BMW M21

BMW
M21 als Turbomotor (1986)
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
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

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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 E30 324td war der erste Dieselmotor weltweit, der dieses System erhielt.[9] Dieses System verwendete zudem ein elektronisches Gaspedal. Der E28 wurde weiterhin mit mechanischer Verteilereinspritzpumpe bis Ende 1987 gebaut.

Aufbau und Technik

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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 der Type Bosch VE 6/10. Als Stellgrößen für die Bestimmung der Einspritzmasse und des Einspritzzeitpunktes werden unter anderem der Saugrohrdruck und die Kühlwassertemperatur herangezogen.[14] Der Motor hat eine Schubabschaltung.[11] In den turboaufgeladenen Varianten ist ein Abgasturbolader der Type Garrett AiResearch T 03 eingebaut,[15] der eine Ladedruckregelung mit Wastegate hat.[14] Eine Rückkühlung hat der M21 nicht. Die Motorvarianten mit digitalem Steuergerät hat einen etwas kleineren Turbolader, der das Ansprechverhalten verbessert.[12] Um den Stickoxidausstoß zu verringern, hat der M21 eine Abgasrückführung.[16] 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 einen Keilriemen angetrieben. Die Servolenkungspumpe hat einen separaten Keilriemen.[2]

Technische Daten

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Drehmoment- und Leistungsentwicklung BMW M21
Technische Daten[12][20][21][16]
Motor Bohrung × Hub Hubraum Leistung Drehmoment Spezifischer Verbrauch Höchstdrehzahl Verdichtung Motoraufladung Motorsteuerung Produktionszeitraum
M21D24 80 × 81 mm[10] 2443 cm³ 85 kW bei 4800/min 210 N·m bei 2400/min 270 g/kW·h 5300/min 22:1[22] Turbolader Mechanisch 09.1983–08.1987
220 N·m bei 2400/min 5300/min 22:1[22] Bosch EDC 1987–1992[13]
63 kW bei 4600/min 152 N·m bei 2500/min 5150/min 22:1[22] – Mechanisch 09.1985–08.1987
– Bosch EDC 1989–1992

Betriebsflüssigkeiten

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Der M21 ist für den Betrieb mit Dieselkraftstoff nach DIN 51601 mit einer Mindestcetanzahl von 45 ausgelegt.[23] 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.[24] Es soll Motoröl der API-Spezifikation CD verwendet werden.[25]

Kritik

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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[22]

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[26]

Anwendungen

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  • BMW E28 (524td, 524d)
  • BMW E30 (324td, 324d)
  • BMW E34 (524td)
  • Bertone Freeclimber 6td
  • Vixen 21 TD
  • Lincoln Continental Mk VII[27]

Anmerkungen

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  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

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  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 Etzold, S. 14
  3. ↑ Fertigung des ersten BMW-Dieselmotors (Memento des Originals vom 10. April 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/bmw-grouparchiv.de
  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) (Memento des Originals vom 24. Februar 2019 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/bmw-grouparchiv.de. 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 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 (Memento des Originals vom 17. Mai 2019 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.unixnerd.demon.co.uk. Abgerufen am 9. Mai 2016.
  14. ↑ a b K. Lange, B. Göschel, R. Henning, F. Krame: M 105 — A New Turbocharged IDI Diesel Engine (= SAE Technical Paper Series 820114). 1982, S. 6, doi:10.4271/820114 (englisch).
  15. ↑ Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 92
  16. ↑ a b K. Lange, B. Göschel, R. Henning, F. Krame: M 105 — A New Turbocharged IDI Diesel Engine (= SAE Technical Paper Series 820114). 1982, S. 7, doi:10.4271/820114 (englisch).
  17. ↑ Betriebsanleitung 4–05
  18. ↑ Betriebsanleitung 6–13
  19. ↑ Betriebsanleitung 6–24
  20. ↑ Betriebsanleitung 6–07
  21. ↑ Etzold, S. 13
  22. ↑ a b c d Auto motor und sport: Der zweite 5er von BMW: Die Baureihe E28 Der unscheinbare Revoluzzer, abgerufen am 9. April 2015
  23. ↑ Betriebsanleitung 1–14
  24. ↑ Betriebsanleitung 4–02
  25. ↑ Betriebsanleitung 4–10
  26. ↑ Andreas Borchmann: Dieselt BMW schon so gut wie Mercedes?, in Auto Bild, 52/1986, S. 44
  27. ↑ BMW Group Werkszeitung Steyr Oktober 2016, S. 4

Literatur

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  • K. Lange, B. Göschel, R. Henning, F. Krame: M 105 — A New Turbocharged IDI Diesel Engine (= SAE Technical Paper Series 820114). 1982, doi:10.4271/820114 (englisch).
  • 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