BMW M10

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BMW M10

Schnittmodell eines BMW M10
Überblick
Hersteller: BMW
Produktionszeitraum: 1961–1988
Brennraum
Bauform: Reihenvierzylinder
Hubraumvarianten: 1,5 l (1499 cm3)
1,6 l (1573 cm3)
1,8 l (1766 cm3)
1,8 l (1773 cm3)
2,0 l (1990 cm3)
Zeitliche Einordnung
Vorgängermodell: –
Nachfolgemodell: BMW M40

BMW M10 ist die interne Bezeichnung für eine Baureihe von Verbrennungsmotoren (Ottomotoren) aus dem Hause BMW.

Es handelt sich dabei um Vierzylinder-Reihenmotoren mit 1,5 bis 2 Litern Hubraum und OHC-Ventilsteuerung. Die von einer Rollenkette angetriebene Nockenwelle im Querstromzylinderkopf betätigt pro Zylinder über Kipphebel zwei V-förmig hängende Ventile. Eine weitere Rollenkette treibt die Ölpumpe an. Der M10 wurde erstmals in der 1961 präsentierten Neuen Klasse von BMW eingesetzt und blieb bis 1988 in der Produktion. Das grundsätzliche Konstruktionsprinzip mit 100 mm Zylinderabstand[1] und Grauguss als Motorblockmaterial[2] wurde bei der Entwicklung des Sechszylinder-BMW M30 übernommen, der M10 bildete zudem die Basis für den BMW S14.

In seiner langen Karriere wurde der Motor auch in Tourenwagen, in Rallye-Fahrzeugen und im Formelsport eingesetzt. Mit dem M12/13/1* erreichte der Motor in der Formel 1 Anfang der 80er Jahre seine höchste Entwicklungsstufe.

Serienmotoren

Produktion des M10 in München, 1968

Nomenklatur

Ab 1963 wurden bei BMW neue Regeln für die Namensgebung bei Fahrzeug- und Motor-Projekten eingeführt; Fahrzeugprojekte erhielten ein Exx und Motorprojekte ein Mxx, wobei der Buchstabe jeweils von einer bei 01 startenden Nummer gefolgt wurde. Dies wurde noch nicht für die ersten Vierzylinder-Motoren der Neuen Klasse angewendet, da der ursprüngliche M113-Motor bereits Ende der 1950er Jahre entwickelt wurde, dieser wurde dann weiterentwickelt zum M115, der im BMW 1500 im Jahre 1961 debütierte; erst der wiederum weiterentwickelte Zweiliter-Motor des BMW 2000 erhielt dann im Jahr 1965 den Namen M05. Die Nummerierung folgte keiner Systematik, sondern erfolgte rein chronologisch.

Da Ende der 1970er Jahre dieses System bei Nummern knapp unter 100 angelangt war, wurde ab 1980 rückwirkend eine neue, ordnende Systematik eingeführt:

Bezeichnung Zylinderzahl Zylinderabstand Bauzeit Kommentar
M10 4 (Reihe) 100 mm 1962–1988 Alle Vierzylinder
M20 6 (Reihe) 91 mm 1976–1992 „Kleine“ Sechszylinder (2,0–2,7 Liter)
M30 6 (Reihe) 100 mm 1968–1994 „Große“ Sechszylinder (2,5–3,8 Liter)

Für die einzelnen Unternehmensbereiche wurden unterschiedliche Kennbuchstaben festgelegt: M (inzwischen auch N) steht für „BMW AG/Personenwagen“, S steht für „Motorsport GmbH“, A steht für „Motorrad“ und W für „Marine, stationär usw.“. So bekamen die Motorsport- und Rennmotoren den Buchstaben S vorangestellt, die nachfolgende Nummer orientiert sich in der ersten Ziffer an der Basisfamilie; der S14 basiert also auf dem M10 und der S38 auf dem M30. Dieses System wird bei BMW bis heute angewendet. Zur besseren Unterscheidung werden die Motoren von 1963–1980 häufig mit einem * gekennzeichnet.[3]

Motorvarianten

Konstruiert wurde der Motor von Alexander von Falkenhausen, der anstatt des in Auftrag gegebenen 1,3-Liter-Motors einen Motor mit 1,5 Liter Hubraum entwarf und dabei schon eine Vergrößerung auf bis zu zwei Litern einplante.

Zur Gemischaufbereitung des ursprünglichen 1,5-Liter-Motors mit 75 bzw. 80 PS diente ein einzelner Fallstromvergaser. Auf diese Grundkonzeption folgten Varianten mit 1,6, 1,8 und 2 Litern Hubraum. Mit einem Vergaser kamen die Zweiliter-Motoren auf 100 PS, die mit zwei Flachstrom-Doppelvergasern ausgerüsteten Modelle leisteten zwischen 105 und 120 PS. Die Modelle 2000/2002 tii/520i mit mechanischer Kugelfischer-Einspritzung kamen auf 130 PS. Der 1973 vorgestellte 2002 turbo erreichte mit Abgasturbolader sogar 170 PS.

1981 folgte für den BMW E28 auch eine 1766-cm³-Variante des Motors mit K-Jetronic-Saugrohreinspritzung.[4]

Ende der 1980er Jahre wurde im BMW M3 (Modellreihe E30) der BMW S14-Vierventiler erst auf 2,3, dann 2,5 Liter und bereits in der Serienversion über 200 PS ausgebaut. Der S14 basiert von der Konstruktion auf einem leicht modifizierten M10-Motorblock und einem gekürzten Zylinderkopf des Sechszylinder-BMW M88* (der auch im BMW M1 verwendet wurde). Er hatte wie dieser Einzeldrosselklappen, aber eine elektronische statt einer mechanischen Einspritzung.

Rennmotoren

Während BMW es bei den Serienmotoren bis in die 1970er Jahre bei 2 Ventilen je Zylinder bewenden ließ, kamen im Laufe der Tourenwagen-Europameisterschaft Kugelfischer-Einspritzungen mit Einzeldrosselklappen oder Flachschiebern sowie Vierventil-Zylinderköpfe zum Einsatz. In der Formel 2 (wo die Motoren auf Basis des M10 extrem erfolgreich waren) und der Deutschen Rennsportmeisterschaft waren damit schon 300 PS möglich. In dieser Zeit entwickelte auch Schnitzer Motorsport einen Vierventil-Zylinderkopf für den BMW M10, alle anderen Vierventiler kamen vom Werk. Dieser war primär für den Einsatz in Tourenwagen und Rallyefahrzeugen vom Typ BMW 02 konzipiert.

Formel 3

Für die Formel 3 gab es basierend auf dem Zweiventilmotor M10 einen Motor für die Formel 3 mit der formal gleichen Typbezeichnung M70 wie der spätere Zwölfzylinder BMW M70. Damals schrieb das Reglement 2 Liter Hubraum, maximal 4 Zylinder sowie Kurbelgehäuse und Zylinderkopf eines mindestens 5.000 mal hergestellten Serienmotors vor. Für die Saison 1976 wurde der Motor mit Flachschieber und Kugelfischer-Einspritzung mit 165 PS angegeben.[5]

Formel 2

BMW Formel 2 Rennmotor M10* aus dem Brabham BT7, 1966
BMW Formel 2 Motor M12/7*, 1976

1966 wurde der neue Formel-2-Rennmotor BMW M10* mit dem von Ludwig Apfelbeck erdachten Vierventil-Zylinderkopf fertig, dessen Steuerung längere Zeit geheim gehalten und im Juli 1967 ausgelegt wurde.[6] Abgeleitet vom Serienmotor des BMW 2000 besaß der DOHC-16V-2-Liter-Motor eine Kugelfischer-Einspritzung und eine Flachschieberanlage. Der Hubraum betrug 1990 cm3 (Bohrung × Hub: 89 mm × 80 mm), sein größtes Drehmoment von 236 Nm erreichte der Motor bei 8000 min−1. Die Höchstleistung wird mit 191 kW (260 PS) bei 8500 min−1 angegeben.

Alexander von Falkenhausen nutzte den M10* für seine Weltrekordfahrten mit dem BMW F1 2000 (Chassis Brabham BT7) über 500 Meter und die Viertelmeile.[7] Zudem kam der M10* im "Monti" Bergspider (Lola T120) zum Einsatz.

Die theoretischen Vorteile der Apfelbeck-Zylinderkopfkonstruktion bestanden in einem sehr guten Ladungswechsel durch größtmögliche Ventilöffnungen und der thermischen Unempfindlichkeit aufgrund der nicht nebeneinanderliegenden Auslassventile. Die Nachteile dieses Motors waren neben einem ungünstigen Verhältnis von Hub, Bohrung und Kanaldurchmesser sowie dem außerordentlich komplexen Ventiltrieb unter anderem die aufgrund des großen Volumens des halbkugelförmigen Brennraums notwendige Überhöhung des Kolbenbodens zur Erzielung einer ausreichenden Verdichtung, was aber eine Erhöhung des Kolbengewichts zur Folge hatte. Zudem sorgten die in den Kolbenboden eingefrästen Ventiltaschen für einen insgesamt zerklüfteten Brennraum[8] und der Ladungswechsel-Vorteil verkehrte sich bei niedrigen Drehzahlen ins Gegenteil, da durch die großen Ventile die Einströmgasgeschwindigkeiten in den Zylinder zu niedrig wurden und es zu keiner ausreichenden Frischgasfüllung mehr kam[9]. Dem Motor waren daher im Renneinsatz – abgesehen von einigen Beschleunigungsrekorden – keine besonderen Erfolge beschieden.[10]

Die zeitgenössischen Cosworth-Vierventiler mit dem simpleren, dachförmigen Brennraum mit parallel hängenden Ventilen und flachem Kolbenboden zeigten, dass eine entsprechende Leistungsausbeute auch einfacher zu erreichen war. Unter der Leitung von Paul Rosche wurde 1968 zunächst der BMW M12* mit diametral (kreuzweise) gegenüberliegenden Ein- und Auslassventilen konstruiert. Dem Reglement entsprechend auf 1,6 Liter reduziert wurde er in der Formel 2 im BMW T102 verwendet. Zur weiteren Leistungssteigerung wurde dieser Motor später mit drei Zündkerzen pro Zylinder ausgerüstet, die Lucas-Einspritzung des Formel-2-Apfelbeck-M10 wurde durch eine Kugelfischer-Einspritzung ersetzt. Der im Verlauf der 1970er Formel-2-Saison erstmals eingesetzte BMW M12/2* hatte dann das heute übliche Ventilschema mit nebeneinander parallel hängenden Ventilen gleicher Funktion.

1973 entstand daraus der sehr erfolgreiche Vierzylinder-Vierventilmotor mit der Bezeichnung BMW M12/6*. Nach der Reglement-Änderung der Formel 2 nunmehr mit zwei Litern Hubraum erreichte der Motor bis zu 330 PS und diente als Basis für die großen Vierventil-Sechszylinder-Rennmotoren des Typs M49*. Die in den BMW 2002-Renntouren- und Rallyewagen eingesetzten Zweiliter-Vierventilmotoren waren allerdings von Schnitzer Motorsport.[10] Im Gegensatz zu diesen hatten die Werks-Vierventiler BMW M12/7* Ansaug- und Auspufftrakt auf der 'falschen' Seite: (Auspuff links statt rechts, Saugrohre rechts statt links). Der BMW M12/7* Formel-2-Motor von 1976 erreichte sein maximales Drehmoment von 251 Nm bei 7500 min−1 und seine maximale Leistung von 315 PS bei 9500 min−1.

Formel 1

BMW M12/13* auf Basis des M10 aus dem Brabham BT52, 1983

Am 24. April 1980 gab BMW bekannt, dass sich das Unternehmen als Motorenlieferant für die Formel 1 engagieren will. BMW-Motorenkonstrukteur Paul Rosche konstruierte den BMW M12/13*, ein aus einem Vierzylinder-Serienblock auf 1,5 Liter Hubraum reduziertes Vierventil-Triebwerk, das mittels Turbolader und Spezial-Kraftstoff anfangs etwa 488 kW (650 PS) leistete. Im Laufe der Weiterentwicklung erreichte der Motor bis zu 1029 kW (1400 PS).[11] und konnte somit bei gleichem Hubraum die 20-fache Leistung des Grundmodells abgeben. Bei dem Motor kam eine elektronisch ergänzte mechanische Kugelfischer-Einspritzung zum Einsatz.

Die Premiere in der Königsklasse des Motorsports feierte der Motor am 23. Januar 1982 mit Nelson Piquet und Riccardo Patrese im Brabham BMW beim Saisonauftakt in Kyalami. Beim fünften Renneinsatz des neuen Motors am 9. Mai 1982 sammelte Piquet als Fünfter des Belgien-GP die ersten WM-Punkte. Den ersten Sieg errang der Brasilianer am 13. Juni 1982 beim Großen Preis von Kanada in Montreal[12], die erste Poleposition am 15. August 1982 in Zeltweg.[11]

In der Formel-1-Saison 1983 gelang BMW mit dem britischen Team der erste Formel-1-Weltmeistertitel mit einem Turbomotor. Seit dem ersten Einsatz des BMW M12/13* waren 630 Tage vergangen.[11] Nach BMWs Rückzug 1986 wurden die Motoren in der Formel 1 unter der Bezeichnung Megatron noch bis zum Verbot der Turbomotoren 1989 eingesetzt.[13]

Literatur

  • Ludwig Apfelbeck: Wege zum Hochleistungs-Viertaktmotor: Ein Handbuch für Liebhaber und Tuner von Viertakt-Motoren. Motorbuch Verlag, Stuttgart 2002, ISBN 3-87943-578-2.
  • Ludwig Apfelbeck, Hermann Weichsler: Ventilsteuerungen für Hochleistungs-Motoren. 1. Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1991, ISBN 3-613-01272-3.
  • Karl H. Hufstadt: BMW Portraits. Paul Rosche: Ein genialer Motorenkonstrukteur. Geschichten zur Geschichte. Egmont VGS, Köln 2003, ISBN 3-8025-1520-X.
  • Helmut Hütten: Schnelle Motoren - seziert und frisiert. 10. Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-87943-974-5.
  • Stefan Knittel: BMW Profile, Band 6: Formel-Rennsport 1966–2000: Eine Dokumentation. 1. Auflage. Heel, Königswinter 2000, ISBN 3-932169-07-7.
  • Stefan Knittel: BMW Profile, Band 8: Touren- und Sportwagen. 1. Auflage. Egmont VGS, Köln 2007, ISBN 3-8025-1622-2.
  • Karlheinz Lange: Geschichte des Motors – Motor der Geschichte (BMW Dimensionen 1+2). Hrsg.: BMW Mobile Tradition. 1. Auflage. 1999, ISBN 3-932169-04-2.
  • Horst Mönnich: BMW – Eine deutsche Geschichte. Piper, 2004, ISBN 3-492-04618-5.
  • Werner Oswald, Eberhard Kittler: Alle BMW Automobile seit 1928. 1. Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 2000, ISBN 3-613-02053-X.
Commons: BMW M10 – Sammlung von Bildern
  • Karl-Heinz Lohr: Der Motor. 02-Club Niederbayern, abgerufen am 25. November 2012.
  • M10-Übersicht. BMW 02-Club, abgerufen am 23. April 2018.
  • Remi Humbert: BMW 12/13-1. Gurneyflap, abgerufen am 25. November 2012.

Einzelnachweise

  1. ↑ Information zum Zylinderabstand M10 beim BMW 02 Club e.V., abgerufen am 21. Februar 2018.
  2. ↑ M10 beim BMW 02 Club e.V. von 2018, abgerufen am 14. Februar 2018.
  3. ↑ Karlheinz Lange: Geschichte des Motors – Motor der Geschichte (BMW Dimensionen 1+2). Hrsg.: BMW Mobile Tradition. 1. Auflage. Band 2 (1945–2000), 1999, ISBN 3-932169-04-2, Kapitel 9: Sprechendes Nummernsystem ab 1980, S. 176–179.
  4. ↑ BMW 518i (E28) bei bmw-grouparchiv.de, 19. März 2018 abrufbar.
  5. ↑ BMW Formel 3 Rennmotor M70. https://bmw-grouparchiv.de/research/detail/index.xhtml?id=2483208, 2. Juni 2020, abgerufen am 2. Juni 2020.
  6. ↑ Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen. In: Kraftfahrzeugtechnik 4/1969, S. 126.
  7. ↑ Rainer Roßbach: BMW-Formelrennwagen: Neueinstieg in den Sechzigern. prova Magazin, 15. November 2004, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 3. Februar 2014; abgerufen am 25. November 2012.
  8. ↑ Brennraum- und Kolbenform beim Vierventiler. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 12. November 2013; abgerufen am 25. November 2012.
  9. ↑ Guntram Jordan: Leute: Paul Rosche – Der Meistermacher. In: Oldtimer Markt. Nr. 1, Januar 2006, ISSN 0939-9704, S. 18–21.
  10. ↑ a b Karl-Heinz Lohr: Vierventil-Technik. 02-Club Niederbayern, abgerufen am 25. November 2012.
  11. ↑ a b c Formel 1 - Geschichte: BMW in der Formel 1. motorsport-magazin.com, 29. Juli 2009, abgerufen am 5. Dezember 2012.
  12. ↑ Erster Sieg in der Königsklasse. bmw-motorsport.com, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 10. April 2009; abgerufen am 25. November 2012.
  13. ↑ Engines: Megatron. F1 News - Grandprix.com, abgerufen am 5. Februar 2011.
Zeitleiste der BMW-Ottomotoren für Pkw seit 1961
Zahl der Zylinder Konzeption 1960er 1970er 1980er 1990er 2000er 2010er
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8
3 1,5 l B38
4 (1,5–2,0 l) M10
M40
M42
M43
M44
N40
N42
N45
N46
N43
N13
N20
B48
Hochleistungsmotor S14
6 Kleiner Sechszylinder (2,0–3,0 l) M20
M50
M52
M54
Großer Sechszylinder (2,5–3,5 l) M30
N52
N53
N54
N55
B58
Hochleistungsmotor M88
S38
S50
S52
S54
S55
8 3,0–4,4 l M60
M62
N62
N63
Hochleistungsmotor S62
S63
S65
10 Hochleistungsmotor S85
12 5,0–6,6 l M70
M73
N73
N74
Hochleistungsmotor S70
Zahl der Zylinder Konzeption 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8
1960er 1970er 1980er 1990er 2000er 2010er
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