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这代M3采用一台编号S65B40的4.0L V8发动机,它是以宝马M5那台5.0L V10发动机去掉两个气缸而来。最大功率为309kw(420ps)/8300rpm,峰值扭矩400Nm/3900rpm。
这台发动机当然进行了大量的性能化制作,例如独特的每气缸独享一个节气门(共有8个节气门)构造,使得发动机吸进空气的速度极快,从而达到快速敏捷的油门响应和转速上升效果。因为节气门占用的空间,使得这台发动机的顶部比较“突出”,于是才有了M3引擎盖上那个隆起和两侧的小孔。