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S54B32採用終極的高轉速以及氣門科技，能以僅3246cc的排氣量，擠壓出高達343hp的輸出。

依循車系傳統，S54B32也使用了六喉直噴與雙凸輪軸設定，並在進、排氣門部分，都導入了VANOS可變氣門正時系統，以對應全速域需求；缸徑與衝程部分，則分別成長到了87與91mm，而有著上看到3246cc的排氣量，而這也幾乎是近代直六引擎的容量上限。

芥末黃的E46 M3，在2000年初期是相當經典的道路景像。

由於大受歡迎，因此本車也衍生出了敞篷版本。

除了肺活量提升，S54B32的壓縮比，也從S50B32時代的11.3：1提升到11.5：1，並將紅線區拉高到8000rpm，並得以釋放出343hp/7900rpm、37.24kgm/4900rpm的動力，高轉速取向相當明顯，搭配六速手排或SMG系統，都可以在5.1秒內完成0~100km/h加速(敞篷車型5.6秒)，至於極速則以電腦控制在250km/h；然而依照各改裝店家估算與實際測試，這套動力系統在經過解除點火限制後，就能夠有直上305~310km/h的實力。

2003年發表，隔年上市的CSL車型，除了動力更強、重量更輕，在空氣力學、輪圈與車體材質部分，也都有專屬特製配件。

令北美車迷感到驚喜的是，E46 M3的美規版本雖然仍與歐洲車型有所差異，不過這次特別使用了正統的M Power引擎，因此實力也相當強悍；依照當地法規，S54B32在更改了觸媒位置，並針對進排氣系統進行微調之後，仍有著333hp/7900rpm、36.22kgm/4900rpm的輸出，與以往相較顯得更具原味。

在Z3車系上使用的S54B32引擎，由於屬性因素，因而將輸出下修到325hp/7400rpm、36.02kgm/4900rpm。

CSL利用進排氣強化與監理系統的重設，將輸出提升到360hp/7900rpm、37.76kgm/4900rpm。

由於不同車種的進化時間差，因此造成E46 M3在前期的時候，與概念屬於前一個世代的Z3 M Coupe、Z3 M Roadster在市場上有些許的重疊時間；在先前，Z3的M Power相關車種其實都已經曾經搭載過E36 M3所使用的S50B32(321hp)引擎，然而隨著新系統的導入，它們也改用了S54B32心臟。

不過由於在當代，BMW車款的長幼倫理極為重要，因此Z3 M Coupe、Z3 M Roadster為了避開打到師兄的危險，特別對引擎做了限轉，將紅線區下修到7600rpm，而總合輸出也因而降到325hp/7400rpm、36.02kgm/4900rpm(美規車型315hp/7400rpm、34.69kgm/4900rpm)。

雖說官方政策與帳面數據是如此，不過由於Z3車系擁有車重與尺碼的先天優勢，因此即便在受限的設定下，仍有十分傑出的性能表現，即便在今日的中古成交價，仍有不錯的水準。

與前代車型相較，E46 M3的排氣系統，顯得更加短捷而且流暢。

著名的六喉直噴系統，當然也是本具引擎極為重要的配備。

在2004年時，BMW則釋出了限量1400部的M3 CSL(Coupe Sport Leichtbau，雙門運動輕量版)，本車使用了大量的碳纖維與鋁合金材質，成功將車重由一般雙門M3的1495~1550kg降到1384kg，搭配許多特製的元件，因而有著極佳的操控表現。而它所使用的S54B32引擎，也在引擎監理、進排氣系統部分都進行了更強化的改變，因而一舉將動力提升到360hp/7900rpm、37.76kgm/4900rpm的終極水準。

為了因應更加嚴苛的工作環境，包含機油槽與相關的幫浦，也都是經過強化的特殊部品。

隨著性能的躍升，歷代M3的引擎監理系統，也都有相當程度的進化。

隨著BMW的全線渦輪化，像S54B32這類本質瘋狂的強烈作品，也將成為絕無僅有的歷史級珍品。

專屬的強化機件，是S54B32得以名震江湖的最重要籌碼。

即便在今日，其強悍的輸出與經典的外型，與相對容易入主的交易價格，仍是許多動力上癮者，進階300ps層級的捷徑。

由於極受歡迎，因此E36 M3也推出了多種車體型式。

1992開始登場的前期型M3，裝置了S50B30引擎，這具動力系統是由M50直列六缸進化而來，除了將原本的缸徑x衝程由84x75mm(2.5升型式)擴增到86x85.8mm，達到2990cc的排氣量，也承襲了前代車型的雙凸輪軸以及多喉直噴設計，以提升輸出表現。

然而隨著科技的進步，這類傳統硬派架構，已經不足以構成絕對強勢的武力，因此專注性能的「M」部門，也特別為其導入了革命性的「VANOS」(德文 VAriable NOckenwellenSteuerung)汽門正時可變系統，確保其領導地位。

每公升排氣量輸出突破100ps的S50系列，是BMW相當經典的動力系統。

所謂汽門正時，指的就是汽門開啟的時間，其作動的關鍵點，仍是每個引擎運作循環交接的「排氣」與「進氣」之間。

雖然就文字敘述與概念，這兩個動作似乎相當簡單，然而實際狀況並非如此。由於排氣動作並非排氣門一打開，就在瞬間完成，而是需要時間讓廢氣「擠出門」，因此在實際運作上，排氣門開啟時間會需要向後延遲，以完成廢氣清理；相對的，進氣的動作也不是煞時搞定，因此進氣門也需要提早開啟，讓油氣提早進入填充氣缸。

這兩個相連的動作，由於排氣門的開啟時間需要向後延遲，而進氣門的開啟時間需要向前提早，因此不可避免的會造成時間上的重疊，也就是排氣門還沒關，進氣門卻已經開啟的狀態。

打開引擎蓋之後沒看到這六根進氣管道，很多人會立刻把再把它蓋起來。

在不同的轉速領域，這個重疊時間各自會有不同的特性，而VANOS則能夠針對需求，去調整這個部份。

從日常生活動作聯想，引擎在低轉速，處於正要「提」的狀態，因此動作雖然不快，但蓄積的力量卻必需要相當紮實；在這時候，VANOS會較晚開啟進氣門，避開排氣門向後延伸的時間，以減少油氣在進入氣缸後，又直接從排氣門竄出的機會。如此一來，絕大部分進入到氣缸的油氣，都會乖乖的在燃燒室裡面被壓縮，然後點火爆炸，活塞運作的單次出力，也會因為燃料的密度與品質的提高，而達到「重擊」的效果。

特殊材質的拋光排氣系統，確保最高效能。

為了因應嚴苛的工作環境與複雜的機械運作，本車也使用了專屬的電腦監理系統。

隨著轉速提高，引擎狀態逐漸轉成「衝」的狀態，需要大量的空氣以供給運轉需求；在這時候，VANOS則會提早開啟進氣門，讓新鮮油氣在進入氣缸的同時，同時將廢氣「推擠」出排氣門。

當然在這個時候，新鮮油氣趁著進、排氣兩個氣門，同時開啟時逃逸的狀況仍在；然而由於隨著轉速增加，進排氣門的開啟時間，都已經以倍數方式減少，因此就算油氣衝得再快，也不容易奔馳的排氣門口。

輕量強化氣門，也是性能車款的必備武器。

這個概念相當簡單，假設轉速在1000轉的時候，進排氣門各開啟兩秒，其中的重疊時間有一秒，油氣就可以利用這一秒的時間，從入境口跑到出境口登機逃跑；然而當轉速提升到5000轉的時候，由於氣門是跟著曲軸走，因此動作也快了五倍，這時候重疊時間只剩下0.2秒，油氣就算看得到天堂門就在前方，但也難逃被壓扁然後點火燃燒爆炸的命運。

這個斜紋螺套的「深入淺出」，將影響齒輪盤與凸輪軸的相對位置。

焦點回到VANOS，BMW則為它在高轉的時候，再度設定了延遲開啟的進氣門，以尋回填充效率的理念，提高單次爆炸的「質」，配合累積了轉數的「量」，成功將最高速表現往上「頂」。

這個做法與其他強調氣門技術的V型高性能引擎，多利用加大氣門開啟時間的上攻方式不同，不過由於S50B30的已經有直噴系統的加持，只要能把握每次確實的引擎填充效率，不但輸出表現水準極高，性能與油耗的間報酬比例也相當好。

以斜紋螺套為基準，前方來自引擎、鏈條與齒輪盤的相對位置為固定不變，在經過轉換後則變成橘色的可變。

前期E36 M3就在相關技術的全力奧援下，有高達286ps/7000rpm、320Nm/3600rpm的輸出。

隨後在1995年(1996年式)時，則有著名的M3 321登場，本車使用的S50B32將排氣量提升到3201cc(86.4x91.0mm)，並追加了更進化的Dual-VANOS系統，除了原有的進氣端外，在排氣部份也追加了氣門正時可變系統，並將輸出拔擢到321ps/7400rpm、350Nm/3250rpm，對照其當時321萬元的售價，「一馬一萬」的稱號相當響亮。

前期的VANOS使用兩個獨立的鏈條系統，先由曲軸鏈條將動力帶到第一齒輪盤(排氣端側靠引擎本體)，在經由同軸系統把動力帶給第二鏈條(靠車頭)，進行凸輪軸正時調整。

在機械架構上，一般的凸輪軸都是固定在齒輪盤上，因此當曲軸帶動鏈條，並轉動齒輪盤的時候，凸輪軸只能跟著轉。

然而在VANOS系統中，齒輪盤與凸輪軸並不是鎖死的，而是以類似「套上去」的方式組合，在兩者之前還有一個斜紋螺套做為囓合轉換；當這個螺套被推進或拉出的時候，上面的斜紋就會轉動改變齒輪盤與凸輪軸的相對位置，達到改變汽門正時的效果，而相關的機制則是由行車電腦與油壓系統所監理控制。

與M3搭配的SMG系統，也是市面上第一套量產的高效能自手排設計。

針對美國嚴苛的排氣規範，E36也衍生出了美規M3，不過本車的引擎(S50B30US/S50B32US)並沒有六喉直噴系統，加上氣門架構、電腦監理系統都與歐規不同，因此輸出僅有243ps，雖然也有一定水準，但與正統M3的的實力，仍有不小的距離。

從其問市的1986年迄今已經長達25年，就宛如近代的自然近氣引擎科技進化史。

BMW M3的自然進汽傳奇歷史，起始於著名的S14族引擎。

與賽道緊密相連的血統，使其有著跳越時空的性能演出。

隨著首代E30 M3在1986年上場的，是S14B23引擎，它採用了M10系列的直列四汽缸本體架構，並將排氣量由1.8提升到2.3升，搭配來自M88/S38的雙凸輪軸氣缸上座，並導入了四喉直噴進氣系統，以高轉化設定，創造出195ps/6750rpm、210Nm/4750rpm的輸出，後期車型則提升到215ps/6750rpm、244Nm/4750rpm；這兩款車型都曾經推出了不含觸媒的EVO進階型車款，動力則各自成長5ps，分別達到200ps/6750rpm、240Nm/4750rpm與220ps/6750rpm、245Nm/4750rpm。

凸輪軸上方有蛋型的凸輪塊，在旋轉的時候可以推動汽門開啟。

汽門的運作機制，由曲軸帶動鏈條(或皮帶)，再轉動凸輪軸，上方的凸輪塊則會用突出的蛋尖部分，推開汽門。

雖然雙凸輪軸在今天，已經相當普遍的架構，然而在1980年代，這還是屬於相當高檔，並具有高度跑車意味的設計。

單凸輪軸則僅使用一根凸輪軸，同時控制進、排汽門，比較適合中低轉數訴求的引擎。

所謂凸輪軸，就是上面裝置有凸輪的長軸，而凸輪則是類似蛋型的不規則金屬塊；它們位於引擎氣門上方，當凸輪軸旋轉的時候，就會帶動凸輪以接近蛋底的部份為軸心，一併進行旋轉。從側邊截切面觀察，可以發現凸輪軸塊在轉動的時候，會與控制氣門的挺桿或氣門本身，保持著些微接觸的狀態。當凸輪軸轉到突出的蛋尖部分時，則會推動氣門的相關機構，讓氣門開啟；相對的，當凸輪軸塊傳動到較平滑的蛋底部分時，則會放開氣門的相關機構，讓氣門關閉。

氣門則是空氣進出汽缸的門戶，依照功能又分為進氣門與排氣門；當引擎在運作的時候，會依序進行奧圖循環(Otto cycle)的四個動作，它們依序的排列與相對氣門的位置狀態分別是：進氣(進氣門開)、壓縮(關)、爆炸(關)、排氣(排氣門開)，所謂的單凸輪軸，則是利用一根凸輪軸，在上面裝置了相對應的進、排氣凸輪塊，控制氣門的關閉。這裝置從理論上看來是無懈可擊，但在實際運作的時候，卻會遭受到某些問題。

一般的進氣系統，進由單節氣門釋放空氣進入，然後由各汽缸的負壓，去「搶吸」空氣。

我們把奧圖循環(Otto cycle)串連兩次可以發現順序是：進氣(進氣門開)、壓縮(關)、爆炸(關)、排氣(排氣門開)、進氣(進氣門開)、壓縮(關)、爆炸(關)、排氣(排氣門開)，它有一個重點是進排氣門集中在第一次循環結束、第二次循環起始的時候開閉；我們把整個過程從第一次排氣開始，截取一循環來看：排氣(排氣門開)、進氣(進氣門開)、壓縮(關)、爆炸(關)更可以發現，凸輪軸的工作受力狀態，集中在前半圈，而在這前半圈的短暫時間內，還必需密集的承兩次壓力升降；這還只是對應一對進排氣門而言，由於每個氣缸的運作都有些微差異，實際的受力狀況更加複雜。

雙凸輪軸與多喉直噴，是E30 M3得以稱霸一方的重要利器。

不難理解將這些工作，全部加諸一根凸輪軸之上，將會造成機件的負擔，特別是隨著轉速的提高，相關的不對稱受力效應也會逐漸放大，造成震動、噪音與高度耗損；因此在高轉速的車款上，則逐漸導入了雙凸輪軸架構，讓兩根凸輪軸分別負責進排氣的氣門控制。如此一來，每根凸輪軸的負擔除了立刻減半，細部的受力狀態也更加單純，能夠減少震動與噪音，相對有利於高轉速的運作。

另一方面，S14引擎所使用的四喉直噴系統，則是在今日也不常見的豪華配備。

多喉直噴系統，則讓每個氣缸都擁有獨立節氣門與進氣管道，大家都可以吸個飽足。

在尋常的引擎架構中，大多僅使用一個節氣門，讓所有汽缸內部爆炸所需要的空氣進入，並在經過各汽缸的歧管造成旋流之後，混合燃油再經由氣門進入燃燒室；至於多喉直噴系統，則是使用了多個節氣門(通常與汽缸數目相同)，並縮短進氣管道，讓每個汽缸都能夠自由的吸取更大量的空氣，對動力輸出與馬力上攻都有正面幫助。

以四汽缸單節汽門引擎，對四汽缸四喉直噴而言，前者就像只有一個鼻子，卻要負責四個肺葉的空氣需求，而後者則是有四個鼻子，對應四個肺葉，汽缸的填充效率自然來得比較高；相對的，多喉直噴引擎的反應、輸出表現都比較好，但油耗需求也會更高，這也是追求性能的基本代價。多喉直噴系統，則讓每個氣缸都擁有獨立節氣門與進氣管道，大家都可以吸個飽足。

由於E30 M3屬於競技量產車型，因此引擎架構會受到WTCC、DTM比賽與對手Mercedes-Benz 190E的影響，而最強的Sport Evolution也在1990年現身，本車裝置了排氣量提升到2.5升的S14B25心臟，輸出也再度攀升到238ps/7000rpm、240Nm/4750rpm，限量600部。另外BMW也曾經針對義大利、葡萄牙等排氣稅制較嚴苛的地區，推出了2.0升(S14B20)車型的M3，這批引擎有195ps/6900rpm、210Nm/4900rpm實力，除了轉數稍高，數值表現與初期的2.3車型相當接近。

雙凸輪軸與多喉直噴，是E30 M3得以稱霸一方的重要利器。

隨著各地排氣規範的日益嚴苛，日後要出現這樣的硬漢，已經不再有可能。 S14族引擎，在當時就能夠利用自然進氣架構，創造出每公升高達0.95ps的輸出，非僅在當時足以與渦輪增壓對抗，就算以今日眼光審視，仍是相當強悍。