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宝马作为世界汽车巨头，始终保持对发动机的研发优势；新一代M3轿跑车的升级重点，上一代M3采用的直列6缸发动机被全新的4.0升（3999cc）V8发动机所取代。这台由M5移植而来，具有F1赛车技术的发动机采用每缸4气门设计，并加入了Vanos技术，最大功率达到309 kw/8300rpm，最大扭矩为400Nm/6500rpm，发动机最高转速为 8300 rpm，在2000rpm时，就可以输出340Nm！这款代号S65B40的V8发动机，比起旧款的M3所搭载的直6发动机，自重仅仅增加15kg。