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Ein neuer M10 Motor entsteht... Tagebuch eines Motorbaus M10B24

BMW
Themenstarteram 8. August 2020 um 14:30

August 2020

Motorenträume...

Seit mehreren Jahren geistert bei uns die Idee herum, einen größeren M10 Motor zu bauen. Einfach mehr als die üblichen 2 Liter, und auch mehr als die mit den S14 M3 Kurbelwellen aufgerüsteten 2,15L...

Vor ein paar Jahren wurde dann unsere Aufmerksamkeit durch einen Foreneintrag im E28 und E32 Forum auf einen Motorenbauer in Australien gelenkt: die Firma PPM = Pure Performance Motors

Der erste Eindruck durch ihre Homepage war nicht übel, da sind schon einige schöne Sachen drauf. BMW Motoren von einst und jetzt und wirklich appetitlich aufbereitet. Allein das Preisniveau schockt erstmal...

Als dann PPM auch auf Ebay aktiv wurde ... ja, dann wurde die Sache interessant. Ein M30 mit richtig üppigem Hubraum würde so manche Träume wahr werden lassen.

Und da war dann auch das Angebot: ein M30 Paket mit 4,2L Hubraum. Kurbelwelle mit Kolben und Pleuel. Wunderschön anzusehen...

https://...reperformancemotorsport.com/...34-m30-4-2l-stroker-kit.html

Damals sofort lieferbar, $ 12.000,- plus Versand plus Zoll... €18.000 später war das Teil da. Allerdings liegt das Teil immer noch im Lager und wartet auf seinen Tag. Einen geeigneten Motorenbauer für die ganzen Blockarbeiten und Zusatzwünsche hatten wir da noch nicht.

Aber das Teil hin und wieder anzusehen... hmmm, das bohrt schon etwas... ;)

Zwei Jahre später eine Sonderaktion...: fast schon ein Sonderangebot. Ein M10 Bausatz mit 2,4L...

https://...reperformancemotorsport.com/...0-2-6l-95mm-stroker-kit.html

Gerade mal die Hälfte vom M30. Ein Schnäppchen somit. Und noch dazu gerade mitten in der Planung für meinen E30 318i, seine Wiedergeburt. Das Tagebuch dazu ist ja hier online...

Bei der Bestellung ging leider einiges schief, mehr als schief... und die Firma schien einige Probleme zu haben. Mir ist bis heute nicht ganz klar, ob die drauf gegangen sind und die Website nur noch dem Kundenfang dient oder ob tatsächlich noch echt gebaut wird.

Jedenfalls: ich hab das Teil bestellt, mit 95mm Welle, 90mm Kolben für den Typ 121 und die 144mmm Pleuel sowie ganz explizit dem Wellenstumpf für den Serien M10, nicht S14.

Gekommen ist aber eine Welle mit S14 Stumpf... also dem vorderen Teil des M3 Motors. Eigentlich für Rennfahrer ein Traum, da es den Motor vorne stabiler macht. Nur fahren wir alle Fahrzeuge mit Klima Anlage (auch den 2002Tii...) und da passt das niemals zusammen... deswegen wollte ich den Serien M10 Stumpf.

Und bei den Kolben hatte ich irgendwie den Eindruck vermittelt bekommen: wenn ich 121 TII sage, meinen die Australier E12 Köpfe bzw. E12 Brennraumformen, es kamen sogar Bilder davon. Also bestellte ich genau das, was auf den Bildern zu sehen war... 121er. Das ist aber was anderes als E12... 121er Brennraum ist die Urform der Tii anno 1971, somit 2-Wirbelwanne mit 2 Quetschkanten.

Unbrauchbar für meinen 318i E30... den hätte ich ja auf die E12 Wirbelwanne dann umgerüstet. Somit verschwand der M10 Bausatz auf dem Dachboden für die nächsten 4 Jahre... und mein 318i bekam den im Tagebuch beschriebenen Zwoliter. Auch ein nettes Motörchen, geht echt gut, aber trotzdem nur ein Zwoliter...

Nachdem jetzt auch der 2002 Tii fertig ist und Eric damit rumfetzt ... auch ein Zwoliter mit so ziemlich allen Features hinterläßt offene Wünsche nach eben noch mehr. Und das Teil liegt auf dem Dachboden im Lager... jep, da kommt der Wunsch auf: jetzt machen wir das nochmal und jetzt richtig!

Nachdem der 318i Zwoliter bei Bamotec in Nürnberg entstand und perfekt bis ins Detail unseren Wünschen entsprach ... ja, dann kam die eine und andere Mail auf ihren Weg und endete gestern in einem Auftrag. Wir bauen den M10B24 in Nürnberg.

Vor zwei Wochen transportierten wir den ersten Teilesatz nach Nürnberg, einfach zur Begutachtung. Welle, Pleuel, Kolben... und jede Menge andere Motorenkram, auch mehrere Köpfe und Motorgehäuse, neu und alt.

Danach wurde das Projekt durchgesprochen, was da so alles rein soll, die Features usw.

Lenz versprach uns, einen alten Schrottblock zu zersägen und die Welle mal darin laufen zu lassen, nur um zu sehen ob das überhaupt gehen würde... 95mm Hub sind ja eine echte Ansage.

Unser Motor hat dann diese Daten:

- M10 2,415 Liter

- M10 Welle mit 95mm Hub, 8 Gegengewichte, 4340 Stahl...

- Pleuel 144mm H-Shaft mit ARP2000 Schrauben

- 90,0mm Kolben Typ 121 und Verdichtung 10:1 ... zumindest steht das so auf der Schachtel... es wird eher mehr...

- M10 Gehäuse eines 318i anno 84

- Kopf Typ 121 von anno 1971

- Nockenwelle 284 Grad Schleicher mit 11mm (!!!) Hub

- Einlassventil 46mm Auslass 38mm

- Schwungrad leicht modifiziert mit einer Sachs Sporting

- Kolbenboden Spritzöl Kühlung

... und jede Menge weiterer Krimskrams.

So, hier ein Video einer 95er Welle in einem 318i Kurbelgehäuse. Nach dem Bohren auf 90mm und etwas Freimachen... da wo das Pleuel sich der Büchse extrem nähert... geht die Welle tatsächlich frei. Es gibt kein Problem mit dem Ölkanal (auf der anderen Seite... nicht sichtbar..)

Somit gab es gestern ein "Start Frei" für den Auftrag. Der Motor wird gebaut.

Und hier das Video... :)

https://www.youtube.com/watch?v=8xHNvf2Wqi0&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=o1uLVBdNcsI&feature=youtu.be

 

M10 Pleuel 144mm Serie
M10 Kolben 90mm PPM
M10 Kolben 90mm PPM 1
+3
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37 Antworten
Themenstarteram 23. September 2020 um 19:26

22.9.2020

Hubarbeiten...

Der Motor hat wegen dem krassen Hub mit 95 Millimetern keine normalen Pleuel mehr. Serienlänge wären beim M10 135mm. Das geht bei diesem Hub aber definitiv nicht rundum, der Kolben würde voll in die Kurbelwelle krachen...

Dieser Motor hat nun 144mm Pleuel, deutlich länger. Dafür wandert der Kolbenbolzen aber auch deutlich nach oben, die Kompressionshöhe des Kolbens schmilzt ganz schön zusammen... man braucht sich bloß die Höhe des Kolben ansehen, nur noch krass die Hälfte von der Serie.

Irgendwie muß PPM bei der Auslegung vom Pleuel und Kolben bei diesem Konzept aber jemand gepennt haben. Wie man im Video sieht, haben wir ja die Welle in einem halbierten Block probelaufen lassen. Dabei wurden die Engstellen oder vielmehr Kollisionsbereiche im Block festgehalten.

Das Pleuel braucht etwas mehr Platz wenn es nahe dem OT in die Büchse eintaucht. Wir haben das mit einer Fase an Block beheben können. Man sieht am unteren Ende der Büchse diese kleine schräge Fläche wo das Pleuel durchtaucht... das Problem ist damit beseitigt. Es geht dort nun frei... und der darunter liegende Hauptölkanal ist auch nicht beschädigt ;)

Das nächste Problem tat sich dann an anderer Stelle auf. Die Pleuelschraube mußte ebenfalls etwas bearbeitet werden, im Bereich kurz vor dem UT. Jetzt heißt es: Schrauben nicht mehr Vertauschen!

Auch erledigt.

Wesentlich ärgerlicher: der Kolben überläuft im OT die Oberkante vom Block. Der Kolben ist im OT ganz satt unnötige 1,5mm zu weit heraussen und würde auch die Kopfdichtung massiv überfahren.

Diese 1,5mm kann man nicht vom Kolben abnehmen oder die Dicke vom Feuersteg (abstand Oberfläche Kolben bis zum ersten Ring...) würde massiv leiden. Eigentlich wäre ein 142mm Pleuel besser gewesen... warum nur wurde das nicht gewählt?

Egal, wir haben das in der Konzeptphase bei dem halben Motorblock ebenfalls richtig erkannt. Deswegen wurde das Pleuel geändert. Die Pleuel haben nun 142,5mm ;)

Das Auge des Pleuels wurde ausgedreht, eine neue Buchse eingepresst und asymmetrisch bearbeitet. Das hat übrigends auch BMW damals schon gemacht, wohl eher als Toleranzausgleich... jedenfalls ist auch das BMW Serienpleuel ganz schön aussermittig bearbeitet... ;)

Jetzt hat das Pleuel die richtige Länge, der Kolben hat den korrekten Rückstand zum Kopf, die Quetschabstände stimmen.

Kolben: die Kolben haben seitens PPM angeblich eine Verdichtung von 10:1.... was für eine Untertreibung. Tatsächlich ist bei diesem Kolbensatz und diesem Hubraum etwas mit knapp 14:1 die Realität. Der 121er Brennraum ist so klein... keine Ahnung wo die Australier Kompressionsrechnung gelernt haben, aber was bestellt und geliefert wurde hat nichts miteinander zu tun.

Also 10:1 bestellt, aber fast 14:1 geliefert. Wenn wir das mal vorher gewusst hätten...

Aber eine zu hohe Verdichtung läßt sich beheben... einen richtigen Halbkugel Brennraum kann man daraus komponieren. Lenz hat die nun unnötigen Quetschkanten bereinigt, sie sind zwar noch da, aber eben anders... die Ventile und ihre Sitzringe angeschrägt usw. und auch die Ventile haben jetzt eine andere Position ... dazu später mehr.

Jetzt hat der Motor eine Verdichtung von 11,6:1, einen richtigen Kugelbrennraum, schöne Quetschflächen, einen zentralen Dom in der Mitte usw.

... und auch große Ventile mit 46E 38A samt den dazu passenden Taschen.

Bin gespannt wie das läuft.

Auf den Bildern sieht man die 144er Pleuel vorher und nachher, sowie die Umarbeitung vom 121er Brennraum zum jetzigen Kugelbrennraum.

144er u. 135er Serie
Freigang zur Buchse
144er Pleuel vorher
+6

Hatten wir dich schon gefragt woher du diese tolle Fachwissen hast, bist Motorenbauingenieur?

Themenstarteram 23. September 2020 um 19:56

22.9.2020

Köpfchen Köpfchen...

Die Umarbeitung vom 121er Brennraum zum Kugelbrennraum machte einen Versatz der Sitzringe notwendig. Sie sind nicht mehr an derselben Stelle wie vorher sondern sitzen jetzt etwas tiefer...

Damit das mit den Federn und Ventillängen noch so klappt, wurde eine Verstärkung unter den Ventilfedern notwendig. Ein kleines Alu Töpfchen nimmt jetzt die Stahlscheibe auf. Die Ventilkräfte stimmen damit wieder...

So, Ventile eingezogen, Nockenwelle...

Als Nockenwelle haben wir eine Schleicher Nockenwelle mit 284 Grad, aber erstaunlich viel Hub gewählt. Dazu doppelte Ventilfedern von Schrick, mit rund 100kg...

Wegen der großen Nocken ist der Kopf an den beiden vorderen Lagerstellen bearbeitet, die Nockenwellenlager sind 2mm größer im Durchmesser.

Die Kipphebelwellen sind neu, anno 1985, ebenso die Kipphebel... Abverkauf E21 ;)

Hier ein paar Bilder vom Kopf.

46E 38A Ventile
Töpfchen 1
Töpfchen 2
+3
Themenstarteram 23. September 2020 um 20:25

Zitat:

@KapitaenLueck schrieb am 23. September 2020 um 19:53:50 Uhr:

Hatten wir dich schon gefragt woher du diese tolle Fachwissen hast, bist Motorenbauingenieur?

Motorenbauingenieur? Nein, aber ganz nah dran... Karosseriebau.

Aber die ersten Praktika vor fast 40 Jahren habe ich im Motorenbau München verbracht, Kurbelwellen Fertigung und auch in der Härterei Getriebefertigung Dingolfing. Heute Instandhaltung Karosseriebau.

Und da kommt man auch mit ein paar herrlichen Verrückten zusammen, die in der Freizeit Motoren bauen. :)

Von daher ist einiges kleben geblieben. Mein Bruder und ich bauen nahezu jedes Jahr entweder einen Motor für einen unserer BMW oder auch für meinen Käfer (deshalb mein Logo...) ... es sind schon ein paar Dutzend mittlerweile... Motoren und Fahrzeuge.

Und sie laufen alle noch bis auf einen ... den hat's richtig zerissen, der Kolben steht jetzt als Trophäe auf meinem Schreibtisch ...;)

Themenstarteram 24. September 2020 um 19:56

22.9.2020

Ein kleine Hochzeit...

Kopf und Block kommen zusammen. In der Dichtfläche des Blocks sieht man um die Zylinder eine kleine Nut. Dort wird ein harter Stahldrahtring eingelegt, sauber auf Stoß und ohne Spalt. Dieser Draht presst sich dann in die Zylinderkopfdichtung und wirkt so ähnlich wie eine Schneidringdichtung... nur daß halt weder Kopf noch Block eine eingepresste Rille bekommen, sondern das "Verschleissteil" Dichtung... denn die wird ja nur einmal verwendet. Kopf und Block bleiben so im Fehlerfall unversehrt... anders zur Schneidringdichtung, die ja ihre Spuren im Kopf hinterläßt und dann eine Kopfüberholung notwendig macht.

Block und Kopf werden auf OT gestellt und nun verheiratet. Die Schrauben sind ebenfalls nicht mehr normale M12 10,9, sondern 12.9 und sie werden auf Drehmoment plus 2x 90 Grad verschraubt.

So, vorderen Deckel anbauen, Verteilerdeckel dran, Ölwanne... das ist alles dann normale Montage.

Jetzt kommt noch der Drucktest, ob der Motor Öldruck aufbaut und auch im Kopf alle Lagerstellen versorgt werden. Dazu wird eine externe Ölpumpe angebaut und am hinteren Blockende direkt mit der Hauptleitung verschraubt... der Block wurde ja dort geöffnet und auch der Ölkanal gespült. Bloß keinen alten Dreck in den Lagern einbringen...

So, auch dieser Test war ein Erfolg. Das Öl kommt sauber in kleinen Strahlen auf die Kipphebel und deren Laufbahnen, auch die Nockenwellen Lager sind erkennbar mit Öl versorgt.

Und dann mit dem Meßschieber: jep der Motor hat satte 95mm Hub :):):)

Das sind dann diese Bilder...

M10B24 Block
Tii Stirndeckel
Schwingungstilger
+7
Themenstarteram 24. September 2020 um 20:12

22.9.2020

Deckel drauf, fertig. :)

So, die letzten Arbeiten, aber so ganz harmlos war dann doch nicht. Der Tii hat eine spezielle Zylinderkopfhaube, mit einem Ölabscheider. Eine kleine Kammer im Gussdeckel und einem kleinen Blechdeckel. Blöd ist nur, daß genau dort eine Schraube für den Kopf ist und diesen Blechdeckel berührt.

Also die Schraube kürzen. Geht zum größten Teil, wird dann aber knapp. Und ein Hohlraum im Deckel, der vielleicht alten Schmodder oder Strahlgut noch enthalten könnte. Also reingucken, die Nieten aufbohren, Gewinde setzen und neu verschrauben.

Es war beruhigend, der Hohlraum war sauber. Kein sand, kein Dreck drin, sauber. Und damit kann man auch den Deckel etwas prägen. Schöne kleine runde Vertiefung prägen und die Kollision mit der Kopfschraube ist Vergangenheit.

Der Deckel passt. :)

So, wir nähern uns dem Ende.

Nur noch das Schwungrad montieren. Passhülse rein, Schwungrad ran und verschrauben. Ebenso das Pilotlager noch einpressen, die Reibscheibe und die Druckplatte.

Als Kupplung haben wir eine Sachs Sporting RACE gewählt. Sie sollte das Drehmoment dieses Motors schaffen können, wir schätzen diesen M10 auf irgendwas um die 250Nm. Das wäre für die normale 2 Liter Kupplung doch etwas viel geworden...

Die blaue Farbe ist nur wegen der Lage Schwungrad zur Druckplatte. Selbstverständlich ist auch das Schwungrad einzeln feingewuchtet. Und nachdem das Schwungrad gewuchtet war, ist auch die Druckplatte gewuchtet worden, am Schwungrad montiert. Damit ist auch dieser Verbund sowohl einzeln wie auch zusammen fein gewuchtet... :)

So, letzte Arbeit: Folieren für den Transport...

M10B24 Schwung montieren 1
M10B24 Schwung montieren 1
M10B24 Schwung montieren 1
+4
Themenstarteram 24. September 2020 um 20:25

24.9.2020

Im Heimathafen...

Eric hat heute den Block auf die Montageplatte gesetzt und die ersten weiteren Teile montiert.

Auf dieser Plattform wird er Stück für Stück auf einem neuen Vorderachskörper des Tii montiert, mit allen Anbauteilen und dann auch komplett mit einem weiteren Getriebe verblockt. Und geht dann im Stück von unten in den Tii rein. Hochzeit wie im BMW Werk anno 1971 dann... im nächsten Jahr. Frühjahr 2021 soll er dann Gassi dürfen :)

Ziel ist bis Weihnachten, denselben Baustand wie 2018 zu erreichen, einen vollständigen Motor mitsamt 5-Gang Getriebe auf dem Achsträger. Und zwar ohne den Vorgänger zu schlachten... also ein komplettes Duplikat. Der Zwoliter vom Tii geht dann mit kaum 2000km auf der Uhr zur Revision und bekommt ein ähnliches Upgrade... für einen weiteren Tii. Eric möchte noch einen Touring, dann aber dann ganz originol :)

Die beiden letzten Bilder sind vom Zwoliter anno 2018, kurz vor der Hochzeit.

Warum macht man das?

Wir haben im E30 so einen richtigen Motor drin, anno 2019 beim Lenz gebaut. Und da drin zeigt so ein Motor so richtig seine Manieren. Das ganze Feinwuchten, Optimieren usw. macht unglaublich Komfort aus. Mein E30 318i läuft damit seidenweich. Keinerlei Unwucht, unglaublich ruhig und sehr kraftvoll. Und weil wir's mit der Nockenwelle auch nicht übertrieben haben, auch von unten raus sehr durchzugstark. Und genau diese Charakteristik wollen wir auch beim 2002 Tii haben. Dampf von unten raus anstelle von einer Drehorgel. Die Drehorgel geht zwar im Vergleich zur damaligen Serie echt gut... aber es geht besser. Deswegen dieses Upgrade.

Hier noch die ersten Bilder in meiner Halle...

M10B24
M10B24 1
M10B24 2
+3

Besser als neu.

Wann soll er das erste mal laufen?

Video dabei nicht vergessen.

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