BMW M21

BMW
M21 als Turbomotor (1986)

M21 als Turbomotor (1986)

M21
Produktionszeitraum:03.1983–12.1992
Hersteller:BMW
Funktionsprinzip:Diesel
Motorenbauform:Reihe, Sechszylinder
Ventilsteuerung:OHC
Hubraum:2443 cm3
Gemischaufbereitung:Wirbelkammereinspritzung
Motoraufladung:Teilweise Turbolader
Leistung:63 – 85 kW
Max. Drehmoment:152 – 220 N·m
Masse:ca. 250[1] kg
Vorgängermodell:keines
Nachfolgemodell:BMW M51

Der BMW M21 ist ein Sechszylinder-Reihen-Dieselmotor des bayerischen Motorenherstellers BMW. Der Motor mit Wirbelkammereinspritzung wurde aus dem Ottomotor M20 entwickelt[2] und ab März 1983[3] im oberösterreichischen Steyr in Serie für BMW produziert. Die Ablösung erfolgte ab 1991 durch den Nachfolgemotor M51.[4] Insgesamt wurden 174.407 Einheiten gebaut,[5] der letzte M21 wurde am 17. Dezember 1992 montiert.[6]

Hintergrund

Im Zuge der Ölkrise in den 1970er-Jahren entschied BMW, einen Motor zu entwickeln, der einen Kompromiss zwischen Leistung und niedrigem Verbrauch darstellt. 1974 lizenzierte BMW zunächst das FM-Direkteinspritzungs-Verfahren für Dieselmotoren der MAN.[7] Ab 1975 stellte BMW ein Entwicklerteam zusammen, das aus dem M20-Ottomotor einen Dieselmotor entwickelte, allerdings nicht mit Direkt-, sondern mit Wirbelkammereinspritzung. Im Herbst 1978 wurde der erste Prototyp des M21-Motors der Presse vorgestellt. Seine technischen Daten entsprechen bereits dem des späteren Serienmodells.[8] Auf der Frankfurter Internationalen Automobil-Ausstellung 1983 wurde der erste E28 524td vorgestellt, der vom M21-Motor angetrieben wurde. Der 5er erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 180 km/h und sprintete von 0 auf 100 km/h in 12,9 Sekunden.[4] Damit war der E28 die schnellste in Serie gefertigte, von einem Dieselmotor angetriebene Limousine der Welt.[4] Der Kraftstoffverbrauch dieses E28 lag bei 7,1 Litern auf 100 km.[4] 1986 stellte Bosch das erste elektronische Steuergerät für Dieselmotoren Bosch EDC (Electronic Diesel Control) vor, der M21 für den E28 war der erste Dieselmotor weltweit, der dieses System erhielt.[9]

Aufbau und Technik

Funktionsprinzip der Kraftstoffeinspritzung des BMW M21

Der M21 ist ein wassergekühlter[10] Sechszylinder-Reihenmotor aus Grauguss mit OHC-Ventilsteuerung[4] und Wirbelkammereinspritzung.[11] Der Zylinderkopf ist nach dem Querstromprinzip konstruiert.[2] Die Nockenwelle wird über einen Zahnriemen angetrieben,[4][A 1] und betätigt jeweils zwei Ventile pro Zylinder.[12] Weiters treibt die Nockenwelle auch die Ölpumpe über eine Nebenwelle an.[2] Im Vergleich zum M20-Motor hat der M21 verstärkte Pleuel, Kolben, Ventile, einen verstärkten Zylinderkopf[4] sowie eine verstärkte, siebenfach gelagerte[10] Kurbelwelle[12] mit zwölf Gegengewichten.[11] Der M21 wurde mit einem Instant Start genannten System ausgerüstet, das die Vorglühzeit im Vergleich zu vergleichbaren Dieselmotoren reduziert.[4] Die Leerlaufdrehzahl wird temperaturabhängig geregelt.[11] Die Kraftstoffeinspritzung wird in von 1983 bis 1987 gebauten Varianten mechanisch und in ab 1987[13] gebauten aufgeladenen Varianten des M21-Motors von einem digitalen Motorsteuergerät gesteuert, das für ein besseres Drehmoment als die konventionelle Einspritzungssteuerung sorgt.[12] Die Einspritzpumpe ist eine Verteilereinspritzpumpe,[11] in die die Kraftstoffpumpe integriert ist.[14] Sie wird über den Zahnriemen angetrieben.[2] Der Motor hat eine Schubabschaltung.[11] Mittels Garrett-Turbolader[15] (Type T03)[16] ohne Ladeluftkühler werden einige Varianten des M21-Motors aufgeladen, der Motor mit digitalem Steuergerät hat einen etwas kleineren Turbolader, der das Ansprechverhalten verbessert.[12] 1985 legte BMW den M21-Motor als Sauger nach, der besonders in Ländern mit hoher Kfz-Steuer beliebt war.[4] Der Saugmotor erhielt das digitale Motorsteuergerät erst 1989.[13] Beim aufgeladenen M21 liegen 85 % des maximalen Drehmoments bei 1700 min−1 an.[17] Zusätzlich zum Wasserkühler hat der M21 mit Turbolader noch einen Motorölkühler.[18] Der elektrische Anlasser leistet 2200 W[19]. Der Generator wird wie die Wasserpumpe über den Zahnriemen angetrieben. Die Servolenkungspumpe hat einen separaten Keilriemen.[2]

Technische Daten

Drehmoment- und Leistungsentwicklung BMW M21
Technische Daten[12][20][21]
MotorBohrung × HubHubraumLeistungDrehmomentHöchstdrehzahlVerdichtungMotoraufladungMotorsteuerungProduktionszeitraum
M21D2480 × 81 mm[10]2443 cm³85 kW bei 4800/min210 N·m bei 2400/min5300/min22:1[15]TurboladerMechanisch09.1983–08.1987
220 N·m bei 2400/min5300/min22:1[15]Bosch EDC1987–1992[13]
63 kW bei 4600/min152 N·m bei 2500/min5150/min22:1[15]–Mechanisch09.1985–08.1987
–Bosch EDC1989–1992

Betriebsflüssigkeiten

Der M21 ist für den Betrieb mit Dieselkraftstoff nach DIN 51601 mit einer Mindestcetanzahl von 45 ausgelegt.[22] Marine-Diesel und Heizöl sind nicht als Kraftstoffe geeignet. Im Ausnahmefall kann auch Kraftstoff mit einer niedrigeren Cetanzahl als 45 verwendet werden, in solchen Fällen soll aber eine Dauervolllast des Motors vermieden werden.[23] Es soll Motoröl der API-Spezifikation CD verwendet werden.[24]

Kritik

Die Redaktion von auto motor und sport urteilte positiv über den M21:

„…zu begeistern vermag nicht nur die kontinuierliche Kraftentfaltung und das für Diesel-Verhältnisse herzerfrischende Temperament des jüngsten BMW-Sprosses, sondern vielmehr die Tatsache, dass in puncto Geräuschemission und Laufkultur gegenüber den benzingetriebenen BMW-Sechszylindern kaum Abstriche zu machen sind“

– zitiert nach Kai Klauder[15]

Andreas Borchmann kritisierte 1986 den M21-Saugmotor im BMW E28 eher negativ:

„Die Benzinmotoren von BMW gehören zum Feinsten. Das läßt sich vom Dieselmotor nur bedingt behaupten. Was schon im kompakten 3er nicht den temperamentvollsten Eindruck hinterläßt, kann im 155 Kilo schwereren 5er eben nicht besser abschneiden. Tatsächlich setzt sich der Münchener recht zäh in Bewegung. Erstaunlich für einen Diesel: Der Sechszylinder ist durchzugsschwach. Unter 3000 Touren tut sich nicht viel. Deshalb muss er oft geschaltet werden, um halbwegs flott im Verkehr mitzuschwimmen. Die positive Seite des Sechszylinder-Diesels: Er bleibt auch bei hohen Drehzahlen recht leise. In dieser Disziplin gehört der BMW-Motor zur Diesel-Spitze.“

– Andreas Borchmann[25]

Anwendungen

Anmerkungen

  1. ↑ Im Handbuch ist von einem Antrieb der Nockenwelle über eine Rollenkette die Rede, die dortige Schnittzeichnung zeigt jedoch einen Zahnriemen. (Vergleiche Kapitel 6–03). Auch Etzold schreibt, dass der M21 einen Zahnriemen hat; eine Einfachrollenkette haben der M10 und der M30. (vgl. Etzold, S. 14).

Einzelnachweise

  1. ↑ Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 91
  2. ↑ a b c d e Etzold, S. 14
  3. ↑ Fertigung des ersten BMW-Dieselmotors
  4. ↑ a b c d e f g h i Ronan Glon in RanWhenParked.net: 30 years ago: BMW introduces its first diesel engine, erschienen am 22. Juli 2013, abgerufen am 9. April 2015 (englisch)
  5. ↑ BMW-Archiv: BMW M21D25 Automobilmotor (115 PS). Abgerufen am 31. Mai 2017
  6. ↑ Letzter M21-Motor montiert. In: BMW AG (Hrsg.): Bayernmotor. BMW Mitarbeiter Zeitung. Nr. 2, 1. Februar 1993, ZDB-ID 558618-5, S. 8 (bmw-grouparchiv.de [abgerufen am 1. Februar 2017]).
  7. ↑ MAN Nutzfahrzeuge AG: Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus.Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 1991. ISBN 978-3-642-93490-2. S. 506
  8. ↑ Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 90
  9. ↑ Brian Long: Zero Carbon Car: Green Technology and the Automotive Industry, Crowood, 2013, ISBN 978-1-84797-514-0.
  10. ↑ a b c Meyer Motoren: BMW M21
  11. ↑ a b c d e BMW: 524d 524td: Diesel mit Dynamik und Stil. Februar 1987. Seiten 21 und 22
  12. ↑ a b c d e Andreas in Bimmer: Die BMW-Sportdiesel: Von 524td E28 über 530d E39 bis BMW M550d F10, erschienen am 21. Jänner 2012, abgerufen am 9. April 2015
  13. ↑ a b c BMW M21 engine page. Abgerufen am 9. Mai 2016.
  14. ↑ Betriebsanleitung 6–04
  15. ↑ a b c d e Auto motor und sport: Der zweite 5er von BMW: Die Baureihe E28 Der unscheinbare Revoluzzer, abgerufen am 9. April 2015
  16. ↑ Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 92
  17. ↑ Betriebsanleitung 4–05
  18. ↑ Betriebsanleitung 6–13
  19. ↑ Betriebsanleitung 6–24
  20. ↑ Betriebsanleitung 6–07
  21. ↑ Etzold, S. 13
  22. ↑ Betriebsanleitung 1–14
  23. ↑ Betriebsanleitung 4–02
  24. ↑ Betriebsanleitung 4–10
  25. ↑ Andreas Borchmann: Dieselt BMW schon so gut wie Mercedes?, in Auto Bild, 52/1986, S. 44
  26. ↑ BMW Group Werkszeitung Steyr Oktober 2016, S. 4

Literatur

  • Betriebsanleitung BMW 524 td (E28), 6. Auflage. München. 1985.
  • Hans-Rüdiger Etzold: So wird’s gemacht (Band 68): BMW 5er Reihe 9/72 bis 7/81 (TYP E12), BMW 5er Reihe 7/81 bis 8/87 (TYP E28), Delius Klasing, Bielefeld, 1990, ISBN 978-3-7688-0666-4

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Prinzipskizze der Wirbelkammereinspritzung

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Leistungs- und Drehmomentdiagramm BMW M21
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BMW E28 engine (M21)