BMW M21

BMW
Bild nicht vorhanden M21 als Turbomotor (1986)
M21
Produktionszeitraum	03.1983–12.1992
Hersteller	BMW
Funktionsprinzip	Diesel
Motorenbauform	Reihe, Sechszylinder
Ventilsteuerung	OHC
Hubraum	2443 cm³
Gemischaufbereitung	Wirbelkammereinspritzung
Motoraufladung	Teilweise Turbolader
Leistung	63 – 85 kW
Max. Drehmoment	152 – 220 N·m
Masse	ca. 250<ref>Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 91</ref> kg
Nachfolgemodell	BMW M51

Der BMW M21 ist ein Sechszylinder-Reihen-Dieselmotor des bayerischen Motorenherstellers BMW. Der Motor mit Wirbelkammereinspritzung wurde aus dem Ottomotor M20 entwickelt<ref name="P14" /> und ab März 1983<ref>Fertigung des ersten BMW-Dieselmotors (Memento des Vorlage:IconExternal vom 10. April 2017 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svg Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/bmw-grouparchiv.de</ref> im oberösterreichischen Steyr in Serie für BMW produziert. Die Ablösung erfolgte ab 1991 durch den Nachfolgemotor M51.<ref name="Ran When Parked" /> Insgesamt wurden 174.407 Einheiten gebaut,<ref>BMW-Archiv: BMW M21D25 Automobilmotor (115 PS) (Memento des Vorlage:IconExternal vom 24. Februar 2019 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svg Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/bmw-grouparchiv.de. Abgerufen am 31. Mai 2017</ref> der letzte M21 wurde am 17. Dezember 1992 montiert.<ref name="Letzter-M21-Steyr" />

Hintergrund

Im Zuge der Ölkrise in den 1970er-Jahren entschied BMW, einen Motor zu entwickeln, der einen Kompromiss zwischen Leistung und niedrigem Verbrauch darstellt. 1974 lizenzierte BMW zunächst das FM-Direkteinspritzungs-Verfahren für Dieselmotoren der MAN.<ref>MAN Nutzfahrzeuge AG: Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus.Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 1991. ISBN 978-3-642-93490-2. S. 506</ref> Ab 1975 stellte BMW ein Entwicklerteam zusammen, das aus dem M20-Ottomotor einen Dieselmotor entwickelte, allerdings nicht mit Direkt-, sondern mit Wirbelkammereinspritzung. Im Herbst 1978 wurde der erste Prototyp des M21-Motors der Presse vorgestellt. Seine technischen Daten entsprechen bereits dem des späteren Serienmodells.<ref>Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 90</ref> Auf der Frankfurter Internationalen Automobil-Ausstellung 1983 wurde der erste E28 524td vorgestellt, der vom M21-Motor angetrieben wurde. Der 5er erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 180 km/h und sprintete von 0 auf 100 km/h in 12,9 Sekunden.<ref name="Ran When Parked" /> Damit war der E28 die schnellste in Serie gefertigte, von einem Dieselmotor angetriebene Limousine der Welt.<ref name="Ran When Parked" /> Der Kraftstoffverbrauch dieses E28 lag bei 7,1 Litern auf 100 km.<ref name="Ran When Parked" /> 1986 stellte Bosch das erste elektronische Steuergerät für Dieselmotoren Bosch EDC (Electronic Diesel Control) vor, der M21 für den E30 324td war der erste Dieselmotor weltweit, der dieses System erhielt.<ref>Brian Long: Zero Carbon Car: Green Technology and the Automotive Industry, Crowood, 2013, ISBN 978-1-84797-514-0.</ref> Dieses System verwendete zudem ein elektronisches Gaspedal. Der E28 wurde bis Ende 1987 mit mechanischer Verteilereinspritzpumpe gebaut.

Aufbau und Technik

Datei:Wirbelkammerverfahren Skizze.JPG

Funktionsprinzip der Kraftstoffeinspritzung des BMW M21

Der M21 ist ein wassergekühlter<ref name="meyer" /> Sechszylinder-Reihenmotor aus Grauguss mit OHC-Ventilsteuerung<ref name="Ran When Parked" /> und Wirbelkammereinspritzung.<ref name="524td-kurz" /> Der Zylinderkopf ist nach dem Querstromprinzip konstruiert.<ref name="P14">Etzold, S. 14</ref> Die Nockenwelle wird über einen Zahnriemen angetrieben,<ref name="Ran When Parked" /><ref name="Nockenwellenantrieb" group="A">Im Handbuch ist von einem Antrieb der Nockenwelle über eine Rollenkette die Rede, die dortige Schnittzeichnung zeigt jedoch einen Zahnriemen (Vergleiche Kapitel 6–03). Auch Etzold schreibt, dass der M21 einen Zahnriemen hat; eine Einfachrollenkette haben der M10 und der M30. (vgl. Etzold, S. 14).</ref> und betätigt jeweils zwei Ventile pro Zylinder.<ref name="Bimmer" /> Weiters treibt die Nockenwelle auch die Ölpumpe über eine Nebenwelle an.<ref name="P14" /> Im Vergleich zum M20-Motor hat der M21 verstärkte Pleuel, Kolben, Ventile, einen verstärkten Zylinderkopf<ref name="Ran When Parked" /> sowie eine verstärkte, siebenfach gelagerte<ref name="meyer" /> Kurbelwelle<ref name="Bimmer" /> mit zwölf Gegengewichten.<ref name="524td-kurz" /> Der M21 wurde mit einem Instant Start genannten System ausgerüstet, das die Vorglühzeit im Vergleich zu vergleichbaren Dieselmotoren reduziert.<ref name="Ran When Parked" /> Die Leerlaufdrehzahl wird temperaturabhängig geregelt.<ref name="524td-kurz" /> Die Kraftstoffeinspritzung wird in von 1983 bis 1987 gebauten Varianten mechanisch und in ab 1987<ref name="Unixnerd" /> gebauten aufgeladenen Varianten des M21-Motors von einem digitalen Motorsteuergerät gesteuert, das für ein besseres Drehmoment als die konventionelle Einspritzungssteuerung sorgt.<ref name="Bimmer" /> Die Einspritzpumpe ist eine Verteilereinspritzpumpe der Type Bosch VE 6/10. Als Stellgrößen für die Bestimmung der Einspritzmasse und des Einspritzzeitpunktes werden unter anderem der Saugrohrdruck und die Kühlwassertemperatur herangezogen.<ref name="Lange et al. S. 6">Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung</ref> Der Motor hat eine Schubabschaltung.<ref name="524td-kurz" /> In den turboaufgeladenen Varianten ist ein Abgasturbolader der Type Garrett AiResearch T 03 eingebaut,<ref>Hans J. Schneider: BMW 5er – Technik + Typen, Modelle bis 1997; Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5789-5, S. 92</ref> der eine Ladedruckregelung mit Wastegate hat.<ref name="Lange et al. S. 6" /> Eine Rückkühlung hat der M21 nicht. Die Motorvarianten mit digitalem Steuergerät hat einen etwas kleineren Turbolader, der das Ansprechverhalten verbessert.<ref name="Bimmer" /> Um den Stickoxidausstoß zu verringern, hat der M21 eine Abgasrückführung.<ref name="Lange et al. S. 7">Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung</ref> 1985 legte BMW den M21-Motor als Sauger nach, der besonders in Ländern mit hoher Kfz-Steuer beliebt war.<ref name="Ran When Parked" /> Der Saugmotor erhielt das digitale Motorsteuergerät erst 1989.<ref name="Unixnerd" /> Beim aufgeladenen M21 liegen 85 % des maximalen Drehmoments bei 1700 min⁻¹ an.<ref>Betriebsanleitung 4–05</ref> Zusätzlich zum Wasserkühler hat der M21 mit Turbolader noch einen Motorölkühler.<ref>Betriebsanleitung 6–13</ref> Der elektrische Anlasser leistet 2200 W<ref>Betriebsanleitung 6–24</ref>. Der Generator wird wie die Wasserpumpe über einen Keilriemen angetrieben. Die Servolenkungspumpe hat einen separaten Keilriemen.<ref name="P14" />

Technische Daten

Datei:BMW M21 Diagramm.png

Drehmoment- und Leistungsentwicklung BMW M21

Technische Daten<ref name="Bimmer" /><ref>Betriebsanleitung 6–07</ref><ref>Etzold, S. 13</ref><ref name="Lange et al. S. 7" />

Motor	Bohrung × Hub	Hubraum	Leistung	Drehmoment	Spezifischer Verbrauch	Höchstdrehzahl	Verdichtung	Motoraufladung	Motorsteuerung	Produktionszeitraum
M21D24	80 × 81 mm<ref name="meyer">Meyer Motoren: BMW M21</ref>	2443 cm³	85 kW bei 4800/min	210 N·m bei 2400/min	270 g/kW·h	5300/min	22:1<ref name="AMS" />	Turbolader	Mechanisch	09.1983–08.1987
				220 N·m bei 2400/min					Bosch EDC	1987–1992<ref name="Unixnerd" />
			63 kW bei 4600/min	152 N·m bei 2500/min		5150/min		–	Mechanisch	09.1985–08.1987
								–	Bosch EDC	1989–1992

Betriebsflüssigkeiten

Der M21 ist für den Betrieb mit Dieselkraftstoff nach DIN 51601 mit einer Mindestcetanzahl von 45 ausgelegt.<ref>Betriebsanleitung 1–14</ref> Marine-Diesel und Heizöl sind nicht als Kraftstoffe geeignet. Im Ausnahmefall kann auch Kraftstoff mit einer niedrigeren Cetanzahl als 45 verwendet werden, in solchen Fällen soll aber eine Dauervolllast des Motors vermieden werden.<ref>Betriebsanleitung 4–02</ref> Es soll Motoröl der API-Spezifikation CD verwendet werden.<ref>Betriebsanleitung 4–10</ref>

Kritik

Die Redaktion von auto motor und sport urteilte positiv über den M21:

„…zu begeistern vermag nicht nur die kontinuierliche Kraftentfaltung und das für Diesel-Verhältnisse herzerfrischende Temperament des jüngsten BMW-Sprosses, sondern vielmehr die Tatsache, dass in puncto Geräuschemission und Laufkultur gegenüber den benzingetriebenen BMW-Sechszylindern kaum Abstriche zu machen sind“

– zitiert nach Kai Klauder<ref name="AMS" />

Andreas Borchmann kritisierte 1986 den M21-Saugmotor im BMW E28 eher negativ:

„Die Benzinmotoren von BMW gehören zum Feinsten. Das läßt sich vom Dieselmotor nur bedingt behaupten. Was schon im kompakten 3er nicht den temperamentvollsten Eindruck hinterläßt, kann im 155 Kilo schwereren 5er eben nicht besser abschneiden. Tatsächlich setzt sich der Münchener recht zäh in Bewegung. Erstaunlich für einen Diesel: Der Sechszylinder ist durchzugsschwach. Unter 3000 Touren tut sich nicht viel. Deshalb muss er oft geschaltet werden, um halbwegs flott im Verkehr mitzuschwimmen. Die positive Seite des Sechszylinder-Diesels: Er bleibt auch bei hohen Drehzahlen recht leise. In dieser Disziplin gehört der BMW-Motor zur Diesel-Spitze.“

– Andreas Borchmann<ref name="Borchmann">Andreas Borchmann: Dieselt BMW schon so gut wie Mercedes? (Memento des Vorlage:IconExternal vom 28. August 2019 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svg Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/download.autobild.de, in Auto Bild, 52/1986, S. 44</ref>

Anwendungen

• BMW E28 (524td, 524d)
• BMW E30 (324td, 324d)
• BMW E34 (524td)
• Bertone Freeclimber 6td
• Vixen 21 TD
• Lincoln Continental Mk VII<ref>BMW Group Werkszeitung Steyr Oktober 2016, S. 4</ref>
• Rayton Fissore Magnum

Anmerkungen

<references group="A" />

Einzelnachweise

<references> <ref name="Bimmer"> Andreas in Bimmer: Die BMW-Sportdiesel: Von 524td E28 über 530d E39 bis BMW M550d F10, erschienen am 21. Jänner 2012, abgerufen am 9. April 2015 </ref> <ref name="Ran When Parked"> Ronan Glon in RanWhenParked.net: 30 years ago: BMW introduces its first diesel engine, erschienen am 22. Juli 2013, abgerufen am 9. April 2015 (englisch) </ref> <ref name="AMS"> Auto motor und sport: Der zweite 5er von BMW: Die Baureihe E28 Der unscheinbare Revoluzzer, abgerufen am 9. April 2015 </ref> <ref name="Unixnerd">BMW M21 engine page (Memento des Vorlage:IconExternal vom 17. Mai 2019 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svg Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.unixnerd.demon.co.uk. Abgerufen am 9. Mai 2016.</ref> <ref name="Letzter-M21-Steyr"> Letzter M21-Motor montiert. In: BMW AG (Hrsg.): Bayernmotor. BMW Mitarbeiter Zeitung. Nr. 2, 1. Februar 1993, ZDB-ID 558618-5, S. 8 (bmw-grouparchiv.de [abgerufen am 1. Februar 2017]).  </ref> <ref name="524td-kurz"> BMW: 524d 524td: Diesel mit Dynamik und Stil. Februar 1987. Seiten 21 und 22 </ref> </references>

Literatur

• Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung
• Betriebsanleitung BMW 524 td (E28), 6. Auflage. München. 1985.
• Hans-Rüdiger Etzold: So wird’s gemacht (Band 68): BMW 5er Reihe 9/72 bis 7/81 (TYP E12), BMW 5er Reihe 7/81 bis 8/87 (TYP E28), Delius Klasing, Bielefeld, 1990, ISBN 978-3-7688-0666-4

Zeitleiste der BMW-Dieselmotoren seit 1983
Zahl der Zylinder	Einspritzung und Aufladung	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
3	Common-Rail, VTG-Lader und LLK																																		B37
4	Wirbelkammer, Turbolader und LLK															M41
	Direkteinspritzung mit Verteilereinspritzpumpe, VTG-Lader und LLK																				M47
	Common-Rail, VTG-Lader und LLK																						M47TÜ						N47								B47
6	Wirbelkammer-Saugmotor						M21
	Wirbelkammer, Turbolader				M21									M51
	Wirbelkammer, Turbolader mit LLK												M51
	Common Rail, VTG-Lader mit LLK																			M57										N57								B57
8	Common-Rail, VTG-Lader mit LLK																			M67