Motor und Getriebe

 

Um einen guten Kompromiss zwischen Kosten und Nutzen zu erzielen, setzen wir auf den BMW M20 B25 als Antrieb für unseren Spezialtourenwagen. Als Getriebe kommt ein Getrag 5-Gang Sport zum Einsatz. Letzteres hat den ersten Gang links unten was bedeutet, dass die Fahrgänge alle auf einer Ebene liegen. Darüber hinaus sind die Schaltsprünge für ein Seriengetriebe durchaus tragbar. Letztere könnt Ihr dem Drehzahl / Geschwindigkeitsdiagramm entnehmen, welches mit einem 3,91er Differential gerechnet wurde. Leider sind sowohl die Getriebe als auch das besagte Differential mittlerweile recht selten und verhältnismäßig teuer. Unter dem Strich aber immer noch wesentlich günstiger, als eine Spezialanfertigung.

 

 

Der aktuelle Motor wurde im Winter 2015 neu aufgebaut. Im Vordergrund stand eine adäquate Leistungsabgabe in Verbindung mit annehmbarer Haltbarkeit. Dies ist auch der Grund, warum wir uns gegen einen M10 entschieden haben. Bekanntlich ist die Leistung ein Produkt aus Drehmoment und Drehzahl. Will man das Drehmoment erhöhen, kommt man um eine Hubraumerweiterung und / oder eine Anhebung der Nenndrehzahl nicht herum. Beides hat zur Folge, dass pro Zeiteinheit mehr zündfähiges Gemisch angesaugt werden kann. Freilich bewirken auch Vierventilzylinderköpfe ein bessere Füllung. Da es diese Köpfe zu Lebzeiten des E21 nur von Tunern gegeben hat, sind diese heute außerordentlich selten und exorbitant teuer. Um einen M10 von der Leistung auf die gleiche Stufe wie den von mir gebauten M20 zu bringen, muss man erhebliche finanzielle Mittel aufbringen und jährlich revidieren bzw. zumindest einmal nachsehen, ob alles in Ordnung ist.

 

 

 

Zylinderkopf und Ventiltrieb

 

Eine Leistungssteigerung beim M20 beginnt i.d.R. beim Zylinderkopf und endet nach Arbeiten am Motorblock bei einer anderen Auspuffanlage. Die Köpfe sind im Grunde genommen robuste Konstruktionen mit je 2 Ventilen pro Zylinder, die V-förmig angeordnet sind. Letzteres bietet neben dem besseren Ladungswechsel auch den Vorteil, dass die Brennräume beim Tuning hemisphärisch gestaltet werden können bzw. bereits ab Werk eine günstige Brennraumform bieten. Es gibt aber auch einen Nachteil. Bedingt durch die Tatsache, dass es sich um einen 2 Ventil Motor handelt, gibt es nur eine Nockenwelle und daher musste man die Ventile über Kipphebel betätigen. Man sollte also immer im Hinterkopf behalten, die Drehzahlen nicht ins Uferlose anzuheben um keinen Ausfall durch deren brechen in Kauf nehmen zu müssen. Erfahrungsgemäß kann beim Rundstreckenbetrieb dauerhaft um 7.500 Touren drehen. Darüber hinaus sind verstärkte Exemplare ratsam.

Bei unserem Kopf wurden folgende Arbeiten durchgeführt:

  • Ventile strömungsgünstig bearbeitet

  • schmale Ventilsitze, anderer Winkel

  • 304° Schrick Nockenwelle

  • Kanäle aufgeweitet

  • gekürzte Ventilführungen

  • härtere Ventilfeder

Im Idealfall litert man die Brennräume exakt aus und gleicht diese an. Diese Arbeit habe ich leider nicht durchgeführt denn ich hatte es schlicht vergessen. Wozu das gut ist, könnt ihr weiter unten bei „Zündung“ nachlesen.

 

 

Motorblock

 

Auch hier handelt es sich ab Werk um eine robuste und zuverlässige Basis. Wenn man dauerhaft über 7.500 Touren drehen möchte empfiehlt es sich, den Kurbeltrieb zu wuchten und die Pleuel im Gewicht anzugleichen. Des weiteren waren die Kat-Motoren für den Betrieb mit Normalbenzin ausgelegt mit der Folge, dass die serienmäßige Verdichtung relativ gering ist. Von einem reinen planen des Kopfes zur Verdichtungserhöhung sollte man absehen. Man verändert dadurch die Form des Brennraums und schwächt die Köpfe. Das heißt also, man muss wohl oder übel andere Kolben verwenden. Wie hoch man verdichtet bzw. verdichten kann, hängt von individuellen Erfahrungswerten, der Kraftstoffqualität und der verwendeten Zündung ab. Wir fahren Schmiedekolben, welche eine moderate Erhöhung der Verdichtung zur Folge haben.

 

 

Zündung

 

Zu diesem Thema kann man, wie über die obigen auch, ganze Bücher füllen. Grundsätzlich ist es so, dass die Verbrennungszeit des Gemischs mit ca. 2 Millisekunden nahezu konstant bleibt. Der innermotorische Prozess läuft jedoch mit zunehmender Drehzahl immer schneller ab. In der Praxis sieht es dann so aus, dass das Gemisch noch bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat, gezündet wird. Man spricht auch von "Frühzündung". Wir verwenden eine KMS IA 23 Zündung mit Stabzündspulen vom Audi TT. Der Zündzeitpunkt lässt sich präzise nach Drehzahl und / oder Drosselklappenstellung programmieren. Eine Klopfregelung ist nicht vorhanden was wiederum bedeutet, dass wir beim einstellen behutsam vorgehen müssen. Zu viel Frühzündung hat eine unkontrollierte Verbrennung zur Folge welche innerhalb von kürzester Zeit kapitale Motorschäden nach sich ziehen kann! Hier ist also Vorsicht geboten und wenn man nicht genau weiß, was man da macht, lässt man besser die Finger davon. Wir werden in jedem Fall noch weitere Versuche auf dem Prüfstand durchführen. Hierzu sei noch einmal erwähnt, dass man das nur von Leuten durchführen lassen sollte die entweder über einen Leistungsprüfstand und viel Erfahrung verfügen, oder man besorgt sich entsprechende Meßgeräte um die Klopffrequenz selbst zu ermitteln. Der Aufwand ist allerdings erheblich und man braucht darüber hinaus ein Steuergerät dass die Daten auch verarbeiten kann und in der Folge die Möglichkeit bietet, in Verbindung mit einem Klopfsensor, permanent die Klopfgrenze anzufahren.

 

Auspuffanlage

 

Die Basis bildet ein vernünftiger Fächerkrümmer, ausreichende Querschnitte sowie im Fall des M20 eine getrennte Rohrführung nach dem X-Rohr. Den Krümmer habe ich mit Hitzeschutzband eingewickelt. Zum einen senken wir die Temperatur im Motorraum und zum anderen sollen dadurch die Abgase besser fließen. Ob letzteres tatsächlich eine Leistungssteigerung zur Folge hat, müsste man durch Versuche nachweisen. Mir geht es hauptsächlich darum, die Strahlungshitze im Motorraum zu reduzieren.

 

Gemischaufbereitung

 

Da wir beim Sport- bzw. Rennmotor eine relativ scharfe Nockenwellen nutzen macht es Sinn, jedem Zylinder eine eigene Drosselklappe zu spendieren. Wir haben uns für den klassischen Weber Doppelvergaser entschieden, da dieser einen aus meiner Sicht einen optimalen Kompromiss zwischen Kosten und Nutzen darstellt und der serienmäßigen Einspritzung in jedem Fall überlegen ist. Für unsere Zwecke sind 45er ausreichend. Bestückt sind diese mit 37mm Venturis um auch im unteren Drehzahlbereich eine adäquate Gemischbildung sicherzustellen. Flachschieber oder Einzeldrosseln in Verbindung mit einer Kugelfischereinspritzung wären zwar "nice to have", für unseren Anwendungsfall jedoch überzogen, da wir uns nicht in Drehzahlbereichen aufhalten in denen diese ihre Vorteile ausspielen können.

Zusammenfassend kann man sagen, dass "viel hilft viel" nicht zwingend zu einer höheren Leistungsausbeute führt. Die Grenze zwischen Sport- und reinrassigen Rennmotoren verläuft mitunter fließend. Bei gegebenen Hubraum, einer vernünftigen Kopfbearbeitung und den oben genannten Maßnahmen, kann man zu einem durchaus akzeptablen Ergebnis kommen. Für alles weitere müsste man die Nenndrehzahl signifikant anheben was jedoch mit einer exponentiellen Kostensteigerung verbunden wäre. Ob man das schultern kann oder will, muss jeder für sich selbst entscheiden. ;)