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M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
12.11.2013, 13:09
Beitrag #21
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Bitte weiterhin so gut dokumentieren. [Bild: sehrgutdvjwt.gif]

[Bild: 0077-1hsksc.jpg]


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13.11.2013, 00:39 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 13.11.2013 00:53 von Anderl.)
Beitrag #22
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Gerne. Bitte sehr: Smile

Diese Kennzahl sagt uns schon einiges. Zum einen, dass es sich um ein Pleuel für einen Benzinmotor handelt „B“, und zum anderen, dass hier Pleuel der Gewichtsklasse „6“ verbaut sind. Was hat es damit auf sich?
Nun, nach dem Herstellungsprozess (in unserem Fall handelt es sich um geschmiedete Pleuel) gleicht kaum ein Pleuel dem anderen. Sie werden daher einzeln gewogen und in verschiedene Gewichtsklassen einsortiert, von „B1“ bis „B9“. Aus einem Kasten mit der gleichen Gewichtsklasse werden dann die Pleuel entnommen, die als Satz dem Motor zugeordnet werden. Solltet Ihr also einen Satz Pleuel vor Euch sehen, in dem unterschiedliche Gewichtsklassen vorkommen, dann hat schon im Vorfeld jemand ganz gehörig gepfuscht (habe ich schon mal gesehen!).
Innerhalb einer Gewichtsklasse werden ab Werk bis zu 9 Gramm Gewichtsunterschied toleriert. Im Normalfall liegt die Differenz jedoch weit drunter. Dennoch: im ungünstigen Zusammenspiel mit den Kolben, die ihrerseits wiederum bis zu 4 Gramm Gewichtsdifferenz aufweisen dürfen, können sich die Differenzen mit etwas Pech vergrößernd aufsummieren. Das Ergebnis ist dann ein Motor mit einem Laufgeräusch wie ein Sack Nüsse im Vergleich zu einer identischen Maschine, bei der sich die Gewichtsdifferenzen von Pleueln und Kolben im Zusammenspiel gegenseitig idealerweise fast aufheben. Solche Motoren laufen dann schon ab Werk wirklich sahnig. Das sind aber nur die Extreme: das breite Mittelfeld bewegt sich irgendwo dazwischen.
Wer seinen Motor „nur“ reparieren will, notiert sich an dieser Stelle lediglich, von welcher Seite des Motors aus die Gewichtsklassen lesbar eingeschlagen sind, um die Pleuel wieder exakt an ihrer alten Position und nicht um 180° verdreht einzubauen. In meinem Fall waren alle sechs Markierungen an der Einlass-Seite angebracht:

[Bild: F02_Einbaulage-Pleuel.jpg]

Exkurs:
Normalerweise sind alle Markierungen übereinstimmend von einer Seite aus lesbar, gern mal auch von der Auslass-Seite aus gesehen. Nur bei einem Alpina-Motor habe ich mal ein kunterbuntes Durcheinander erlebt: ein Teil der Markierungen zeigte in Richtung der Einlass-Seite, ein anderer in Richtung der Auslass-Seite. Technisch mag das in diesem Fall in Ordnung gehen, weil in einen neuen Motorblock bereits fertig bearbeitete, neue Pleuel eingebaut wurden. Schön ist das aber trotzdem nicht. Ich schließe bei solchen Dingen auf mangelnde Detailverliebtheit des Monteurs, auch wenn es, wie gesagt, in diesem Fall technisch nicht zu bemängeln ist.

An dieser Stelle stellt sich aber dem Liebhaber die Frage: Wenn die Einzelteile des Motors schon mal so schön auf der Werkbank liegen, könnte man nicht die Kompromisse der Großserienfertigung an dieser Stelle wieder ausgleichen? Man kann! Für einen im wahrsten Sinne des Wortes „getunten“, also optimierten Motor, empfiehlt es sich, die Gewichtsdifferenz der Kolben auf 0,5 Gramm herabzusetzen. Wie das geht, sehen wir später.

Wir haben uns jetzt erstmal notiert, wo die eingeprägten Markierungen liegen, haben die Pleuel ausgebaut und jedes einzeln in sein nummeriertes Tütchen gepackt.

Die Kolben mit den Pleueln sind wohlsortiert zur Seite gelegt – durch die Brennräume können wir jetzt auf die Kurbellwelle blicken:

[Bild: 049_Kolben-ausgebaut.jpg]

Aber immer noch tropft der siffige Karamell-Ölschlamm auf den schönen Werkstattboden.

[Bild: 048_Kurbelwelle_eingebaut.jpg]

Bevor ich mich an den nächsten Arbeitsschritt begab, reinigte ich erstmal das Innenleben so gut es ging

[Bild: 050_Motorblock_gereinigt-oben.jpg]

und inspizierte die Zylinderlaufbahnen. Dort erwartete mich eine positive Überraschung: das Schleifbild der Zylinderwände war noch fast komplett vorhanden! Das spricht nach 280 Tsd. Kilometern wirklich für die Fertigungsqualität des Motors:

[Bild: 051_Zylinderlaufbahnen.jpg]

Auch von außen zeigte der Motor, wofür eine ständige kleine Ölfahne gut ist: das ist der erste M20 mit vergleichbarer Laufleistung, bei dem sogar die Frostschutzstopfen noch ohne Rost sind – yippie-ya-yeah!

[Bild: 052_Motorblock_gereinigt-links.jpg]

Und hier von der anderen Seite:

[Bild: 053_Motorblock_gereinigt-rechts.jpg]

Im nächsten Beitrag lösen wir endlich die zentrale Kurbelwellenschraube und heben die Kurbelwelle raus.

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13.11.2013, 16:15
Beitrag #23
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Von meiner Seiter allergrößten Respekt vor dieser aufwendigen Arbeit und dieser tollen Fotodokumentation! Bitte weiter so! Zwinker

Ich bin gespannt! Smile
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13.11.2013, 18:30
Beitrag #24
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(13.11.2013 00:39)Anderl schrieb:  Auch von außen zeigte der Motor, wofür eine ständige kleine Ölfahne gut ist: das ist der erste M20 mit vergleichbarer Laufleistung, bei dem sogar die Frostschutzstopfen noch ohne Rost sind – yippie-ya-yeah!

[Bild: 052_Motorblock_gereinigt-links.jpg]

... worauf man sich aber nur äusserlich verlassen kann. Hebelt man die Froststopfen raus und betrachtet die "Innenseite" so kann der Schrei eher "ouch-aua weia" ausfallen ...

vG
Martin

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13.11.2013, 21:02
Beitrag #25
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Perfekte Lektüre zum Abendbrot! Smile

[Bild: 0077-1hsksc.jpg]


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13.11.2013, 21:02
Beitrag #26
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Toll!
Bitte weitermachen.
Kennt ihr den hier schon?
Grüße!
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14.11.2013, 00:16
Beitrag #27
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(13.11.2013 21:02)sideburner schrieb:  Toll!
Bitte weitermachen.
Kennt ihr den hier schon?
Grüße!

Oh-ooohhh! Seinerzeit neu kaufen, entlacken und vergolden wäre wahrscheinlich billiger gewesen! Waaahnsinn! Sabber

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14.11.2013, 00:23
Beitrag #28
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(13.11.2013 18:30)Zausels_Kerl schrieb:  
(13.11.2013 00:39)Anderl schrieb:  Auch von außen zeigte der Motor, wofür eine ständige kleine Ölfahne gut ist: das ist der erste M20 mit vergleichbarer Laufleistung, bei dem sogar die Frostschutzstopfen noch ohne Rost sind – yippie-ya-yeah!

... worauf man sich aber nur äusserlich verlassen kann. Hebelt man die Froststopfen raus und betrachtet die "Innenseite" so kann der Schrei eher "ouch-aua weia" ausfallen ...

Ich bin da ganz guter Dinge. Das abgelassene Kühlwasser hatte noch eine vernünftige Farbe. Mit zu wenig Frostschutz wurde der Wagen anscheinend nicht bewegt. Von vorne durch das Wasserpumpenloch mit Hilfe einer Lampe betrachtet, zeigten sich jedenfalls die vorderen Stopfen in dieser Beziehung unauffällig.
Aber lieber ein wenig Rost auf der Innenseite, als neue Stopfen einzusetzen und sie nicht richtig dicht zu bekommen. War jedenfalls die Meinung des Motorenbauers meines Vertrauens. Marode Stopfen müssen natürlich raus ...

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14.11.2013, 01:07 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.11.2013 01:19 von Anderl.)
Beitrag #29
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Die zentrale Kurbelwellenschraube wird beim Einsetzen mit 400 Nm festgezogen. Das ist eine ganze Menge! Und erfahrungsgemäß ist das Lösemoment nach mehreren Jahren viel, viel höher. Wie gesagt: mit 600 Nm Löse-Drehmoment war mit meinem Schlagschrauber nichts auszurichten.

Das größte Problem: beim Drehen an der Schraube dreht sich das Innenleben des Motors, also die Kurbelwelle, fast ohne Widerstand mit. Die Kurbelwelle muss also blockiert werden. Beim „googeln“ in der Weite des Webs habe ich viele „Lösungen“ entdeckt. Sie waren zumeist haarsträubend. Der eine blockierte die Welle mit Hilfe einer Sperre am Anlasserzahnkranz der hinteren Schwungscheibe, um dann vorne zu lösen. Hm. Selbst Stahl ist elastisch. Und wenn ich dann mit 800, 900 oder gar noch mehr Nm an der vorderen Schraube drehe … ich sah es so: die Kurbelwelle ist ab Werk für ein Motor-Drehmoment von 222 Nm ausgelegt! Ganz abenteuerlich fand ich die Idee, die Kurbelwelle mit Hilfe eines dicken Bretts zu blockieren, das zwischen Ausgleichsgewichte und Innenwand des Motorblocks geschoben wird. Kann man machen, muss man aber nicht unbedingt machen …
Nicht umsonst hatte die Kurbelwelle aus meinem E21 C1-Motorblock, den ich parallel zum Motor des Tourings herrichtete, einen leichten „Schlag“. Ich nehme an, dass da schon mal jemand dran war. Damit läuft der Motor zwar, aber er verschleißt seine Lager viel schneller als gewohnt. Und das Richten eines solchen Schlags geht dreistellig ins Geld …

Ich beschloss also, die Kurbelwellenschraube so zu lösen, wie im Reparaturhandbuch vorgesehen: mit Hilfe des BMW Spezialschlüssels 83 30 0 490 841 (Teilenummer alt: 112 150):

[Bild: 021_Gegenhalter-Kurbelwelle.jpg]

Dieser Halter kostete zwar 52 Euro, aber in Anbetracht von gegenwärtig vier M20-Motoren im Haushalt, von denen aktuell drei zur Überholung anstanden, relativiert sich diese Ausgabe. Wenn man mit seinem Händler vor Ort gut kann, dann bekommt man diesen Halter gegen einen Obolus in die Kaffeekasse bestimmt mal für einen Nachmittag geliehen. Also rechnen wir diesen Halter mal nicht mit zu den Reparaturkosten.

Damit mir beim Drehen der Schraube nicht gleich der ganze Block mit durch die Werkstatt kullert, überlegte ich mir, wie ich das ganze gut kontern könnte und zog den Motorständer als Gegenhalter gleich mit ein Zwinker:

[Bild: 054_Kurbelwellenschraube_gekontert.jpg]

Der BMW-Spezialschlüssel stützt sich am Boden:

[Bild: 055_Halteschluessel-KW-Radnabe.jpg]

Jetzt nur noch den Schlüssel mit passender Nuss ansetzen und mit einem passenden und vor allem stabilen Rohr verlängern …

[Bild: 056_Loesen-Kurbelwellenschraube.jpg]

… und „Zack!“ – war die Schraube lose! Fettes Grinsen

Hm. Ich geb's zu: ein etwas kräftigerer Kollege stellte sich als Gegengewicht kurzerhand mit auf den Block. Ging schneller, als diesen mit Ratschbändern an der Palette festzuzurren. Das wäre die Alternative gewesen für den Fall, dass niemand mit zur Hand gewesen wäre.

Über Super-Hirnis in der Werkstatt, welche beim Zahnriemenwechsel die Radnabe mit Hilfe eines Schraubendrehers abhebeln, den sie am Räderkastengehäuse kontern und dieses dabei beschädigen, habe ich mich schon häufig genug geärgert. Ich nahm die Radnabe gemäß „alter Schule“ ab.

[Bild: 057_Radnabe+Abzieher.jpg]

Ist die Radnabe erstmal runter, dann braucht man nach dem Lösen der Verschraubungen das Räderkastengehäuse nur noch abzuziehen:

[Bild: 058_KW-Nabe_abgebaut.jpg]

So, von vorne ist unser Block jetzt auch „nackig“ und gibt den Blick auf Zwischenwelle und Kurbelwelle frei:

[Bild: 059_Kurbelwelle+Zwischenwelle.jpg]

Wie man auf diesem Bild gut sehen kann, sind (zumindest die vorderen) Frostschutzstopfen auch von innen noch einwandfrei. Ich ging davon aus, dass dies für alle galt.

Jetzt erstmal ein "Tannenzäpfle!" Zwinker

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14.11.2013, 12:30
Beitrag #30
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(14.11.2013 01:07)Anderl schrieb:  Jetzt erstmal ein "Tannenzäpfle!" Zwinker

Nur eins? Fettes Grinsen
Saubere Arbeit!Bin schwer begeistert. Smile
Das Ganze steht irgendwann bei mir auch an bei nem M20B25.Aber erstmal muss alles drum herum gerichtet werden. Arbeit

[Bild: 0077-1hsksc.jpg]


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14.11.2013, 14:09 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.11.2013 14:10 von BMW-Mueller.)
Beitrag #31
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(14.11.2013 12:30)RS-Tuner schrieb:  Saubere Arbeit! Bin schwer begeistert. Smile
Das Ganze steht irgendwann bei mir auch an bei nem M20B25.Aber erstmal muss alles drum herum gerichtet werden. Arbeit

+1 *Daumen hoch*

Bitte mit der sauberen Doku-Arbeit weiter machen.
Denn ich möchte drauf zurück greifen wenn es bei mir ansteht.
Die eta KW sowie eine Schrick NW mit 284°/272° liegt schon parat.
Pleuel und Kolben werde ich mir erst beschaffen wenn fest steht, ob es denn auch ein 2,7 oder nicht doch en 3,0 er wird.

Zuvor steht aber noch ein wenig mehr an.
       

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14.11.2013, 14:17 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.11.2013 14:20 von Zausels_Kerl.)
Beitrag #32
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(14.11.2013 01:07)Anderl schrieb:  Wie man auf diesem Bild gut sehen kann, sind (zumindest die vorderen) Frostschutzstopfen auch von innen noch einwandfrei. Ich ging davon aus, dass dies für alle galt.

Jetzt erstmal ein "Tannenzäpfle!" Zwinker

Die vorderen waren bei meinem Umbau auch OK. Problematisch war der vorletzte, hintere. Der Froststopfen war von der Rückseite deutlich korrodiert und hätte vermutlich nach relativ kurzer Zeit angefangen durchzuschwitzen. Das ganze Ausmaß war erst erkennbar, nachdem ich 4 gute Froststopfen rausgehebelt hatte und eigentlich schon der Ärger aufkam die Dinger überhaupt angefasst zu haben. Gerade der 5. und 6. Forststopfen ist im eingebauten Zustand recht kompliziert zu erreichen(Da hängt der Auspuffkrümmer davor und die Stelle ist sowieso recht eng). Das Einsetzen war dann nachdem ich beim ersten Stopfen 2xangesetzt und "geübt" habe, recht einfach. Habe die Froststopfen mit Dichtmittel eingesetzt und mit einer 22iger Nuß eingeschlagen. Das ging eigentliche ganz geschmeidig und dicht ist es auch geworden. Lt. EBA werden die Stopfen ohne Dichtmittel eingeschlagen aber sicher ist sicher ...

Tannenzäpfle hilft immer, ein feines Getränk :-)

vG
Martin

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15.11.2013, 00:15 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.11.2013 00:20 von Anderl.)
Beitrag #33
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Die Kurbelwelle im Block wartet nun ungeduldig darauf, endlich herausgehoben zu werden. Dazu müssen wir die sieben Lagerböcke lösen. Natürlich liegen bereits sieben Tütchen bereit, von „1“ bis „7“ durchnummeriert. Auf keinen Fall dürfen die Lagerböcke vertauscht werden! Um sie später beim Einbau nicht aus Versehen um 180° verdreht einzusetzen, habe ich mir die Lage der eingegossenen Nummern mit Hilfe einer Zeichnung gemerkt:

[Bild: F01_Einbaulage-Kurbelwellenlager.jpg]

Es handelt sich bei der eingegossenen Nummer zwar um eine Teilenummer, aber einzeln sind sie mit Absicht nicht bei BMW bestellbar. Das hat seinen Grund: In Bezug auf die Ersatzteilversorgung sind sie Teil des Motorblocks. Im verschraubten Zustand werden sie in Flucht gebohrt. Deswegen müssen sie wieder an ihren alten Platz zurück und dürfen auch nicht verdreht werden. Sonst könnte das die Kurbelwelle übel nehmen.
Bei den Lagerschalen wird man meistens nichts Besonderes feststellen. Im Gegensatz zu den Lagerschalen der Pleuel sind sie ausreichend dimensioniert und halten im Grunde genommen mehrere Motorleben lang. Ich hätte sie wieder einbauen können. Aber wenn man eh schon mal dabei ist … dann nimmt man lieber doch neue. Wegen der Schrauben zur Befestigung der Lagerböcke hielt ich Rücksprache mit dem Motorenspezi meines Vertrauens. Die kosten nämlich ein kleines Vermögen. Der meinte: „Sowohl die Schrauben der Lagerböcke als auch der Pleuel kannst Du nach einem Ausbau noch einmal verwenden. Kein zweites Mal!“ Also gut: ich hob die Schrauben für die Lagerböcke auf und warf die für die Pleuel in den Müll. 45 Tsd. Kilometer vorher hatte ich die nämlich schon mal draußen, um den präventiven Pleuellagerwechsel vorzunehmen, wie in einem anderen Fred schon beschrieben.

[Bild: 060_Kurbelwelle-in-Motorblock.jpg]

Was man aber an dieser Stelle tun sollte bevor man die Kurbelwellenlager entsorgt, weil man sich sowieso schon neue gekauft hat: die Einprägung auf den Lagerschalen kontrollieren! Erkennt man neben dem Firmenemblem (meistens von „Glyko“) die Abkürzung „STD“, so handelt es sich um Lagerschalen der Größe „Standard“. Die Kurbelwellenlager sind demnach noch nicht auf das nächste Maß bearbeitet worden, der „normale“ Lagerschalensatz tut es. Sollten die Lagerschalen wiederverwendet werden, müssen alle wieder akkurat an ihren alten Platz! Und ja, die Schalen des sechsten Lagers von vorne sehen anders aus. Das sind die immens wichtigen Führungslager. Die müssen auch wieder an ihren alten Platz.
Solltet Ihr auf den Schalen nichts mehr lesen können, sind sie sowieso total hinüber. Ab mit der Kurbelwelle zum Motorenbauer. Der muss dann entscheiden, ob man die Kurbelwelle vorsichtshalber aufs nächste Maß schleift.
Bei den Pleuellagern gibt es in meinen Augen keine Alternative: immer neu! Aber auch hier loht sich ein Blick auf die Prägungen in den alten Lagern um sicherzustellen, in welchem Maß wir uns befinden (auch hier: „STD“ = Standard).

Genug philosophiert: endlich raus mit der Kurbelwelle!

[Bild: 061_Kurbelwelle.jpg]

Jetzt kommen wir dazu, den Motorblock mal so richtig zu reinigen. Von innen,

[Bild: 062_Motorblock_gereinigt-innen.jpg]

als auch von außen:

[Bild: 063_Motor_gereinigt-links.jpg]

Der aufmerksame Beobachter hat es gesehen: die Passhülsen auf der Oberseite des Motorblocks fehlen. Die müssen auch runter, sonst bekommt man die Dichtfläche zum Zylinderkopf nicht anständig plan. Dabei werden die Hülsen kaputt gehen. Neue sind angesagt. Aber um später die richtige Positionierung sicherzustellen, habe ich mir von deren Einbaulage wieder eine Zeichnung angefertigt.

[Bild: F09_Einbaulage-Passhuelsen-Motorblock.jpg]

Nicht unbedingt notwendig, weil man wohl Probleme bekommen wird, sie an anderer Position wieder reinzuklopfen, aber so gibt es kein „Try & Error“.

Und weil es so schön ist, hier noch der Block von der anderen Seite:

[Bild: 064_Motorblock_gereinigt-rechts.jpg]

Jetzt kommt auch die Motornummer wieder zum Vorschein:

[Bild: 065_Motornummer.jpg]

Der Block ist jetzt komplett zerlegt und gereinigt. Mehr können wir mit heimischen Bordmitteln nicht machen. Als nächstes steht der Gang zum Motorenbauer an.

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17.11.2013, 17:19
Beitrag #34
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Überholung des Motorblocks

Dieses Kapitel ist ganz schnell erzählt. Denn hier ist unsereins mit seinen Bordmitteln schnell am Ende. Planen der Blockoberseite / Nachziehen des Schleifbilds in den Zylinderlaufbahnen? Nichts für den Hobbyschrauber wie Du und ich.

Was wir selbst tun können ist zu entscheiden, was wir in Auftrag geben.

Sehen die Zylinderlaufbahnen noch so gut aus wie dargestellt, genügt ein Nachschleifen. Dann können die alten Kolben wieder verwendet werden – neue Kolbenringe setzen wir voraus.
Kolben im Übermaß sind richtig teuer und lohnen nur, wenn a) die Zylinderlaufbahnen Schäden aufweisen (z.B. durch loses Material von sich auflösenden Pleuellagern) und / oder b) man ist sehr günstig an einen solchen Satz rangekommen. Bevor man sich einen Satz Übermaßkolben mitsamt Kolbenringen zum Normalpreis anschafft und dann den Block zum Bohren und Hohnen gibt, sollte man sich beim Freundlichen den Preis eines neuen Blocks nennen lassen. Dieser wird komplett mit neuen Kolben, Ringen und Lagern geliefert und ist bereits fertig montiert. Das ist wesentlich problemloser und wahrscheinlich auch günstiger.
Kurzum meine Erfahrung: Entweder der Block mitsamt Laufbahnen ist noch gut und wir können es beim Nachschleifen der Laufbahnen belassen oder wir werfen ihn weg.

In ersterem Fall rechnen wir für das Honen 70,- €, für das Abziehen der Dichtflächen 40,- € und für das anschließende Durchspülen 25,- € (Preise in 2012 beim Motorenbauer im schwäbischen Fellbach). Diese Kosten fallen logischerweise gleichermaßen für die Revision als auch bei einer erweiterten Optimierung an.

Leider ist das Foto von dem neuen Schleifbild in den Zylinderlaufbahnen misslungen. Ich zeige daher ein sinngemäß identisches Bild von einem 323i-Motor, den ich ebenfalls neu habe schleifen lassen:

[Bild: 049_Zylinderschleifbilder-neu.jpg]

Beim 2,7-Liter-Umbau stellt sich die Lage etwas anders dar. Mit Abziehen der oberen Dichtfläche ist es nicht getan.
Wie schon gesagt, orientierte ich mich an Tinos Darstellung eines 2,7-Liter Umbaus gem. Variante III (325i-Motorblock und –Zylinderkopf mit eta-Welle). Ich zitiere aus seinen Ausführungen:

„Durch den vergrößerten Hub von 75 auf 81mm [bei Verwendung der eta-Kurbelwelle] würden bei Verwendung der 325i-Pleuel die Kolben im OT 3mm zu hoch stehen, was sich natürlich nicht durch Änderung der Kolbenböden beseitigen lässt. Um die Verwendung der Originalkolben doch zu ermöglichen, werden hier die 5mm kürzeren Pleuel aus dem 325e oder 320i/323i verwendet. Nun stehen die Kolben im OT grundsätzlich erst einmal etwa 2mm zu niedrig, was sich aber wesentlich einfacher beheben lässt. Dieser Unterstand kann nämlich durch einfaches Abfräsen des Blockes beseitigt werden; ein Abfräsen des Kopfes ist bei den benötigten Werten nicht möglich, die Brennraumform würde sehr nachteilig beeinflusst werden.
Der prinzipielle Nachteil der größeren Reibungsverluste an den Zylinderwänden durch die etwa 4% kürzeren Pleuel wird hier im Hinblick auf die eingesparten immensen Kosten für Spezialkolben toleriert, schließlich kommt der "wirkungsgradoptimierte" eta bei gleichem Hub auch mit den kurzen Pleueln aus.“

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17.11.2013, 17:23 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 17.11.2013 17:25 von Anderl.)
Beitrag #35
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Gut – ich entschied mich dafür, die kürzeren Pleuel zu verwenden und dafür den Motorblock abfräsen zu lassen. Bevor man allerdings eine Entscheidung trifft, um welches Maß man den Block abfräsen lässt, muss man sich die Frage beantworten, was man haben will.
In meinem Fall war ein Katalysator-Motor die Ausgangsbasis. Die Verdichtung von 8,8:1 wurde mit Hilfe niedrig verdichtender Kolben erreicht. Mit einem Abfräsmaß von 1,6 mm erreicht man in Verbindung mit einer eta-Welle und den kurzen Pleueln eine Verdichtung von 9,0:1 und hat noch einen Quetschspalt von 1,6 mm. Der Quetschspalt – das ist der verbleibende Raum zwischen Kolbenfläche im oberen OT und der runden Zylinderkopffläche, die den eigentlichen Brennraum umgibt und den Rest der Bohrung Richtung Kolben abdeckt. Denn der Brennraum hat einen kleineren Durchmesser als die Bohrung hergeben würde. Wie gesagt – 1,6 mm - das reicht dicke. Mit diesen Kolben kann man bis auf ein Abfräsmaß von 2,4 mm gehen und erreicht dann eine Verdichtung von 9,8:1 bei einem Quetschspalt von 0,8 mm. Unter 0,8 mm darf es auf keinen Fall gehen!
Bei einer Verdichtung bis einschließlich 9,5:1 kann der Motor mit Normal bleifrei, also mit 91 Oktan gefahren werden. Das gibt es allerdings nicht mehr – eine Optimierung in diesem Bereich ist also unwirtschaftlich.
Bei einer Verdichtung zwischen 9,6:1 bis 10,2:1 muss der Motor mindestens mit Super bleifrei, also mit 95 Oktan betrieben werden. Genau hier wollte ich hin, also entschied ich mich dazu, den Motorblock um 2,0 Millimeter abfräsen zu lassen, um ein Verdichtungsverhältnis von 9,4 zu bekommen. Ihr seht: ich war sehr vorsichtig, aber ich wollte wegen des erhöhten Hubs der geplanten Schrick-Nockenwelle auf Nummer Sicher gehen und den „Verlust“ durch das Planen des Zylinderkopfes galt es auch noch zu berücksichtigen. Inzwischen weiß ich: ich habe Luft, vieeeel Luft! Ich hätte locker auf 2,2 mm Abfräsmaß hochgehen können, um eine Verdichtung von 9,6:1 zu erreichen. Dann würde mein Motor jetzt sparsamer laufen.
Die Tabelle mit den Maßen zum Abfräsen könnt Ihr auf Tinos Seite abrufen: http://www.e30.de, unter: „Motoren“ > „M20“ > „327i Umbauanleitung“

Ein höheres Verdichtungsmaß (welches allerdings nach Super Plus mit 98 Oktan verlangt), lässt sich nur mit den höher-verdichtenden Katlos-Kolben erreichen. Diese haben allerdings zwei Nachteile: Erstens sind sie mittlerweile sehr selten geworden (neu zu kaufen kann man preislich gesehen vergessen) und zweitens sind deren Kolbenhemd so lang, das sie mit den größeren Ausgleichsgewichten der eta-Welle kollidieren würden. Der Aufwand für das Nacharbeiten der Katlos-Kolben ist enorm! Andererseits lockt ein günstiger Spritverbrauch von unter 10 Litern …

Egal: ich hatte die Katalysator-Kolben nun mal da. Sie werden gemäß ETK als „gewichtsoptimiert“ geführt, verfügen also über kurze Kolbenhemden, die nicht mit der eta-Welle kollidieren. Also blieb ich bei meinem Entschluss, meine alten Katalysator-Kolben weiter zu verwenden, und mit einem Abfräsmaß von 2,0 Millimetern ein Verdichtungsverhältnis von 9,4:1 anzustreben.

Nun stand ich vor dem nächsten Problem: „Um 2 mm abfräsen?“ Der Motorenbauer meines Vertrauens schüttelte den Kopf. „Die Spezialmaschine hierfür habe ich nicht!“ Aber er empfahl mir einen Betrieb in Winnenden, der diese Arbeit dann für 110,- Euro erledigte. Das hier ist bereits der gekürzte Block:

[Bild: 066_Motorblock_gefraest.jpg]

Hinzu kommt das Abfräsen der zwei neuen Passhülsen um ebenfalls 2 mm (logisch, aber nicht zu vergessen!) Das kam mit 50,- € relativ teuer, konnte nämlich nur per Handarbeit erledigt werden. Das nächste Mal mache ich das mit der Feile selber ;-)

Wir halten fest: Mehraufwand Motorblockbearbeitung für das Tuning gegenüber Revision / Optimierung: 160,- Euro.

Hier können wir die sauber geschliffene Dichtungsfläche in Richtung Ölwanne bewundern:

[Bild: 067_Motor-Oelwannendichtflaeche_geschliffen.jpg]

Hier sehen wir die Stirnfläche des Blocks nach der Bearbeitung,

[Bild: 068_Motorblock-Stirnseite_geschliffen.jpg]

und hier die Rückseite:

[Bild: 069_Motorblock-Rueckseite_geschliffen.jpg]

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18.11.2013, 10:41 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 18.11.2013 10:42 von BMW-Mueller.)
Beitrag #36
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Hallo,
das sieht immer noch nach guter und sauberer Arbeit aus. Weiter so!

Durch das abfrasen am Block muß ja nun die Steuerzeit der NW verstellt werden.
Wird hier ein verstellbares NW-Rad einzug erhalten?
Gibt es hier evt. die Möglichkeit mit einem kürzeren Riemen zu kompensieren, um eben das originale NW-Rad zu behalten?

Ich per. spiele mit dem Gedanken auf Alpina (o.ä.) Kolben zurückzugreifen. Leider der teuerste weg! Daher bin ich mein Projekt auch noch nicht angegangen.
Wird m.M.n. aber die sauberste Lösung.

Hast du auch schon in deiner Planung in diese Richtung ermittelt?
Würde mich freuen wenn du hier kurz noch ein pro + contra zu den Dingen abgeben könntest.

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18.11.2013, 12:53 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 18.11.2013 15:37 von e30 Andreas.)
Beitrag #37
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Hallo Anderl,

um noch etwas an Verdichtung zu gewinnen, ohne die Kolbenhemden bearbeiten zu müssen, kannst Du auch das Mahle-Kolbenregal verlassen
und mal bei KS nachschauen dort gibt es die katvorbereitungs Kolben mit einer Verdichtung von 9,4:1 , deren Kolbenhöhe ist von 73mm auf 69mm gekürzt,
so das der Kolben an den Gegengewichten der Kurbelwelle vorbei geht. So könnte man die 10,2:1 von 95oct. voll ausnutzen

@BMW-Müller
Alpinakolben kosten Alpinageld das ist klar WENN man noch welche bekommt, Std und +0,25 soll ausverkauft sein und sind nur mit B3 Fin zu bekommen.
Das 135mm Pleuel reduziert das Kippmoment beim überschreiten des OT und kann somit verlustfreier das Drehmoment umsetzen was auch
materialschonender ist . Der Mehrpreis für Alpina oder Schnitzerkolben lohnt aber nicht es sei denn man kommt günstig an gebrauchte dann sind sie
klar die bessere wahl.
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19.11.2013, 01:03 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 19.11.2013 01:13 von Anderl.)
Beitrag #38
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(18.11.2013 10:41)BMW-Mueller schrieb:  Durch das abfrasen am Block muß ja nun die Steuerzeit der NW verstellt werden.
Wird hier ein verstellbares NW-Rad einzug erhalten?
Gibt es hier evt. die Möglichkeit mit einem kürzeren Riemen zu kompensieren, um eben das originale NW-Rad zu behalten?

Ich habe ein verstellbares Nockenwellenrad verbaut, denn nur so ist ein stufenloses Verstellen möglich. Meines Wissens nach gibt es keine kürzeren Riemen und die wären auch sinnfrei, denn wie soll man sonst - je nach Fräsmaß - einen drittel oder einen halben Zahn darstellen?

(18.11.2013 10:41)BMW-Mueller schrieb:  Ich per. spiele mit dem Gedanken auf Alpina (o.ä.) Kolben zurückzugreifen. Leider der teuerste weg! Daher bin ich mein Projekt auch noch nicht angegangen. Wird m.M.n. aber die sauberste Lösung.

Hast du auch schon in deiner Planung in diese Richtung ermittelt?
Würde mich freuen wenn du hier kurz noch ein pro + contra zu den Dingen abgeben könntest.

Contra Alpina-Kolben:
1) Der Preis liegt jenseits der Schmerzgrenze.
2) Die Kolbenform passt nicht zur Brennraumform im Serien-Kopf. Der wäre per Hand exakt anzupassen - entweder bei Alpina oder bei einem sehr, sehr guten Zylinderkopfspezialisten. Ich bekomme dann zwar meine Wunsch-Verdichtung ("Pro") - aber zu welch irrwitzigen Preis? Das macht dann keinen Sinn mehr ...

Andere Lösung: passende Pleuel. Es gibt in Australien einen Betrieb (http://www.pureperformancemotorsport.com), der geschmiedete und polierte Pleuel nach Maß herstellt und über Ebay verkauft. Egal, ob man einen Turbo-Motor bauen will oder bei einem 2,7er die Serienkolben verbauen will, ohne Abzufräsen. Er bietet alles an - vom Pleuelsatz für 645,- Euro bis hin zum Komplettset mit Schmiedekolben für 1.450,- Euro. Wer mag ... ach ja: Zoll kommt ja noch oben drauf!

Leute, ich wollte aus dem bestehenden Material das Beste rausholen. Und in gewisser Weise muss der Spaß auch noch zu bezahlen sein. Es ging mir darum, den Motor standfest neu aufzubauen und dabei zu optimieren und nebenbei noch etwas zu tunen, so als Feierabend-Beschäftigung. Das genügt für den Einkaufshobel und die Kinder-kutschier-Karre im Haushalt. Wer aus einem M20 einen Rennmotor aufbauen will, findet tatsächlich für abartige Unsummen von Geld mancherlei Möglichkeit, das Ding auf maximal 220 bis etwa 230 PS zu bringen. Mehr ist ohne Turbo oder Kompressor nicht drin. Da bringt ein alter, serienmäßiger M30 ja schon 218 PS. In dieser Relation gesehen macht der wahnwitzige Aufwand, der getrieben werden muss, um beim M20 deutlich über 200 PS zu kommen, keinerlei Sinn.

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19.11.2013, 01:08
Beitrag #39
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
(18.11.2013 12:53)e30 Andreas schrieb:  Hallo Anderl,
um noch etwas an Verdichtung zu gewinnen, ohne die Kolbenhemden bearbeiten zu müssen, kannst Du auch das Mahle-Kolbenregal verlassen und mal bei KS nachschauen dort gibt es die katvorbereitungs Kolben mit einer Verdichtung von 9,4:1 , deren Kolbenhöhe ist von 73mm auf 69mm gekürzt,
so das der Kolben an den Gegengewichten der Kurbelwelle vorbei geht. So könnte man die 10,2:1 von 95oct. voll ausnutzen

Interessante Info - Danke. Ich habe mich aber schon für meine alten Kolben entschieden. Sie sind verbaut und laufen. Aber vielleicht war es ja nicht mein letzter 2,7? Zwinker
Das könnten ja dann die Kolben sein, die z.B. Matthes verbaut hat. Der Preis und die Artikelnummer wären jetzt noch interessant ...

(18.11.2013 12:53)e30 Andreas schrieb:  @BMW-Müller
Alpinakolben kosten Alpinageld das ist klar WENN man noch welche bekommt, Std und +0,25 soll ausverkauft sein und sind nur mit B3 Fin zu bekommen.

Da war es dann auch schon wieder, das nächste Problem ... und wie schon gesagt: nicht vergessen: die Dinger funzen nicht mit dem serienmäßigen Kopf!

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19.11.2013, 23:50 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 19.11.2013 23:52 von Anderl.)
Beitrag #40
RE: M20-Motor: Revision, Optimierung, 2,7-Liter-Umbau: Dokumentation mit vielen Bildern
Der Motorblock ist also vom Motorenbauer zurück, vermessen, verschliffen und gereinigt. Jetzt gilt es, ihn gegen die äußerliche Verwahrlosung zu wappnen: er wird lackiert. Zuerst wird all das sauber abgeklebt, was nicht mitlackiert werden soll:

[Bild: 070_Motor_abgeklebt-links.jpg]

Das Abkleben der Frostschutzstopfen hat von der Zeit her gesehen ganz schön aufgehalten Herrje!

[Bild: 071_Motor_abgeklebt-rechts.jpg]

Bislang habe ich immer mit 2-Komponentenlack und Pinsel gearbeitet. Das ist eine Heidenarbeit. Also beschloss ich diesmal, es mit der Sprühdose zu versuchen. Ich graste die Bucht ab und stieß auf dieses Produkt der US-Firma VHT. Es wird empfohlen, zuerst die Grundierung aufzutragen und später dann die Endlackierung. Also tat ich, wie mir geheißen:

[Bild: 073_Motorblock_grundiert-links.jpg]

Der Sprühkopf ist von guter Qualität und verklebt nicht. Das Material ist nicht so dünn wie von „normalen“ Lacken gewohnt und deckt sehr gut.

[Bild: 074_Motorblock_grundiert-rechts.jpg]

Nach der vorgeschriebenen Trocknungszeit (ich weiß nicht mehr wie lange, aber es steht auf den Dosen ja drauf) brachte ich den schwarzen Decklack auf.

[Bild: 075_Motorblock_lackiert-links.jpg]

Natürlich gibt es den Decklack in allen erdenklichen Farben. Aber ich mache mir keinerlei Illusionen: es handelt sich bei unserem Touring nicht um ein Museumsstück, sondern um ein Gebrauchs-Fahrzeug. Also wird er über kurz oder lang wieder etwas schwitzen und so gesehen ist schwarz die erste Wahl. Alle anderen Farben würden dann unansehlich werden (und wären auch nicht „orischinol“Zwinker). Aber jeder wie er will – die Geschmäcker sind unterschiedlich und das ist auch gut so.

[Bild: 076_Motorblock_lackiert-rechts.jpg]

Meine Motornummer hob ich in Kontrastfarbe etwas heraus:

[Bild: 077_Motorgehause-fertig_links.jpg]

An Kosten halten wir fest: 19,- Euro für die beiden Dosen Lack.

[Bild: 078_Motorgehause-fertig_rechts.jpg]

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