Der BMW M50 Motor | Technische Daten, Probleme, Haltbarkeit & Fahrzeugliste

Bild: Pierre.sch – CC BY-SA 4.0, Link

In diesem Artikel behandeln wir den BMW M50 Motor – dabei gehen wir neben allgemeinen Informationen und technischen Daten auch auf bekannte Probleme und die Haltbarkeit dieses Triebwerks von BMW ein.

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Allgemeine Informationen zum BMW M50 Motor

Der BMW M50 ist ein Reihensechszylinder-Ottomotor, der Ende 1989 von BMW als Nachfolger der M20-Motorenfamilie und Erbe der M30-Motorenfamilie eingeführt wurde.

Er wurde zunächst in der Fünfer-Serie (Modellreihe E34) und dann im Dreier (Modellreihe E36) verwendet. Weltweit kam er mit einem Hubraum von 2,0 oder 2,5 Litern (mit 150 bzw. 192 PS) im BMW E36 und BMW E34 zum Einsatz.

Der BMW M50 markierte eine neue Motorengeneration, die den M20 nach einer Bauzeit von gut zwölf Jahren ablöste. Im Vergleich zum M20 brachte der M50 konstruktive Neuerungen wie Vierventiltechnik, Steuerkette und Hydrostößel mit, wodurch regelmäßige Ventilspielprüfungen und -einstellungen überflüssig wurden.

Die Serienproduktion im BMW-Motorenwerk Steyr begann im Februar 1990. Die Präsentation der neuen Motorengeneration für die Presse fand Ende Februar 1990 im BMW-Werk Landshut statt, und ab Mai 1990 wurden die Modelle BMW 520i und BMW 525i mit den M50-Motoren ausgestattet.

Die Motoren wurden bis 1995 im BMW E36 und bis Mitte 1996 im Fünfer-Touring BMW E34 verwendet. Insgesamt wurden 943.795 Einheiten des BMW M50 produziert.

Auf Basis des Konstruktionsprinzips des M50 entwickelte die BMW M-GmbH die Sportmotorenserie S50 mit einem Hubraum von 3 und 3,2 Litern. Diese Motoren kamen unter anderem im BMW E36 M3 und BMW Z3 M zum Einsatz.

Für den BMW M50 wurden folgende Entwicklungsziele festgelegt:

Erzielung anspruchsvoller Drehmoment- und Leistungswerte bei Verwendung von ROZ 95 Kraftstoff.
Hohe Qualität und Langlebigkeit in Verbindung mit verbesserten Wartungs- und Serviceeigenschaften.
Beibehaltung und Verbesserung des bekannten Fahrverhaltens und der Motorakustik bei gleichzeitig hoher Kraftstoffeffizienz.

Nach der Einführung des 1,8-Liter-Vierzylinder-Vierventilmotors (BMW M42) im September 1989 sollten die 2,0-Liter- und 2,5-Liter-Sechszylinder-Vierventilmotoren das gleiche Zylinderkopfkonzept mit zwei Nockenwellen, Tassenstößelsteuerung mit integriertem hydraulischen Ventilspielausgleich und einer ruhenden Zündspannungsverteilung mit im Zylinderkopf integrierten Zündspulen aufweisen.

Ähnlich wie beim Vorgänger BMW M20 wurde ein kleinerer Zylinderabstand von 91 mm gegenüber dem BMW M30 (100 mm) gewählt, was bedeutet, dass das Kurbelgehäuse des BMW M50 die gleichen äußeren Abmessungen wie das vorherige Bauteil aufweist.

Die Hauptabmessungen des Zylinderkurbelgehäuses und des gesamten Motors sind daher vergleichsweise kompakt und ermöglichten den Einbau des Motors in alle damaligen BMW-Fahrzeugmodelle.

Das Kurbelgehäuse besteht aus perlitischem Grauguss, was Vorteile in Bezug auf Festigkeit, Dämpfungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit bietet.

Der 2,0-Liter-Motor hat eine Bohrung von 80 mm und freistehende Buchsen, während der 2,5-Liter-Motor eine Bohrung von 84 mm und zusammengegossene Buchsen aufweist.

Durch das Absenken des Ölwannenflansches um 60 mm unter die Kurbelwellenmitte wurde der untere Teil des Motors besonders versteift. Durch den Einsatz von Leichtguss konnte ein Kurbelgehäusegewicht von 48 kg erreicht werden.

Das Gewicht des Motors beträgt nach DIN 70 020-A für beide Hubraumvarianten nur 194 kg – und das trotz der aufwendigeren Konstruktion des BMW M50 im Vergleich zum BMW M20 mit Vierventiltechnik, Schwungrad mit Topfform und Keilrippenriemenantrieb für die Nebenaggregate.

Die nur 12 kg Mehrgewicht im Vergleich zum Vorgängermodell konnten durch konstruktiven Leichtbau unter Verwendung von FEM (Finite-Elemente-Methode) und CAD (Computer-Aided Design) erreicht werden.

Die Ölwanne ist einteilig und besteht aus einer Aluminiumlegierung, die im Druckgussverfahren hergestellt wird. Eine Schale, die in die Ölwanne integriert ist, verbindet die untere Hälfte des Getriebegehäuses mit dem Motor-Getriebe-Aggregat, um die Gesamtsteifigkeit zu verbessern.

Im Ölsumpf befindet sich eine Duocentric-Ölpumpe, eine geregelte Zahnradpumpe, die von der Kurbelwelle über eine einreihige Kette angetrieben wird. Das Schmiersystem enthält 5,8 l Öl, wobei der Öldruck im System auf 4 bar geregelt wird.

Die Kurbelwellen mit einem Hub von 66 mm (2,0 l) und 75 mm (2,5 l) werden aus Sphäroguss hergestellt. Der Hauptlagerdurchmesser beträgt 60 mm und der Pleuellagerdurchmesser 45 mm. Diese Abmessungen führen bei beiden Kurbelwellen zu einer großen Überdeckung zwischen Haupt- und Pleuellagerzapfen und damit zu einer hohen Steifigkeit der Kurbelwellen.

Die Schmiedepleuel aus C45 haben eine einheitliche Länge von 135 mm, was die Nutzung der vorhandenen Fertigungsanlagen ermöglichte. Durch die Verjüngung des Pleuelschafts konnte eine Gewichtsreduzierung und gleichzeitig eine verbesserte Betriebsfestigkeit erreicht werden.

Die Leichtbaukolben mit 9 mm hohen Feuerstegen haben einen Bolzendurchmesser von 22 mm. Aufgrund des unterschiedlichen Verdichtungsverhältnisses gibt es verschiedene Ausführungen der Kolben: Der 2,0-Liter-Motor (ε=10,5) hat Flachkolben ohne Mulde, während der 2,5-Liter-Motor (ε=10,0) eine zentrale Kugelmulde mit einer Tiefe von ca. 4 mm aufweist.

In den Kolben sind vier Ventiltaschen vorhanden, jeweils zwei für Ein- und Auslassventile. Die Kolbenböden werden mit Spritzöldüsen gekühlt, die im Bereich der Kurbelwellenlagerstöcke im Kurbelgehäuse angeordnet sind.

Daten der Kolbenringe:

Oberer Kompressionsring: Rechteckring, chrombeschichtet, 1,5 mm hoch.
Unterer Kompressionsring: Nasenminutenring, 1,75 mm hoch.
Ölabstreifring: Ölschlitzring mit Schlauchfeder, 3 mm hoch.

Zylinderkopf:

Beim BMW M50 wurde erstmals die Vierventiltechnik in der Sechszylinder-Großserie eingesetzt. Für den BMW M50 wurde ein völlig neuer DOHC-Querstrom-Zylinderkopf mit 4 Ventilen pro Zylinder entwickelt.

Die Ventile werden durch zwei Nockenwellen mit Tassenstößeln und hydraulischem Ventilspielausgleich (HVA) betätigt. Die beiden obenliegenden Nockenwellen aus Schalenhartguss sind hohlgegossen und siebenfach gelagert, um eine hohe Steifigkeit zwischen den Nocken zu gewährleisten.

Selbst bei eingebauten Nockenwellen ist ein Zugang zu den Zylinderkopfschrauben möglich. Die Nockenwellen werden durch zwei Einfachrollenketten angetrieben:

Hauptantrieb (Primärkette): Von der Kurbelwelle zur Auslassnockenwelle mit Führungsschiene im gezogenen Kettentrum; hydraulisch gedämpfte Spannschiene.
Nebenantrieb (Sekundärkette): Von der Auslass- zur Einlassnockenwelle; Führungsschiene und hydraulisch gedämpfter Spanner.

Der Einsatz der 4-Ventil-Technik ermöglichte eine Reduktion der Ventilabmessungen im Vergleich zum BMW M20, wobei die Ventilteller im Zylinderbohrungsmaß untergebracht sind.

Kleinere Ventile tragen zu einer besseren Wärmeabfuhr und damit zu einer längeren Haltbarkeit bei und reduzieren die bewegten Massen, was wiederum zu geringeren Ventilfederschließkräften führt. Die geringere Ventilmasse ermöglicht eine präzise Ventilsteuerung, auch bei hohen Drehzahlen.

Die Zylinderkopfhaube aus Mg-Druckguss ist akustisch von dem Zylinderkopf durch eine großvolumige Gummiprofildichtung und Gummielemente an den Befestigungsschrauben entkoppelt.

Die elektrische Verbindung erfolgt über ein Masseband. Die einzelnen Zündspulen sind durch eine Kunststoffabdeckung vor Schmutz und Spritzwasser geschützt. Der Deckel des Nockenwellenantriebs besteht aus Aluminium-Druckguss und gewährleistet den Druckausgleich zwischen dem Kurbelraum und dem Ölraum im Zylinderkopf.

Ladungswechsel:

Die 4-Ventil-Technik ermöglicht durch den insgesamt größeren Querschnitt der Ein- und Auslassöffnungen besonders günstige Strömungsverhältnisse für das angesaugte Luft-Kraftstoff-Gemisch und die Verbrennungsgase.

Durch die Optimierung der Längen und Querschnitte des gesamten Luftwechseltraktes auf der Ansaug- und Abgasseite wurde ein hoher Füllungsgrad erreicht, was eine wesentliche Voraussetzung für hohe Leistungs- und Drehmomentwerte über einen breiten Drehzahlbereich ist.

Sehr kleine Ventilwinkel (einlassseitig 20° 15′, auslassseitig 19° 15′) ermöglichen einen flachen Brennraum mit einer Konzentration des Brennvolumens um die zentral angeordnete Zündkerze – symmetrisch zwischen den Ventilen angeordnet.

Ein kompakter Brennraum mit einem geringen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen führt aufgrund günstiger Verbrennungsbedingungen aufgrund kurzer Brennwege und geringer Wärmeverluste zu einem guten thermischen Wirkungsgrad und ausgewogenen Emissionen.

Die gleichlangen Flammenwege ermöglichen eine schnellere und weniger klopfanfällige Verbrennung des Gemisches. Die geringe Neigung zum Klopfen des 4-Ventil-Motors erlaubt eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses. Die daraus resultierenden Vorteile sind:

Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads.
Erhöhung des Drehmoments und Verbesserung des Drehmomentverlaufs.
Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs und optimierte Emissionen.

Zusammenfassend sind die wichtigsten Vorteile der 4-Ventil-Technik:

Geringere Gaswechselarbeit
ideale Lage der Zündkerzen
und kleinere bewegte Massen pro Ventil.

Die Kunststoffsauganlage wurde mit kurzen Rohren gleicher Länge unter Berücksichtigung des Brennraums so konzipiert, dass ein hoher Dynamikbereich im Drehzahlbereich zwischen 4000 und 6000 min−1 erreicht wird.

Strömungsgünstige Einlässe in die Saugrohre und eine glatte Oberfläche reduzieren Verluste. Für die Gemischbildung und den Ladungswechsel erwies es sich als vorteilhaft, die Einlasskanäle erst kurz vor dem Eintritt in den Zylinder zu trennen.

Die Kanäle sind groß genug dimensioniert, um selbst bei maximaler Ventilöffnung keine Engstellen zu haben. Die einteilige Sauganlage wird im Kernausschmelzverfahren als Kunststoffspritzteil hergestellt (eine gemeinsame Entwicklung von BMW, BASF und Mann+Hummel) und wurde erstmals in einer Großserie eingesetzt.

Die Sauganlage besteht aus glasfaserverstärktem, wärmestabilisiertem Polyamid (Handelsname: Ultramid) und bietet die erforderliche mechanische Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit, selbst bei Temperaturen über 130 °C.

Bei der Auspuffanlage waren ein niedriger Gegendruck und ein günstiges dynamisches Verhalten die wichtigsten Auslegungskriterien. Durch entsprechende Dimensionierung der Rohr- und Katalysatorquerschnitte sowie der Schalldämpfervolumina konnte das erste Ziel erreicht werden.

Ein günstiges dynamisches Verhalten und somit eine gute Drehmomentabgabe im mittleren Drehzahlbereich wurden durch möglichst lange, getrennte vordere Auspuffrohre bis zur Durchmischungsstrecke vor dem Katalysator erzielt.

Die optimierte Gestaltung der Ansaug- und Abgasseite ermöglichte die Festlegung von vergleichsweise kurzen Steuerzeiten (Öffnungswinkel: Einlassseite 240°, Auslassseite 228°). Die kurze Einlasssteuerzeit mit frühem Einlassschluss führt zu einer hohen Füllung im unteren und mittleren Drehzahlbereich, während die kurze Auslasssteuerzeit die hohe Drehmomentausbeute im mittleren Drehzahlbereich unterstützt.

Quelle: Wikipedia

BMW M50: Technische Daten

Motor	Hubraum	Bohrung × Hub	Ventile/Zyl.	Verdichtung	Leistung bei 1/min	Drehmoment bei 1/min	Höchstdrehzahl	Einführung
M50B20	2,0 l (1990 cm³)	80,0 mm × 66,0 mm	4	10,5:1	110 kW (150 PS) bei 6000	190 Nm bei 4700	6500 min⁻¹	05/1990
M50B20TU	2,0 l (1990 cm³)	80,0 mm × 66,0 mm	4	11,0:1	110 kW (150 PS) bei 5900	190 Nm bei 4200	6500 min⁻¹	09/1992
M50B25	2,5 l (2494 cm³)	84,0 mm × 75,0 mm	4	10,0:1	141 kW (192 PS) bei 6000	245 Nm bei 4700	6500 min⁻¹	05/1990
M50B25TU	2,5 l (2494 cm³)	84,0 mm × 75,0 mm	4	10,5:1	141 kW (192 PS) bei 5900	250 Nm bei 4200	6500 min⁻¹	09/1992
S50B30/US	3,0 l (2990 cm³)	86,0 mm × 85,8 mm	4	10,5:1	179 kW (243 PS) bei 6000	305 Nm bei 4250	6500 min⁻¹	1994
S50B30/EU	3,0 l (2990 cm³)	86,0 mm × 85,8 mm	4	10,8:1	210 kW (286 PS) bei 7000	320 Nm bei 3600	7280 min⁻¹	09/1992
S50B30GT	3,0 l (2990 cm³)	86,0 mm × 85,8 mm	4	10,8:1	217 kW (295 PS) bei 7100	323 Nm bei 3900	7280 min⁻¹	12/1994
S50B32/EU	3,2 l (3201 cm³)	86,4 mm × 91,0 mm	4	11,3:1	236 kW (321 PS) bei 7400	350 Nm bei 3250	7600 min⁻¹	09/1995

Quelle der Tabelle: Wikipedia

Daten zur Ventilsteuerung

Motor	Hubraum	Motorsteuerung	Ventilhub E/A in mm	Öffnungswinkel °KW E/A	VANOS	Spreizung Einlass °KW	Spreizung Auslass °KW
M50B20	2,0 l (1990 cm³)	DME M3.1	9,7/8,8	240°/228°	–	96°	‑104°
M50B20TU	2,0 l (1990 cm³)	MS40.1	9,0/9,0	228°/228°	E⁠	80° bis 105°	‑105°
M50B25	2,5 l (2494 cm³)	DME M3.1	9,7/8,8	240°/228°	–	101°	‑101°
M50B25TU	2,5 l (2494 cm³)	DME M3.3.1	9,0/9,0	228°/228°	E⁠	85° bis 110°	‑101°
S50B30/US	3,0 l (2990 cm³)	DME M3.3.1	10,2/9,5	252°/244°	E⁠	70° bis 120°	−105°
S50B30/EU	3,0 l (2990 cm³)	DME M3.3	11,3/11,3	260°/260°	E⁠	80° bis 122°	−108°
S50B30GT	3,0 l (2990 cm³)	DME M3.3	11,2/11,2	264°/264°	E⁠	80° bis 122°	−108°
S50B32/EU	3,2 l (3201 cm³)	MSS50	11,3/11,3	260°/260°	E/A⁠	70° bis 130°	−76° bis ‑114°

Quelle der Tabelle: Wikipedia

BMW M50: Bekannte Probleme & Haltbarkeit

Kühlprobleme: Die M50-Motoren neigen dazu, Überhitzungsprobleme zu haben, wenn das Kühlsystem nicht gut gewartet wird. Dies kann zu einer beschädigten Zylinderkopfdichtung und in extremen Fällen zu einem Motorschaden führen.
Verschleiß der Steuerkettenführungen: Die Steuerkettenführungen können mit der Zeit verschleißen und müssen ersetzt werden. Wenn dies nicht beachtet wird, kann die Steuerkette locker werden und Rasselgeräusche verursachen, was zu schweren Motorschäden führen kann.
Vanos-Einheit: VANOS ist das variable Ventilsteuerungssystem von BMW. Die M50-Motoren waren einige der Ersten, die dieses System verwendeten, und es kann mit der Zeit zu Problemen kommen. Typische Symptome für ein Problem mit der Vanos-Einheit sind eine unruhige Leerlaufdrehzahl und ein Verlust der Motorleistung.
Ölleckagen: Ältere M50-Motoren neigen zu Ölleckagen, besonders am Ventildeckel und Ölwannendichtungen. Wenn diese nicht behoben werden, können sie zu einem niedrigen Ölstand und möglicherweise zu Motorschäden führen.
Probleme mit der Kraftstoffpumpe: Manche M50-Motoren können Probleme mit der Kraftstoffpumpe haben, was zu Startschwierigkeiten, unregelmäßiger Motorleistung und in extremen Fällen zum Absterben des Motors führen kann.

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