舍棄V8 寶馬i8為何使用1.5T發動機？

近年來，渦輪增壓的普及已成為近年來的一種趨勢。像寶馬i8這樣的插電式混合動力車使用1.5T渦輪增壓發動機，而不是V8或V6自然吸氣發動機。

早在2009年，寶馬i8插電式混合動力汽車就在法蘭克福車展上展出，但當時它被命名為視覺高效動力概念車。

有傳言稱，在開發寶馬i8時，最初應該與V10發動機相匹配，并將沿著這條路線進行研發。在那之后，寶馬的工程師們將注意力轉向了V8和六缸發動機，甚至一度想要制造一輛原型車。

但最終，正如我們今天所看到的，寶馬決定將其設計為一款只有三缸渦輪增壓發動機的混合動力汽車，放棄V10和V8等高缸發動機，并拒絕六缸方案。

為什么寶馬選擇了小排量渦輪增壓發動機而不是大排量自然吸氣發動機？

i8的定位與大排量發動機存在的問題

寶馬i8的價格在10萬歐元左右，大約相當于寶馬7系的價格，屬于高端轎跑車。它帶有新能源和時尚的標簽，但不屬于超級跑步的概念。它仍然采用了兩門四座的設計，對車內空間和實用性都有一定的要求。它不能像保時捷918那樣純粹從性能上考慮，這限制了寶馬i8的設計。

寶馬i8插電式混合動力汽車

在這種定位下，如果寶馬i8使用大排量V10或V8發動機，無論是前置還是后置，都很難在剩余空間內安排插電式混合動力，尤其是強勁的混合動力，也很難給新能源貼上標簽。寶馬i8將成為一款傳統的轎跑車，采用一些減輕重量的材料和低風阻。這顯然不是寶馬的初衷。

寶馬后來要開發的六缸發動機也遇到了困難，這與寶馬i8的動力布局有關。

Bmw i8采用串并聯混合動力模式，配有兩臺電機、一臺發動機、一臺變速箱、一塊電池和一個油箱，整體重量相對較大。而且V6發動機本身的重量也比較大，再加上匹配的變速箱，車身重量會非常大。如果采用這種方案，寶馬在i8上減肥的努力將付諸東流。

為了控制汽車的重量，i8采用了LifeDrive的模塊化結構，底盤由鋁合金制成，車身由碳纖維制成，并使用了康寧玻璃等一系列高成本的減重材料。如果汽車最終因為動力系統而超重，那么高昂的減重成本就成了笑話。

i8的LifeDrive架構

此外，大排量發動機還存在散熱問題。因為按照i8的布局，它屬于后置發動機，后置發動機的散熱是一個難題。

更糟糕的是，i8仍然是一款插電式混合動力汽車，動力電池最怕熱。必須認真考慮發動機熱量對電池組的影響，決不能馬虎。大排量發動機排氣管釋放的廢熱會對電池造成危險，最明顯的例子就是保時捷918。保時捷918的排氣管像兩個馬尾辮一樣將廢氣直接排放到天空中，擔心傳統的排氣方式會使電池發熱并引發嚴重事故。因此，寶馬因為散熱問題而放棄六缸發動機并非空穴來風。

除了技術因素外，越來越嚴格的排放法規和對大排量汽車征收的稅收也影響了寶馬的決定。小排量渦輪增壓發動機的排放優勢和稅收優勢將增加寶馬i8的競爭力。

市場定位以及技術和非技術問題是寶馬i8放棄大排量發動機的首要原因。

渦輪增壓技術的進展

傳統上，寶馬非常不愿意在汽車中使用渦輪增壓發動機，并且一直以自然吸氣為榮。近年來，技術的發展逐漸改變了寶馬對渦輪增壓發動機的看法。能夠在i8上使用渦輪增壓發動機，也與近年來渦輪增壓技術的進步密切相關。

寶馬是一架飛機……

第二次世界大戰期間的發動機，而且它作為渦輪增壓發動機還很早，所以它對早期渦輪增壓發動機的缺點有著深刻的理解。渦輪增壓發動機有三個主要問題。

1.燃油效率低導致油耗高

正如我們所知，內燃機只能將大約三分之一的燃料熱能轉化為機械能，其余三分之二的能量轉化為熱能并排放。渦輪增壓可以帶來更高的功率，同時也會產生更多的廢熱，廢熱帶來的高溫很容易引起燃料的爆炸。

沖擊爆炸是指發動機中的火花塞還未點燃，燃料就燃燒爆炸，嚴重影響動力，甚至造成發動機損壞。爆炸與氣缸內的燃料濃度、溫度和壓力有關。渦輪增壓不僅會增加壓力，還會增加溫度，特別容易發生沖擊和爆炸。使用中冷器可以緩解這種情況，但渦輪增壓發動機燃燒室內的總壓縮比仍然大于自然吸氣發動機。

為了解決這個問題，渦輪增壓發動機必須提供一部分多余的燃料霧化成氣溶膠，以帶走多余的熱量，防止沖擊和爆炸的發生。

這種設計是以犧牲燃油經濟性為基礎的。為了完全燃燒汽油，理想的空燃比為14.7:1，通常渦輪增壓發動機汽車的最大空燃比約為12:1。這增加了渦輪發動機的燃料消耗，因此早期的渦輪發動機具有較小的標稱排量，但實際燃料消耗并不低。

2.動態非線性和渦輪遲滯。

廢氣渦輪增壓是利用廢氣排出的能量推動渦輪機，然后對發動機的進氣部分加壓，以提供更多的空氣，增加氣缸內的壓力，增強動力。

但是，從廢氣中排出的能量并不是隨叫隨到的。首先，渦輪機有一個工作速度。當發動機轉速達到一定水平并能驅動渦輪旋轉時，它就會工作。在低速時，渦輪機將不工作。

由于渦輪發動機在設計時空燃比較小，效率低于自然吸氣發動機，排氣管中的渦輪阻礙了廢氣的排放，并消耗了一些功能。因此，在達到一定速度之前，廢氣渦輪增壓發動機的功率是不足的。

深踩油門后，渦輪會工作，功率會突然增加。這種非線性的變化會影響駕駛感受，尤其是在城市駕駛中，踩下油門后經常要剎車。

此外，踩下油門后，發動機轉速增加，廢氣增加，渦輪驅動，進氣量增加，發動機功率提高。這個過程需要時間。因此，渦輪增壓汽車具有滯后性，自然吸氣功率隨叫隨到，而渦輪增壓汽車需要延遲幾秒鐘。

同樣，在收集機油時，節氣門松動，但渦輪因慣性而無法停止，并繼續增壓過程，這需要一個減壓閥來排出多余的空氣，汽車節氣門的響應也會延遲。渦輪機和控制動作的這種時間延遲是渦輪機滯后。對于渦輪尺寸較大的車輛尤其如此。

對于強調操控感的寶馬來說，這個影響駕駛體驗的問題是無法接受的。

3、壽命和可靠性

最早的渦輪增壓發動機故障頻繁，但盡管可靠性有所提高，但故障率仍然很高。由于渦輪機的轉速極高，對渦輪機的材料和工藝要求非常高，這導致渦輪增壓器的成本很高，維護和更換成本也很高。

同時，極高速度的工作對維護和散熱提出了很高的要求。機油狀況良好，機油清潔度高。如果它臟了，應該及時更換。散熱要求很高。過去，渦輪增壓汽車不能在停車后立即關閉，但必須等待一段時間，以確保潤滑和冷卻系統工作，以免損壞渦輪。

近年來，隨著新材料和新技術的發展，特別是電子控制技術的發展……

ple已經逐漸找到了渦輪增壓的各種問題的解決方案。

1.電子節氣門和缸內直噴解決了高油耗問題。

渦輪增壓發動機經濟性不好的原因是為了防止爆炸而犧牲了燃油經濟性，而節省燃油的關鍵是解決爆炸問題。

由于新技術的發展，現在大多數汽車都是電子節氣門。發動機管理系統可以根據當時的溫度、燃油質量、海拔高度等因素控制歧管壓力和燃油壓力，并通過傳感器感應信息來控制燃油供應，從而防止爆炸。

通過電子控制，渦輪增壓發動機的燃油經濟性得到了極大的提高。目前，渦輪增壓發動機的油耗已經不高了，即使在相同的功率下，油耗也比自然吸氣發動機低得多，具有良好的經濟性。

2.雙渦輪和雙渦管減少了磁滯和非線性。

渦輪機的非線性和遲滯與渦輪機的尺寸密切相關。渦輪機尺寸越小，就越容易驅動，有效速度也可能更低。然而，在高速時，加速效果是有限的。渦輪越大，延遲就越嚴重，但在高速時效果明顯。

為了解決這一矛盾，開發了雙渦輪技術，其中小型渦輪易于推動，大型渦輪在高速下發揮作用。這樣，渦輪機功率的非線性和滯后仍然存在，但程度大大降低。

帶雙渦輪（左）和雙渦管（右）的渦輪增壓結構

雖然雙渦輪不錯，但雙渦輪進一步增加了成本，只能應用于高端車型。因此，人們試圖從排氣中開發出雙渦旋管。普通的渦輪連接到發動機的排氣管，但發動機有多個不同沖程的氣缸。有些氣缸進氣，有些氣缸排氣，這會影響排氣效率。雙渦旋管將氣缸分組，并且沒有來自進氣氣缸的干擾，這提高了排氣效率，從而提高了渦輪機的效率。因此，雙渦盤的渦輪機干預可以更早，渦輪機滯后可以更輕。現在它被寶馬廣泛使用，寶馬的汽油發動機都使用了雙渦卷技術。

3、新材料、電子控制技術解決生活。

渦輪機在過去難以普及的重要原因是成本。極高的速度和高溫對材料和工藝要求非常嚴格，成本高，使用壽命短。近年來，新材料和機械加工的發展，特別是數控技術的發展，降低了渦輪制造和加工的難度，降低了成本，延長了使用壽命，為渦輪增壓的普及鋪平了道路。

渦輪增壓不能立即關閉的問題也通過電子控制來解決。即使駕駛員立即關閉發動機，駕駛計算機仍會確保渦輪機的潤滑和冷卻系統工作一段時間，從而避免渦輪機受損。

由于寶馬i8的定位和布局問題，大排量自然吸氣發動機在設計中遇到了各種技術問題，難以采用。隨著渦輪增壓技術的發展和傳統缺點的解決，寶馬可以放心地使用渦輪增壓發動機。

小排量渦輪增壓發動機提供強大的動力、更低的油耗、更小的體積和更輕的重量。就寶馬i8的定位和布局而言，有必要給寶馬i8貼上更低的油耗、更小的尺寸以留出電機和電池的空間、更輕的重量和高成本的減重材料的標簽。總的來說，寶馬i8選擇三缸1.5T渦輪增壓發動機并不奇怪。近年來，渦輪增壓的普及已成為近年來的一種趨勢。像寶馬i8這樣的插電式混合動力車使用1.5T渦輪增壓發動機，而不是V8或V6自然吸氣發動機。

寶馬i8插電式混合動力車早在2009年就在法蘭克福車展上展出，但它被命名為視覺高效動力系統……

當時的國家統計局。

有傳言稱，在開發寶馬i8時，最初應該與V10發動機相匹配，并將沿著這條路線進行研發。在那之后，寶馬的工程師們將注意力轉向了V8和六缸發動機，甚至一度想要制造一輛原型車。

但最終，正如我們今天所看到的，寶馬決定將其設計為一款只有三缸渦輪增壓發動機的混合動力汽車，放棄V10和V8等高缸發動機，并拒絕六缸方案。

為什么寶馬選擇了小排量渦輪增壓發動機而不是大排量自然吸氣發動機？

i8的定位與大排量發動機存在的問題

寶馬i8的價格在10萬歐元左右，大約相當于寶馬7系的價格，屬于高端轎跑車。它帶有新能源和時尚的標簽，但不屬于超級跑步的概念。它仍然采用了兩門四座的設計，對車內空間和實用性都有一定的要求。它不能像保時捷918那樣純粹從性能上考慮，這限制了寶馬i8的設計。

寶馬i8插電式混合動力汽車

在這種定位下，如果寶馬i8使用大排量V10或V8發動機，無論是前置還是后置，都很難在剩余空間內安排插電式混合動力，尤其是強勁的混合動力，也很難給新能源貼上標簽。寶馬i8將成為一款傳統的轎跑車，采用一些減輕重量的材料和低風阻。這顯然不是寶馬的初衷。

寶馬后來要開發的六缸發動機也遇到了困難，這與寶馬i8的動力布局有關。

Bmw i8采用串并聯混合動力模式，配有兩臺電機、一臺發動機、一臺變速箱、一塊電池和一個油箱，整體重量相對較大。而且V6發動機本身的重量也比較大，再加上匹配的變速箱，車身重量會非常大。如果采用這種方案，寶馬在i8上減肥的努力將付諸東流。

為了控制汽車的重量，i8采用了LifeDrive的模塊化結構，底盤由鋁合金制成，車身由碳纖維制成，并使用了康寧玻璃等一系列高成本的減重材料。如果汽車最終因為動力系統而超重，那么高昂的減重成本就成了笑話。

i8的LifeDrive架構

此外，大排量發動機還存在散熱問題。因為按照i8的布局，它屬于后置發動機，后置發動機的散熱是一個難題。

更糟糕的是，i8仍然是一款插電式混合動力汽車，動力電池最怕熱。必須認真考慮發動機熱量對電池組的影響，決不能馬虎。大排量發動機排氣管釋放的廢熱會對電池造成危險，最明顯的例子就是保時捷918。保時捷918的排氣管像兩個馬尾辮一樣將廢氣直接排放到天空中，擔心傳統的排氣方式會使電池發熱并引發嚴重事故。因此，寶馬因為散熱問題而放棄六缸發動機并非空穴來風。

除了技術因素外，越來越嚴格的排放法規和對大排量汽車征收的稅收也影響了寶馬的決定。小排量渦輪增壓發動機的排放優勢和稅收優勢將增加寶馬i8的競爭力。

市場定位以及技術和非技術問題是寶馬i8放棄大排量發動機的首要原因。

渦輪增壓技術的進展

傳統上，寶馬非常不愿意在汽車中使用渦輪增壓發動機，并且一直以自然吸氣為榮。近年來，技術的發展逐漸改變了寶馬對渦輪增壓發動機的看法。能夠在i8上使用渦輪增壓發動機，也與近年來渦輪增壓技術的進步密切相關。

寶馬在第二次世界大戰期間是一種飛機發動機，而它作為渦輪增壓發動機還很早，所以它對早期渦輪增壓發動機的缺點有著深刻的理解。渦輪增壓發動機有三個主要問題。

1.燃油效率低導致油耗高

正如我們所知，內燃機可以……

將燃料約三分之一的熱能轉化為機械能，剩余三分之二的能量轉化為熱能并釋放。渦輪增壓可以帶來更高的功率，同時也會產生更多的廢熱，廢熱帶來的高溫很容易引起燃料的爆炸。

沖擊爆炸是指發動機中的火花塞還未點燃，燃料就燃燒爆炸，嚴重影響動力，甚至造成發動機損壞。爆炸與氣缸內的燃料濃度、溫度和壓力有關。渦輪增壓不僅會增加壓力，還會增加溫度，特別容易發生沖擊和爆炸。使用中冷器可以緩解這種情況，但渦輪增壓發動機燃燒室內的總壓縮比仍然大于自然吸氣發動機。

為了解決這個問題，渦輪增壓發動機必須提供一部分多余的燃料霧化成氣溶膠，以帶走多余的熱量，防止沖擊和爆炸的發生。

這種設計是以犧牲燃油經濟性為基礎的。為了完全燃燒汽油，理想的空燃比為14.7:1，通常渦輪增壓發動機汽車的最大空燃比約為12:1。這增加了渦輪發動機的燃料消耗，因此早期的渦輪發動機具有較小的標稱排量，但實際燃料消耗并不低。

2.動態非線性和渦輪遲滯。

廢氣渦輪增壓是利用廢氣排出的能量推動渦輪機，然后對發動機的進氣部分加壓，以提供更多的空氣，增加氣缸內的壓力，增強動力。

但是，從廢氣中排出的能量并不是隨叫隨到的。首先，渦輪機有一個工作速度。當發動機轉速達到一定水平并能驅動渦輪旋轉時，它就會工作。在低速時，渦輪機將不工作。

由于渦輪發動機在設計時空燃比較小，效率低于自然吸氣發動機，排氣管中的渦輪阻礙了廢氣的排放，并消耗了一些功能。因此，在達到一定速度之前，廢氣渦輪增壓發動機的功率是不足的。

深踩油門后，渦輪會工作，功率會突然增加。這種非線性的變化會影響駕駛感受，尤其是在城市駕駛中，踩下油門后經常要剎車。

此外，踩下油門后，發動機轉速增加，廢氣增加，渦輪驅動，進氣量增加，發動機功率提高。這個過程需要時間。因此，渦輪增壓汽車具有滯后性，自然吸氣功率隨叫隨到，而渦輪增壓汽車需要延遲幾秒鐘。

同樣，在收集機油時，節氣門松動，但渦輪因慣性而無法停止，并繼續增壓過程，這需要一個減壓閥來排出多余的空氣，汽車節氣門的響應也會延遲。渦輪機和控制動作的這種時間延遲是渦輪機滯后。對于渦輪尺寸較大的車輛尤其如此。

對于強調操控感的寶馬來說，這個影響駕駛體驗的問題是無法接受的。

3、壽命和可靠性

最早的渦輪增壓發動機故障頻繁，但盡管可靠性有所提高，但故障率仍然很高。由于渦輪機的轉速極高，對渦輪機的材料和工藝要求非常高，這導致渦輪增壓器的成本很高，維護和更換成本也很高。

同時，極高速度的工作對維護和散熱提出了很高的要求。機油狀況良好，機油清潔度高。如果它臟了，應該及時更換。散熱要求很高。過去，渦輪增壓汽車不能在停車后立即關閉，但必須等待一段時間，以確保潤滑和冷卻系統工作，以免損壞渦輪。

近年來，隨著新材料、新技術的發展，特別是電子控制技術的進步，人們逐漸找到了解決渦輪增壓各種問題的方法。

1.電子節氣門和缸內直噴解決了高油耗問題。

渦輪增壓發動機經濟性不好的原因是為了防止爆炸而犧牲了燃油經濟性，而節省燃油的關鍵是解決……

爆炸問題。

由于新技術的發展，現在大多數汽車都是電子節氣門。發動機管理系統可以根據當時的溫度、燃油質量、海拔高度等因素控制歧管壓力和燃油壓力，并通過傳感器感應信息來控制燃油供應，從而防止爆炸。

通過電子控制，渦輪增壓發動機的燃油經濟性得到了極大的提高。目前，渦輪增壓發動機的油耗已經不高了，即使在相同的功率下，油耗也比自然吸氣發動機低得多，具有良好的經濟性。

2.雙渦輪和雙渦管減少了磁滯和非線性。

渦輪機的非線性和遲滯與渦輪機的尺寸密切相關。渦輪機尺寸越小，就越容易驅動，有效速度也可能更低。然而，在高速時，加速效果是有限的。渦輪越大，延遲就越嚴重，但在高速時效果明顯。

為了解決這一矛盾，開發了雙渦輪技術，其中小型渦輪易于推動，大型渦輪在高速下發揮作用。這樣，渦輪機功率的非線性和滯后仍然存在，但程度大大降低。

帶雙渦輪（左）和雙渦管（右）的渦輪增壓結構

雖然雙渦輪不錯，但雙渦輪進一步增加了成本，只能應用于高端車型。因此，人們試圖從排氣中開發出雙渦旋管。普通的渦輪連接到發動機的排氣管，但發動機有多個不同沖程的氣缸。有些氣缸進氣，有些氣缸排氣，這會影響排氣效率。雙渦旋管將氣缸分組，并且沒有來自進氣氣缸的干擾，這提高了排氣效率，從而提高了渦輪機的效率。因此，雙渦盤的渦輪機干預可以更早，渦輪機滯后可以更輕。現在它被寶馬廣泛使用，寶馬的汽油發動機都使用了雙渦卷技術。

3、新材料、電子控制技術解決生活。

渦輪機在過去難以普及的重要原因是成本。極高的速度和高溫對材料和工藝要求非常嚴格，成本高，使用壽命短。近年來，新材料和機械加工的發展，特別是數控技術的發展，降低了渦輪制造和加工的難度，降低了成本，延長了使用壽命，為渦輪增壓的普及鋪平了道路。

渦輪增壓不能立即關閉的問題也通過電子控制來解決。即使駕駛員立即關閉發動機，駕駛計算機仍會確保渦輪機的潤滑和冷卻系統工作一段時間，從而避免渦輪機受損。

由于寶馬i8的定位和布局問題，大排量自然吸氣發動機在設計中遇到了各種技術問題，難以采用。隨著渦輪增壓技術的發展和傳統缺點的解決，寶馬可以放心地使用渦輪增壓發動機。

小排量渦輪增壓發動機提供強大的動力、更低的油耗、更小的體積和更輕的重量。就寶馬i8的定位和布局而言，有必要給寶馬i8貼上更低的油耗、更小的尺寸以留出電機和電池的空間、更輕的重量和高成本的減重材料的標簽。總的來說，寶馬i8選擇三缸1.5T渦輪增壓發動機并不奇怪。

標簽：寶馬保時捷寶馬7系

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