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El E46 M3 de 2001 apareció en todo el mundo con el nuevo motor S54B32 de 3,2 L (3.246 cc). En el tiempo de la introducción de los coches, este motor tuvo las especificaciones más altas de salida para un motor aspirado naturalmente (atmosférico) jamás construido por BMW, produciendo 343 CV y 365 Nm (262 TQ).
Un E46 M3 de color Topacio Azul.
Las primeras unidades del E46 M3 fueron entregadas en color Laguna Seca Azul. Disponible también con la transmisión SMG Drivelogic (también conocido como SMG II), una caja de velocidades electro-hidráulica manual al estilo Formula 1 sin pedal de embrague y palancas montadas en el volante, también como un detalle importante. El modelo vino también con una nueva transmisión de 6 velocidades y línea roja de RPM en 8000, la primera para cualquier BMW. El motor también consistió en 6 gargantas de control independiente de la admisión y mariposas de admisión operadas electrónicamente (sin cable).
El motor del M3, S54 naturalmente aspirado produce más de 100 cv/litro (340 bhp/3.2 litro), un hecho notable. Rendimiento
Hubo dos modelos de edición especial del E46 M3 producidos: el M3 CSL y el M3 GTR.
M3 GTR
El E46 GTR despertó a la vida en febrero de 2001, potenciado por un motor V8 de 4 L que producía 444 CV (la versión de competición—versión de calle producía 343 CV). Era diferente al 6 en línea que potenciaba a las versiones M3, la versión de competición del E46 M3 GTR 16 fue muy exitosa en la American Le Mans Series (ALMS), ingresada por Schnitzer Motorsport. Rivales como Porsche apuntaron que este coche fue más un Sport Prototipo por ser que no hubo motores V8 disponibles en el BMW E46 de calle, lo cual es una violación al espíritu del gran turismo. En 2001, las regulaciones de ALMS afirmaron que los coches debían estar a la venta en al menos dos continentes durante doce meses en que las reglas fueron decretadas. Para cumplir esta regla, BMW colocó 10 GTR de calle a la venta después de la temporada 200, por 250.000 euros (entonces $218,000) cada uno, supuestamente solo disponibles para clientes selectos. Debido a esto, las reglas de ALMS fueron alteradas para 2002 para establecer que 100 coches y 1000 motores deberían ser construidos para el coche para poder participar sin penalidades. A pesar de que BMW pudo tener en competencia el V8 con las penalidades del nuevo peso y potencia bajo estas nuevas regulaciones, eligieron dejar fuera el ALMS, efectivamente terminando la corta vida en carrera deportiva del M3 GTR.
Dos coches Schnitzer Motorsport GTR vieron un regreso en 2003 en las 24 Horas de Nürburgring, ganando 1-2 en 2004 y 2005, así como también participaciones en las 24 Horas de Spa. Coberturas a bordo grabadas en 2004 Hans-Joachim Stuck, Pedro Lamy, Jörg Müller y Dirk Müller en Nürburgring y Spa-Francorchamps.
Escuderías privadas (Scheid, GETRAG, etc.) también tuvieron insertados los motores 4000cc BMW V8 dentro de una carrocería E46 para competir en Nürburgring, ganando algunas carreras VLN en los últimos años.
Este modelo ha tenido una influencia cultural en los videojuegos debido a su aparición en Need for Speed (Most Wanted y Carbon). M3 CSL (E46)
BMW fabricó de forma limitada (menos de 1,400 unidades) de M3 CSL (E46) entre junio y diciembre de 2003. El CSL, coupé deportivo ligero en inglés, recibió una agresiva campaña de reducción de peso, más potencia (hasta 360 cv), y más agudas características de manejo que el M3 estándar, como los neumáticos de velocidad. Por el exterior el CSL se distingue de su hermano por un juego de llantas BBS CH 19", un spoiler trasero integrado en la carrocería y un orificio de entrada de aire mayor en el lado izquierdo del parachoques delantero. La perdida de peso fue conseguida por medio del uso de un techo de fibra de carbono, tapa de combustible de fibra en carbono, escape más liviano, luneta trasera más fina, paneles interiores de las puertas en fibra de carbono y consola, asientos de competición ligeros, y la desaparición de los airbags laterales. Otras características disponibles en el M3 como equipamiento estándar como el aire acondicionado y la radio fueron también quitadas, aunque esas opciones podrían ser añadidas a gusto del propietario. La transmisión SMG II secuential manual gearbox (transmisión manual secuencial) fue integrada de serie. Debido a los pocos que se produjeron y las complicaciones para la aprobación del DOT y la EPA estándares para el mercado de Norteamérica, BMW nunca exporto el CSL a los Estados Unidos, aunque si bien algunas partes de él estuvieron disponibles en el M3 como parte de un paquete opcional de competición.
Mientras el CSL fue comparable en prestaciones al Ferrari's 360 pero por la mitad de precio, esta versión del M3 es frecuentemente criticada por ser demasiado orientada a la competición y significativamente más cara que el modelo estándar. Enfocada en la perdida de peso, el CSL se convirtió en un menos "automóvil de todos los días" que el M3 que es conocido por ello. Otra crítica fue la indisponibilidad de una transmisión manual. M3 Paquete de competición (USA), M3 Club Sport (UK)
BMW M3 de 2004 con llantas del CSL.
Aunque si bien el M3 CSL nunca fue exportado a los Estados Unidos, en 2005 BMW presentó un M3 "Paquete de Competición" (también conocido como Club Sport en el Reino Unido): una opción de $4,000 que ofrecía un número de actualizaciones tomadas del M3 CSL. El paquete incluye:
Resortes de suspensión especialmente ajustados para el "paquete de competición"; esto fue realizado sobre todos los M3 producción desde 12/05 en adelante.
Caja de dirección CSL: Radio de dirección más directo de 14.5:1 (vs. el de los M3 estándar 15.4:1)
DSC con modo de M-pista CSL por medio de un botón ubicado en el volante (remoción del control de crucero y controles de radio montados en el volante)
Discos de freno perforados de compuesto del modelo M3 CSL ; Disco delantero mayor de 13.6 pulgadas (desde el original de 12.8 pulgadas)
Volante, palanca de velocidades y freno de mano realizados en Alcantara
Pintura exterior color Azul Interlagos como opción de color exclusiva.
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