后，寶馬就甚少踏足渦輪增壓領(lǐng)域。

　　當寶馬開始大規(guī)模換用N20后，不少車迷表示仍然迷戀N52系列直列六缸機器，并且認為寶馬棄用自然吸氣是走了邪道，此言其實差矣。如果硬要說N20是邪道，那么寶馬早在幾十年前就已經(jīng)步入邪道了。要知道，寶馬是造飛機發(fā)動機起家的，而渦輪增壓技術(shù)是航空活塞發(fā)動機必備的技術(shù)之一，當年寶馬2002 Turbo的渦輪增壓技術(shù)更是走在了眾多歐洲車廠的前面，而N54/N55發(fā)動機亦是寶馬近來最有代表性的高性能渦輪增壓發(fā)動機之一。

　　N54是一款直列六缸3.0L雙渦輪增壓發(fā)動機，而N55可以說是N54的繼任機型，是一款直列六缸3.0L雙渦管單渦輪增壓發(fā)動機。N55用雙渦管取代了N54的雙渦輪，并且加入了可變氣門升程技術(shù)，在保持N54高性能的前提下，進一步降低了油耗，在335i、535i、X6 35i等一系列高性能車型上。而目前，還在使用N54的有著名的寶馬1系M，憑借著出色的性能，打敗了許多售價不菲的高性能跑車，這款發(fā)動機也獲得了2007和08年的國際年度發(fā)動機獎。可以說寶馬從N54/N55開始，重新走上了渦輪增壓的道路。

● 四缸版本的N55——寶馬N20系列2.0T發(fā)動機

　　N54/N55發(fā)動機的表現(xiàn)自然非常出色，然而它們都主要用在價格不菲的高性能車型上。大眾系列的2.0 TFSI四缸發(fā)動機已經(jīng)大量應(yīng)用在了奧迪A4/A5/A6/Q5等車型上，奔馳的C180/C200/C260/E200車型采用的也是1.6L或者1.8L的小排量四缸渦輪增壓發(fā)動機。而被N20取代前的N52/N53是直列六缸自然吸氣發(fā)動機，這一系列機型的排量和油耗都比對手的更高，然而性能卻沒有明顯優(yōu)勢，所謂的平順性顯然無法戰(zhàn)勝小排量渦輪增壓低轉(zhuǎn)高扭、油耗更低的優(yōu)勢。于是寶馬有了N20。

　　值得贊賞的是，寶馬沒有隨隨便便推出一款小排量增壓機型就去和奧迪奔馳抗衡，而是采用了在N55發(fā)動機上運用成熟的雙渦管單渦輪增壓技術(shù)。寶馬之所以長久以來采用自然吸氣，其中一個原因就是他們痛恨渦輪增壓發(fā)動機嚴重的渦輪遲滯現(xiàn)象。雙渦輪技術(shù)很好的解決了這個問題，但成本偏高。而雙渦管單渦輪則在成本和性能上找到了極佳的平衡點。

　　寶馬N20發(fā)動機具有三個關(guān)鍵性的技術(shù)：1、雙渦管單渦輪增壓技術(shù)；2、可變氣門升程輔以可變氣門正時技術(shù)；3、燃油直接噴射技術(shù)。接下來我們先介紹后兩個技術(shù)，把最重要的雙渦管單渦輪增壓技術(shù)再單獨拿出來講解。

　　可變氣門升程與正時技術(shù)，寶馬稱之為VALVETRONIC with twin VANOS，該系統(tǒng)會根據(jù)需要而自動改變進氣閥門的升程。其效果是發(fā)動機可以自動調(diào)節(jié)功率輸出從而優(yōu)化燃油消耗。而可變氣門正時，寶馬稱之為VANOS，可以影響進氣閥和泄氣閥的開合時間。其優(yōu)點在于可以讓發(fā)動機在較低的轉(zhuǎn)數(shù)下獲得較高的扭矩、在較高的轉(zhuǎn)數(shù)下獲得更強大的功率輸出，同時也能優(yōu)化尾氣排放以及燃油消耗。

　　燃油直噴技術(shù)（Petrol Direct Injection/High Precision Injection）現(xiàn)在已不新鮮，N20發(fā)動機的燃油直接噴射的原理是在百萬分之一秒內(nèi)在火花塞的附近精確生成空氣和汽油的混合物。如此一來，燃燒就可以在更潔凈的區(qū)域內(nèi)均勻地完成。這種技術(shù)可以提高燃燒效率，最直接的好處是降低燃油消耗。

　　相比以上兩個技術(shù)，N20最引以為豪的毫無疑問是雙渦管單渦輪增壓技術(shù)（TwinScroll Turbocharger），相比一般的渦輪增壓發(fā)動機，N20具有兩個渦管，分別與氣缸1和氣缸4、氣缸2和氣缸3連通，這一長一短兩個渦管將發(fā)動機氣缸的廢棄分別導(dǎo)入渦輪中，這么做可以讓渦輪的反應(yīng)更加敏捷，尤其是在低轉(zhuǎn)速下。下圖可以方便大家更好的了解N20渦輪增壓器的運作，其工作原理主要具有四個步驟：

　　1）導(dǎo)流：從氣缸排出的高溫高壓氣體經(jīng)由兩個渦管到達渦輪。我們知道，氣缸氣門是循環(huán)開合運作的，普通的增壓采用一個渦管，在低轉(zhuǎn)速下排出的廢氣尤其容易發(fā)生互相抵消的作用。而N20發(fā)動機的渦管各自和1、4和2、3氣缸連通，因為奇數(shù)和偶數(shù)氣缸不會同時排出廢氣，因此就避免了抵消作用。同時期，兩個渦管可以分別傳導(dǎo)奇數(shù)或者偶數(shù)氣缸的氣體到渦輪中，因此可以極大地降低渦輪遲滯效應(yīng)，并且在低轉(zhuǎn)速下就獲得高扭矩。

　　2）旋轉(zhuǎn)：氣缸排出的廢氣可以推動渦輪葉片，葉片的轉(zhuǎn)數(shù)最高可達15萬rpm。由于來自兩個渦管的廢氣更有規(guī)律的導(dǎo)入渦輪，因此可以降低渦輪遲滯效應(yīng)。

　　3）排氣：經(jīng)過渦輪后，完全無用的廢氣由此排除，他們將經(jīng)過二元催化器，將一氧化碳、氮氧化物等有害氣體進行分離后再從排氣管排出。

　　4）壓縮：與此同時，渦輪將廢氣壓縮，讓它們變得相對低溫且潔凈，其壓力超過30%的大氣壓。而富含氧氣的氣體再次回到燃燒室，進一步提高燃燒效率，從而強化發(fā)動機的功率和扭矩輸出。具備TwinPower技術(shù)的發(fā)動機比一般同排量自然吸氣發(fā)動機的動力輸出可以提高30%以上。

　　看到這里，相信大家已經(jīng)基本了解了N20發(fā)動機的技術(shù)特點和工作原理，那么它的表現(xiàn)究竟如何呢？事實勝于雄辯，轉(zhuǎn)到下頁，我們看看N20發(fā)動機的實際表現(xiàn)。

● 事實勝于雄辯：N20動力參數(shù)出色

　　不像大眾的2.0 TSI/TFSI發(fā)動機，調(diào)校多種多樣非常復(fù)雜。寶馬的N20發(fā)動機目前只有兩種調(diào)校版本，發(fā)動機代號都為N20B20（B代表汽油動力，20代表發(fā)動機排量），分別為135kW版和180kW版。下表是這兩款發(fā)動機的詳細參數(shù)，表中的油耗數(shù)值取自新寶馬F30 320i和F30 328i： 

　　從參數(shù)來看，N20發(fā)動機的參數(shù)給人感覺較為均衡，算不上激進。135kW版的N20從最大功率來看，和大眾低功率調(diào)校的2.0 TSI/TFSI發(fā)動機接近，而180kW版則相對出色。前面說過，N20發(fā)動機是用來取代N52/N53發(fā)動機的，那么N20發(fā)動機比起N52/N53如何呢？下面我們再以新老寶馬3系為參考，對比以下這兩代發(fā)動機。其中，新寶馬328i搭載高功率N20發(fā)動機，取代了搭載N53B30 3.0L自然吸氣發(fā)動機的老寶馬330i，而新寶馬320i搭載低功率N20發(fā)動機，取代了搭載N53B25 2.5L自然吸氣發(fā)動機的老寶馬325i：

　　低功率版的N20發(fā)動機，相比N53B25來說，主要提升在于油耗和低轉(zhuǎn)速扭矩表現(xiàn)。最大功率來說，N20低功率比N53B25低了25kW，峰值扭矩相同，但輸出轉(zhuǎn)速提前許多。新320i比老325i的百公里加速慢了0.6s，但油耗減少0.8L/100km，得可以嘗失了。而且，從320i的命名就可以看出，它的定位本身就要低于老的325i，介于老320i和325i之間的定位，從歐洲售價來看也是如此。另外這里提一下，國產(chǎn)老寶馬325i用的還是N52B25發(fā)動機，它的性能則可以說說徹徹底底被N20低功率版秒殺。

　　新寶馬320i的定位略低于老款寶馬325i，然而新328i采用了N20高功率版發(fā)動機后，則可以說是名正言順取代了老的E90系列330i。盡管330i所搭載的N53B30最大功率高出20kW，但峰值扭矩要低30Nm，而且輸出轉(zhuǎn)速也遠不及N20高功率版，因此在加速性能上，老330i也要弱于新328i。盡管如此，更小排量的新328i平均油耗比老330i低0.6L/100km，是當之無愧的全面超越。擁有更強的性能，數(shù)字卻更小，寶馬的車型命名方式堪稱低調(diào)。不像奧迪，2.0T的車硬是來個40TFSI……

　　事實上，PCauto也已經(jīng)做過N20和N52發(fā)動機的實戰(zhàn)對比了。我們對比過測試過更換發(fā)動機前后的寶馬X1 28i，2012款的寶馬X1 xDrive28i采用的就是N52B30發(fā)動機，最大功率為190kW、峰值扭矩310Nm；而2011款之后的寶馬X1 28i更換了N20高功率版，實測下來，N20版的X1 28i還以輕微優(yōu)勢戰(zhàn)勝了N52版的28i。

采用N52B30發(fā)動機的X1 28i實測0-100km/h加速為7.12s

采用N20發(fā)動機的X1 28i實測0-100km/h加速為7s

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● N20發(fā)動機現(xiàn)階段完勝競爭對手

　　現(xiàn)在，再來讓我們就和競爭對手比比。這里我們找來幾個常見的采用小排量渦輪增壓的對手——奧迪A4和奔馳C級，為了公平對比，這里采用的是歐洲標準軸距版奧迪A4的數(shù)據(jù)，油耗數(shù)據(jù)也采用歐洲方面給出的數(shù)據(jù)，且由于較難區(qū)別不同品牌車型的定位關(guān)系，這里分層對比了，直接羅列一下它們的參數(shù)：

　　先說明一下，歐版奔馳C250即國內(nèi)的C260。我們可以看到，和主要競爭對手相比，搭載了N20的新寶馬3系無論是發(fā)動機參數(shù)、加速性能和油耗表現(xiàn)都贏得相當輕松，N20發(fā)動機可以說是新寶馬3系重生的最大法寶。最后還讓將來推出的凱迪拉克ATS亂入了一下，它可以說是寶馬3系最有潛力的挑戰(zhàn)者，ATS搭載的2.0T發(fā)動機有著驚天地泣鬼神的動力參數(shù)，然而還是有一項落敗——峰值扭矩的輸出轉(zhuǎn)速！

　　上一頁說過了雙渦管技術(shù)的最大優(yōu)勢在于可以消除渦輪遲滯，并且在低轉(zhuǎn)速下獲得更出色的扭矩表現(xiàn)。而N20發(fā)動機無論是高低功率型號，都能在1250rpm就輸出最大扭矩，并且峰值扭矩的輸出范圍比任何對手都要寬廣，就連ATS的2.0T發(fā)動機都無法在這一點上取得優(yōu)勢。而在日常用車的時候，我們基本上起步之后轉(zhuǎn)速都在1250rpm，而1250-4500rpm基本涵蓋了我們?nèi)粘Ｐ熊囁�要用到的轉(zhuǎn)速范圍，可以說N20幾乎每時每刻都可以輸出最大扭矩，因此我們無需擔(dān)心N20的平順性。

　　可以說在未來很長一段時間內(nèi)，N20都可以幫助新寶馬3系在同級別車型中獲得領(lǐng)先地位。同時已經(jīng)采用了N20發(fā)動機的寶馬X1、Z4、X3和即將采用N20的5系Li車型都將受益于N20低轉(zhuǎn)速高性能以及低油耗的優(yōu)異表現(xiàn)。下一頁，我們再來看看N20目前所裝備的車型。

● 最早采用N20的車型——2011款寶馬X1

　　首批搭載了寶馬N20發(fā)動機的車型包括了2011款的寶馬X1、寶馬Z4以及寶馬X3。其中N20發(fā)動機最早在2011款寶馬X1公布的同時公布的。而N20發(fā)動機也恰好和寶馬X1一同在國內(nèi)進行投產(chǎn)了投產(chǎn)。首先讓我們來看看寶馬X1。 

　　搭載N20發(fā)動機的寶馬X1共有xDrive 20i和xDrive 28i兩款，分別搭載N20的高低功率兩個版本。它是寶馬目前提及最小的一款跨界SUV車型，在國內(nèi)市場上暫時還沒有直接競爭對手，將來或許將面對奧迪Q3的挑戰(zhàn)。xDrive 20i和xDrive 28i分別取代了老款X1的xDrive25i和xDrive28i兩款車型。前面也已經(jīng)提到過，采用了N20的X1在性能上有所提升的同時，還能大幅度降低油耗。

　　另外，奧迪Q3很快就要進入國內(nèi)了。它進入國內(nèi)和將成為寶馬X1最直接的競爭對手，而且Q3與X1同樣主推2.0L排量的渦輪增壓發(fā)動機。而有趣的是，N20發(fā)動機的強大性能讓奧迪Q3還未進入中國已經(jīng)感到壓力不小，具體請參考下表（百公里加速成績都取自官方數(shù)據(jù)，請勿與實測數(shù)據(jù)混淆）：

● 寶馬Z4

　　寶馬Z4是一款雙門敞篷跑車，拉風(fēng)的寶馬Z4跑車是許多高富帥的愛車。此前寶馬Z4采用的也是N52B25和N52B30發(fā)動機，現(xiàn)在N20發(fā)動機也全面取代了這兩款發(fā)動機。這里不再闡述N20相對于N52的優(yōu)勢了，總之性能提升油耗下降當然是大家樂于見到的。

　　寶馬Z4的主要競爭對手是奧迪TT以及奔馳SLK。對付奔馳SLK200的1.8T發(fā)動機，寶馬Z4不再話下。然而相對奧迪TT來說，Z4 20i對付TT有點力不從心，28i則不在話下，但是碰到TTS，又力不從心，要交給采用N55的Z4 35i了。不過寶馬Z4的定位本身要比奧迪TT高些許，因此很難說它們具體哪個車型爭對哪個車型，下表也僅供參考：

● 寶馬X3

　　寶馬X3相信不用筆者多說，大家都很熟悉。剛上市那會據(jù)說要等18個月，讓無數(shù)想買X3的準車主傷心欲絕。現(xiàn)在X3的熱度應(yīng)該有所下降，不過肯定也不容易買到。寶馬X3在上市之初推出兩款車型，分別為28i和35i車型。28i采用N52B30發(fā)動機，是目前為數(shù)不多還在用N52系列的寶馬車型，35i則當然用的是大紅大紫的N55發(fā)動機。

　　而前不久，寶馬推出了X3 xDrive20i，采用的是低功率版N20發(fā)動機，并將X3的國內(nèi)起步價降低至48萬，相信這款車也是一車難求了。如今奧迪Q5和奔馳GLK都已經(jīng)國產(chǎn)，不知何時寶馬會考慮推出國產(chǎn)X3，解決國內(nèi)X3需求量過大的問題。

● 寶馬5系

　　目前進口寶馬5系已經(jīng)換裝了N20系列發(fā)動機，分別為528i和520i，大家也不用猜了，分別搭載高低功率版本的N20發(fā)動機。而隨著N20發(fā)動機在國內(nèi)的投產(chǎn)，華晨寶馬推出采用N20發(fā)動機的5系也只會是時間問題。預(yù)計523Li隨后將會完全停產(chǎn)，取而代之的528Li和520Li車型，或許解釋530Li也會被取代。

● 全新寶馬3系

　　關(guān)于N20在新寶馬3系上的表現(xiàn)，在第二頁的時候已經(jīng)羅列過大量數(shù)據(jù)，這里不再重復(fù)。這里值得一提的是，新寶馬3系長軸距版很快就要在國內(nèi)上市，而目前寶馬官方給出的預(yù)售價格是34萬元起，這個價格是320i的。從前面的數(shù)據(jù)我們已經(jīng)看出，320i現(xiàn)有的性能表現(xiàn)可以穩(wěn)超奧迪A4L 2.0T低功率版以及奔馳C200，因此這個價格還是具有一定競爭力的。當然我們希望8月份上市的時候，新寶馬3系的價格會更為精細。

● 總結(jié)：N20對國內(nèi)市場的意義重大

　　相信看到這里，大家已經(jīng)能了解到寶馬N20發(fā)動機讓人信服的性能表現(xiàn)，并足以替代N52/N53系列發(fā)動機。而前面還甚少提及的是N20發(fā)動機對于中國市場的重要意義。早在年初華晨寶馬X1上市的時候，寶馬就公布了N20發(fā)動機在中國沈陽投產(chǎn)的消息。這是寶馬在歐洲地區(qū)以外唯一的發(fā)動機工廠。要知道發(fā)動機是汽車最重要的零部件，而目前國產(chǎn)寶馬發(fā)動機除N20以外都采取進口，而高昂的汽車零配件進口稅未能有效降低華晨寶馬在中國的生產(chǎn)成本。

　　而寶馬在中國投產(chǎn)N20發(fā)動機，說明寶馬鐵了心要在中國地區(qū)挑戰(zhàn)奧迪的權(quán)威。投產(chǎn)N20發(fā)動機的一大重要好處就是可以極大降低生產(chǎn)成本，同時提高生產(chǎn)速度，以應(yīng)對需求。另外，N20發(fā)動機有效降低了發(fā)動機排量，而我們知道，中國汽車消費稅是根據(jù)排量而改變的，排量越低消費稅越低，而且差別非常大，具體可以參考下表：

　　我們可以看到，2.0L排量的N20發(fā)動機，比2.5L排量的N52B25可以少4%的稅率，比3.0L排量的N52B30少7%的稅率。假設(shè)新320i和老325i的稅前售價都是30萬，那么它們的稅后售價分別為31.5萬和32.7萬，差價有1.2萬之多。再假設(shè)新328i和老330i的稅前售價都是30萬，那么它們的稅后售價分別為31.5萬和33.6萬，差價達到2.1萬，如此大的差價足以左右消費者的購買意向了。因此包括新3系在內(nèi)的眾多寶馬車型在采用N20發(fā)動機后，能進一步獲得降價空間，贏得競爭力。

　　寶馬用N20替代N52/N53系列發(fā)動機，從技術(shù)和營銷的角度來看，都是非常明智的選擇，渦輪增壓帶來的不僅是技術(shù)和性能上的優(yōu)勢，更有成本上的優(yōu)勢。相信N20發(fā)動機帶來的動力和價格優(yōu)勢，會讓那些曾經(jīng)傾心于N52/N53直列六缸發(fā)動機的準車主們認可渦輪增壓的力量。（文/太平洋汽車網(wǎng) 陳勝博）