宝马M5和M6轿车上搭载了高性能V10发动机（图1），它是首款连续2次入选“世界年度发动机”大奖评选的发动机，此项评选的评委由全球近60位权威行业记者组成。在如此骄人的成绩背后，离不开马勒公司的大力支持。作为汽车发动机技术领域的全球领导者，马勒为V10发动机提供了众多的零部件，包括活塞、连杆、活塞销、凸轮轴、空气滤清器以及排气歧管等。下面让我们通过技术剖析来领略V10发动机成功背后的秘密。
图1 V10发动机
V10发动机的概况
V10发动机的设计灵感源于一级方程式比赛。工程师选择了高转速自然吸气式发动机，通过增加扭矩来提高发动机性能。V10发动机的最高转速达到了8 250 r/min，这虽然比不上宝马威廉姆斯F1赛车发动机转速（1.8万r/min），但我们必须明白， F1赛车的发动机在一个赛车周期只需要行驶800 km，而V10发动机必须保证在任何气候条件、交通状况以及驾车风格中延续使用车辆的整个生命周期。
经过不懈的努力，最终搭载在宝马M5轿车上的V10发动机的质量仅为240 kg，与其前任的8缸发动机的质量几乎一致。V10发动机的2列气缸的夹角为90º，这样既实现了结构的紧凑，又可以降低工作振动并实现质量平衡。
V10发动机的主要部分
（1）气缸体由铝硅合金制成，气缸内壁采用坚硬的硅晶体材料，无需辅助衬套，活塞的运动都在无涂层的内径为92.0 mm的气缸中进行，气缸冲程为75.2 mm。极高的燃烧压力和温度将增加曲轴箱的压力，因此工程师选择了一种源于赛车的紧凑而坚固的台板结构设计。铝台板带有灰铸铁镶嵌件，可以帮助降低气缸的热膨胀性，确保高精密的曲轴对准，并在整个工作温度范围内保持主轴承的间隙。为了保证与相邻铝框架耦合，灰铸铁镶嵌件上都开有孔，这种结构还有利于发动机的声学性能的改善。
（2）坚固且质量均衡的曲轴由锻造钢制成，质量仅为21.8 kg，它使用了6个支撑轴承。主轴承直径为60.0 mm，轴承宽度为28.2 mm。
（3）轻型活塞由耐高温的铝合金和铁质胶膜制成，质量为481.7 g。在压缩比为12:1的情况下，压缩高度为27.4 mm。活塞通过燃油喷射进行冷却。
（4）铝气缸盖上集成有空气管道，可以用于空气喷射，这种设计对于快速预热尾气催化转化器十分重要。
图2 驱动气门的球形挺杆
（5）驱动气门的球形挺杆（图2）使用了液压阀，这能够对气门的开启起到补充作用。液压阀自动调节，无论何时都能够提供最佳气门调节。通过系统地优化气门组件，V10发动机的运动质量比模型降低了17.5%。
图3 配气机构
（6）发动机配气机构中（图3），进气门头部直径为35.0 mm，排气门头部直径为30.5 mm，气门杆直径仅为5.0 mm。在吸气冲程中，这么小的直径使得气流的进入几乎没有阻碍。
（7）发动机的输出功率越高，对热量控制的要求就越高。V10发动机的冷却系统采用了横流设计，冷却系统中的压力损失能够降到最低。每个气缸都能分配到最佳数量的冷却液，这可以确保气缸盖中温度均匀分布，并降低关键区域的最高温度。
图4 双VAOS控制系统
（8）宝马的双VAOS（可变凸轮轴）控制系统（图4）也是V10发动机的一大特色，它可以确保最佳进气和排气时间，可以使凸轮轴的角度根据节气门的开度和发动机的转速进行调节。为了精确调节凸轮轴，需要非常高的油压来驱动凸轮轴，因此在曲轴箱中安装了一个径向活塞泵，它将发动机润滑油加压到8 MPa。
图5 排气歧管
（9）排气歧管（图5）的壁厚仅为0.8 mm。为了实现反压力最低，并优化气体动态设计，工程师在排气系统的消声器上使用了双流量设计。带有金属涂层的催化转化器十分靠近发动机，催化转化器内部有2种底置式催化剂，能够清洁发动机的尾气，使排放符合欧Ⅳ标准。薄壁式排气歧管具有低压力损失和高机械强度等优点，在冷起动后能够快速达到最佳工作温度。
