BMWの新型M3/M4には3L直6ツインターボ「S58B30Aエンジン」が搭載されており、一見先代モデルと変わっていないようだが実はそうではない。ここでは歴代モデルの進化と共に最新エンジンを解説する。(Motor Magazine2021年6月号より)

直4NA→直6NA→V8NA→直6ツインターボへの変遷

新型M3とM4が登場したところで、BMW M社が開発した歴代3シリーズベースのMの日本導入モデルのエンジンを解説しよう。Mモデルには約40年の歴史があるが、そこに搭載されるS型エンジンの5つの特徴は一貫している。

①ハイパフォーマンス:これは最高出力と最大トルクが並のエンジンより高いこと。
②高回転型:出力(仕事量)を高めようとする時はトルクを太くするか回転数を高める方法がある。S型エンジンは高回転型にしている。
③ハイレスポンス:アクセルペダルの応答性が素早いことは、サーキットを走る上では重要な要素になる。
④サーキット走行に対応:ハイスピードでの高が続くサーキットでは冷却系、オイル潤滑系が重要となってくる。
⑤新しいテクノロジーを採用:BMWエンジンに採用するための先行開発の意味もあり、新開発のS型エンジンには専用技術を使う。

これらの特徴を守り抜きながら、S型エンジンは時代と共に進化を果たしてきた。初代からざっと見ていくことしよう。

まず初代M3(E30)のエンジンは、2.3L直列4気筒(S14B23型)だった。M3スポーツエボリューションというE30 M3の最終モデルでは、2.5Lに排気量をアップ。238psと240Nmを発生した。2世代目のM3(E36)は3L直列6気筒(S50B30型)になった。インテーク側のみVANOS(可変バルブタイミング機構)を組み込んだのが特徴で、後期モデルでは排気量が3.2Lにアップして、321psと350Nmと順調にパワーとトルクがアップした。

3世代目(E46)も直列6気筒で、排気量は3.2L(S54B32型)と先代の後期型と同じだが、今度はエキゾースト側にも可変バルブタイミング機構が付いてダブルVANOSに進化。ボディを軽量化したCSLモデルでは360psと370Nmとさらなる動力性能向上を果たしている。4世代目(E90/E92)のM3/M4は4LのV型8気筒(S65B40A型)を搭載。直6と同等まで軽量化されたこのエンジンは、ベッドプレート方式でクランクシャフトを支え、アルミニウムのシリンダーブロックを採用した。ここまでは自然吸気の時代だが、次からは方向転換してターボチャージャー付きの時代になる。

5世代目(F80/F82)は3L直列6気筒+ツインターボエンジン(S55B30A型)を搭載する。通常のBMW 6気筒エンジンはシングルターボだが、Mモデルはツインターボでレスポンスとパワーを稼ぐ。トピックは最後に登場したGTSで、500psと600Nmを発生するのだが、500psを発生させる燃焼室を冷やすためにウォーターインジェクションシステムを採用。トランクの床に埋め込んだ水タンクからエンジンルームに水を引き、負荷が大きい時にインテークマニフォールド内部に水を噴射するのだ。

これで燃焼室を冷却してノッキング限界を高めてパワーアップを果たした。もし水を使い切っても、最高出力は出せないが普通に走れるので安心だ。要するにターボチャージャーのブースト圧を高めても、冷却が追いつかなければパワーは出せない。次モデルでは秘策によって、ウォーターインジェクションなしでもさらなるパワーアップを果たした。

最新のS58B30A型はより高回転型に進化

そして最新型となる6世代目(G80/G82)M3/M4のエンジンは、3L直列6気筒ツインターボを踏襲しており、一見5世代目と大差ないように見えるが、実は中身が大きく変わっている。

シリンダーヘッドの内部を冷却水が巡回するために隅々まで細かい回路が必要になる。それを作るためにひとつずつ3Dプリンターを使って型をとってアルミ鋳造するという丁寧な作業によって成り立っている。これによりウォーターインジェクターなしでノーマルのM4クーペ(ベースモデル、6速MTのみ)用のS58B30B型は480psと550Nmを発生。さらにM3/M4コンペティション用のS58B30A型は510psと650Nmにパワーアップしている。

さらにS58型から始めた冷却方法は、ピストンを下から冷やすオイルサンプだ。通常は1本の噴射だが、S58型は2本にしたのだ。この他に新しいS58型が先代のS55型と大きく異なるのは、クランクシャフトの受け方だ。クランクシャフトを下から支えるのはアルミニウム製のベッドプレートタイプだったが、新しいエンジンでは鉄製の受けになった。アルミのベッドプレート方式は高回転で回る分には問題ないが、1回ずつのより大きな爆発力に耐えられるようにするためには鉄製の受けが必要になったからだ。

クランクシャフトといえば、S58型はフルカウンタータイプになっている。ひとつひとつは薄くして質量を減らしているが、これでバランスを取って高回転に対応できるようにしている。また、サーキットを走ることを前提に作られたエンジンだから、長い高速コーナーでオイルが偏っても潤滑できるようにメインポンプ以外にサクションポンプを複数設けているのも特徴だ。

このS58型エンジン、実はM3/M4の前に2018年にデビューしたX3 M/X4 Mですでに採用されていた。ただしチューニングはM3/M4とは異なり、ベースモデルは480psと600Nm、コンペティションは510psと600Nmの仕様となる。X3 M/X4 Mの場合はエンジンルームの高さに余裕があったから、吸気用のインタークーラーがヘッドの上に配置されていたが、M3/M4ではシリンダーの横に移されている。

こうしてBMW M社はMモデル専用のエンジンを絶え間なく開発している。このMモデル専用エンジンはコードの頭に「S」が付く。通常のBMWのエンジンコードはB(古いのはN)から始まるが、Sから始まるものはない。ただし例外的にG30/G31のBMWアルピナB3には、新しいS58B30型エンジンが採用されている。もちろんプログラムはアルピナのキャラクターに合わせて変えられていて、最大トルクは700Nmとかなり太い。

エンジンコードの頭文字に関わらずBMWのすべてのエンジンは「TVDI」の要素が入っている。これはターボ、バルブトロニック、ダイレクトインジェクションで、今のBMWエンジンに共通する技術である。

新しいM4コンペティションに乗ると、先代よりも低速トルクが薄くなった気がする。不精してシフトダウンしないで高いギアのままアクセルペダルを踏み込んでも期待するほど加速してくれない。その代わりエンジン回転を高めにして走ると凄い性能を発揮する。安楽ドライブではなく、超官能的ドライブ。これぞMモデルらしい味わいと言えるだろう。

今後CSLやGTSが出るのか不明だが、さらなるパワーアップ、トルクアップする際にはまた別の秘策があるのだろうか・・・。(文:こもだきよし/写真:伊藤嘉啓・永元秀和)