Maximale Bohrung beim 3.8?

  • Hallo erstmal!


    Das ist mein erster Beitrag hier, deshalb stelle ich mich mal kurz vor:
    Ich bin der Sven und habe einen alten 635 mit bislang 211 PS - wenn er mal läuft. Mittlerweile ist der Motor ziemlich am Ende, ein zweiter steht als Ersatz bereit und wird demnächst kräftig überarbeitet.


    Und damit meine eigentliche Frage nicht erst ganz am Ende steht, kommt sie hier schon mal vorweg:


    Welchen maximalen Bohrungsdurchmesser vertragen die S38-Motorblöcke tatsächlich?
    Wer hat wirklich Erfahrungen mit Bohrungen oberhalb des zweiten Übermaßes beim 3.8, also z.B. 95,5 mm?
    Welche Kopfdichtung nimmt man ggf. oberhalb von 95 mm?


    Das ließe sich dann prächtig auf die M30-Zweiventiler übertragen, schließlich ist das im Prinzip der gleiche Block.
    Und damit ist auch schon erklärt, was ich als historischer Zweiventil-Fahrer hier überhaupt zu suchen habe.



    Aber nun zur Geschichte im Hintergrund:


    Seit ich Auto fahren darf (also fast mein halbes Leben lang), bastle ich an den Dingern auch kräftig rum und habe auch schon einige Erfahrung mit "selbstgemachten" Motoren - die haben meine Erwartungen jeweils erfüllt oder übertroffen und bei korrekter Behandlung auch prima gehalten. So etwas braucht natürlich ein gewisses Maß an theoretischem Wissen und praktischer Übung, das ist mir durchaus klar.


    Der 6er war ein Kindheitstraum von mir, in Richtung BMW ist die ganze Familie vorbelastet. Meiner hat nur ganz wenig Rost und ist weitgehend unfallfrei, dafür aber technisch und vor allem elektrisch übel verfriemelt - damit hatte schon der Zweitbesitzer angefangen, als der Wagen gerade mal 2 Jahre alt war.
    Und jetzt ist halt der Motor an der Reihe.


    Natürlich weiß ich, dass der alte M30 "34 6KB" ein Zweiventiler ist und hier eigentlich nix zu suchen hat, wie auch mein ganzer Wagen nicht.
    Ich weiß auch, dass es auf der Suche nach maximaler Leistung billiger und einfacher wäre, einen M60 oder M62 V8 samt allen Anhängen einzubauen.
    Oder eben einen M88-Vierventiler, obwohl die meistens arg im Eimer sind, wenn man sie mal einzeln bekommt.
    Mir ist auch bekannt, dass es feine und starke Zweiventiler von Alpina, Schnitzer und Hartge gab bzw. gibt.
    Ebenfalls kenne ich den Turbomotor aus dem E23 745 und dessen Ausbaufähigkeit (von dem kann man übrigens die Spritzöl-Kühlung für die Kolbenböden in jeden M30 übernehmen).


    Warum also einen ollen M30-Sauger überholen?

    1. Weil der Charakter des Wagens erhalten bleiben soll.
    2. Weil irgendwann ein H-Kennzeichen winkt, dem das Motor-Innenleben zumindest in der Praxis ziemlich egal ist – ein moderner Motor jedoch nicht.
    3. Weil ich an solchen Sachen einfach Freude habe, das Meiste sowieso selbst mache und es reizvoll finde, eine gegebene Basis gewissermaßen "auszureizen".


    Herauskommen soll ein alltagstauglicher, möglichst hochverdichteter Motor mit ordentlichem Drehmomentverlauf - absolute Spitzenleistung ist nicht unbedingt gefragt.


    Bohrung
    Der 34 6KB hat 92 mm Bohrung bei 86 mm Hub, entsprechend etwas über 3,4 L Hubraum, das ist also die Basis.
    Bis Bj. 1982 hatten die 3,4er M30 93,4 mm Bohrung bei 84 mm Hub – dieser Bohrungsdurchmesser findet sich übrigens auch beim M5 3.6 und beim M3 2.3.
    Beim M3 2.5 und M5 3.8 traute man sich schließlich 94,6 mm Bohrung zu, das zweite Übermaß für Überholungen beträgt dort 95,0 mm.


    Hier im Forum schreiben einige von 95,4 mm Bohrung im 3.8 – jedoch nicht, ob sie so etwas wirklich realisiert haben.


    Hub
    Meine Basiskurbelwelle hat 86 mm Hub, wie bereits erwähnt.
    Mehr Hub gab es in den Sixties beim E3 3.3 L mit 88,4 mm - diese Welle passt problemlos, ist aber nicht mehr so einfach zu bekommen.
    Nächste Stufe wären 90 mm beim 3.8 - diese Welle findet sich vermutlich auch im Schnitzer S5 3,7 (Zweiventil-M30), umgebaut auf Simplex-Kette.
    Darüber hinausgehen soll noch eine ominöse Emmenegger-Welle, worüber aber niemand Näheres weiß. Emmenegger selbst antwortet offenbar eher ungern auf e-Mails, aber der hat schließlich auch andere Sachen zu tun.


    Pleuel gibt es in 135 und 144 mm Länge, entsprechend den M- bzw. S-Motoren. Pleuellager- und Kolbenbolzenbohrung sind jeweils identisch – jedenfalls, was die Löcher in den Pleueln betrifft ;-)
    Längere Pleuel wären grundsätzlich wünschenswert wegen der geringeren seitlichen Kräfte an den Kolben (Reibung).


    Passende Kolben zu diesem dankbaren „Baukastensystem“ kann man sich z.B. bei Wahl oder Frech nach Wunsch & Zeichnung anfertigen lassen (Satz ab ca. 1200,- € zzgl. MwSt. und Versand), oder in den USA bei JE, Arias, CP usw. anfragen – was inklusive Transport, MwSt. und Zoll etwa auf’s Gleiche rauskommt.


    Eine Alternative wären tatsächlich die Kolben vom 3.8, die bei 86 mm Hub allerdings selbst mit 144er Pleueln noch ca. 3 mm tiefer im Block stehen würden und sich dank der deutlichen Mulde nicht völlig plan drehen lassen (Böden werden vermutlich zu dünn). Block (und Kopfschrauben!) um satte 3 mm kürzen usw. – das ist möglich, würde aber dennoch nicht zu einem vernünftigen Verdichtungsverhältnis führen.
    Mit der Kurbelwelle vom 3.8 würde das natürlich passen, kommt mir aber vom Aufwand und Geld her dann doch langsam behämmert vor.
    :drink:


    Einfacher und billiger ist es allerdings, in den Katalogen von Kolbenschmidt und Mahle nach passenden Fremdteilen zu suchen – und siehe da:
    Mercedes W124 230E Vierventiler, Motorcode 102.983
    Bohrung 95,5 mm (Normalmaß)
    Kolbenbolzen 22 mm (wie M30)
    Kolbenlänge mit M30 fast identisch (+ 0,8 mm)
    Kein Bodenüberstand, keine Mulde
    3,2 mm mehr Kompressionshöhe als M30, jedoch auch 2,2 mm tiefe Ventiltaschen an für mich sinnlosen Stellen. Dreht man diese ab, bleibt immer noch 1 mm mehr Kompressionshöhe (Kolben schauen also in OT oben aus dem Block raus) bei völlig flachem Boden.
    Der Boden selbst ist dick genug, um ihn durch Kopierfräsen ggf. sogar an die originale M30-„Höckerform“ anzupassen. Der Feuersteg wäre sogar dann noch dicker als beim M30 und könnte 1-2 „Detonation-Groves“ bekommen.
    Die MB Zweiventil-Kolben der Motoren 102.94x bis 102.982 gehen grundsätzlich auch, sind aber insgesamt (also unter dem Bolzen) länger. Muss ja nicht sein.
    6 solche Kolben inkl. Bolzen und Ringe gibt es ab ca. 600,- €.


    Diese Lösung würde mit der 86er Serienkurbelwelle und 135er Serienpleueln bestens funktionieren, wäre preislich absolut fair und ist bislang die Basis für meine Rechenaufgaben.
    Geht man tatsächlich von planen Kolbenböden und 1 mm Überstand in OT aus, kommt man bei dieser Lösung und serienmäßiger Brennraumform im M30 auf ein brauchbares Verdichtungsverhältnis. Die Kopfdichtung vom M5 3.8 hat gedrückt 1,82 mm Stärke (wenn ich nicht irre), der Kolbenüberstand ist also kein Problem.

    Bohrung 95,5 mm
    Hub 86 mm
    Kolbenüberstand in OT 1 mm
    Kopfdichtung 1,82 mm
    Brennraumvolumen (Serie) ca. 61 cm3


    Hubvolumen 615,7 cm3
    Volumen über OT 66,87 cm3
    Gesamtvolumen 682,57 cm3
    Verdichtungsverhältnis 10,2 : 1


    Für mehr Verdichtung müsste man also den Kopf planen oder dem Kolben ein „Dach“ verpassen; 10,2 : 1 reicht aber grundsätzlich schon mal aus. Schließlich soll das Ganze ja auch weiterhin mit der eher dämlichen Motronic 1.2 zurechtkommen, die ja bekanntlich gruppenweise und unabhängig von den Steuerzeiten ein- bzw. eher „abspritzt“.


    Ob es nun schlau ist, flache Kolben mit der sonderbaren Brennraumform („3-Kugel-Wirbelwanne“) zu kombinieren, weiß ich nicht – die Erfahrung anderer mutiger Leute zeigt jedoch, dass es funktioniert. Bei simplen Wannenbrennräumen (VW, Audi) habe ich mit flachen Kolben stets sehr gute Erfahrungen gemacht.


    Ach ja, Hubraum wäre 3694 cm3.



    Warum frage ich das alles ausgerechnet hier im „Vierventil-Forum“?


    Na – weil Ihr wenigstens grundsätzlich an große Bohrungen gewöhnt seid und der Leistungssuche aufgeschlossen gegenüber steht!


    Im „normalen“ 5er-Forum bin ich mit dieser Idee an der Bräsigkeit (entschuldigung...) einiger User gescheitert, die NATÜRLICH TROTZDEM geschrieben haben, dass ich einen V8 oder Turbo einbauen soll, oder halt einen S38. Alles andere würde sowieso nicht gehen. Haha.
    Vom Innenleben ihrer Motoren haben dort offenbar viele nicht so die Ahnung und blöd anmachen lassen muss ich mich eigentlich nicht.
    Oder?


    Eines der 6er-Foren ist irgendwann mal komplett abgeraucht, da bin ich dummerweise mit untergegangen. Ein anderes war mir irgendwie zu „krude“, da kam allenfalls wirres Zeug.


    Im 7er-Forum steht man solchen Ideen aufgeschlossen gegenüber, fährt aber nur noch selten M30 und beschäftigt sich viel lieber mit den neueren und größeren Lösungen. Die Sechszylinder sind dort eher Wegwerf-Winterautos.


    Irgendwo anders im Netz hat mein Bruder jemanden aufgetrieben, der etwas Ähnliches mit Erfolg beim grundsätzlich verwandten M10-Vierzylinder umgesetzt hat. Dort hat sich der Aufwand offenbar gelohnt.



    Was meint Ihr nun dazu?
    Bohrung über 95 mm möglich?
    Hält das?
    Welche Kopfdichtung passt dafür?



    Tausend Dank schon mal,
    Sven




    P.S.:
    Ergibt ein Emmenegger-Motor im schwarzen 6er eigentlich einen Schwarzenegger?
    Mit roten Standlichtbirnchen?
    Lack teilweise abgebeizt?
    :mrgreen:

  • Hi!
    Ich hab mich auch mal ne ganze Weile mit den m10 und m30 Motoren beschäftigt und dabei bin ich auf diese coole seite gestoßen:
    http://www.metricmechanic.com solltest du dir unbedingt ansehen,die bringen den m30 auf knapp 4l Hubraum und haben auch sonst einige coole Sachen für die alten Zweiventiler parat.Bohrung ist bei dem 4l Motor soweit ich weiß 96mm.
    Was hast du eigentlich sonst noch vor zu ändern bzw. welches Ziel strebst du mit deinem Motor an?
    Gruß Patrick

  • Zitat von Knobi

    Hallo erstmal!


    Darüber hinausgehen soll noch eine ominöse Emmenegger-Welle, worüber aber niemand Näheres weiß. Emmenegger selbst antwortet offenbar eher ungern auf e-Mails, aber der hat schließlich auch andere Sachen zu tun.



    Nun, ich fahre seit Jahren einen Emmenegger-Touring, News erhalte ich deshalb meistens aus erster Hand ...


    Ich mache hiermit etwas Werbung für sein geplantes Projekt, ein 325er Rennfahrzeug mit einem umgebauten 38er M5-Motor ...und jetzt kommt der Hammer, mit einer 4.4 Liter Cosworth-Welle. Die Leistungsausbeute mit diesem Setting wird 535 PS betragen.
    Eiine gut gefüllte Brieftasche sollte vorhanden sein, der Motorenumbau kostet um die 25'000 Euro, allein die Welle verschlingt 6000 Euro. Falls sich zehn Leute aus diesem Forum oder anderweitige für eine solche Welle entscheiden könnten, würde der Stückpreis auf 3000 Euro fallen. Interessenten könnten sich bei Rolf Emmenegger melden (Tel: 041 416700777).


    Gruss, mpaxx

  • Unglaublich!
    Was für eine geile Seite, juchei!


    Danke, danke, danke - das ist genau, was ich wissen wollte und gesucht habe.


    Die Typen bohren den M30 tatsächlich auf 96 mm - was *zufälligerweise* dem 2. Übermaß des besagten Mercedes-Motors entspricht...
    Eine entsprechende Kopfdichtung gibt es dort auch, allerdings eher teuer - zu diesem Preis wäre auch hier in D mit etwas Verhandlungsgeschick schon eine Sonderanfertigung möglich.


    "Teuer" gilt auch für deren Nockenwellen, da greife ich lieber bei dbilas zu (obwohl das immer so debil klingt).


    Die spezielle Kurbelwelle von Metricmechanic hat heftige 94 mm Hub, andere Ölbohrungen und dickere Pleuellagerzapfen - es gibt sie auch nur im komplett bearbeiteten Motor. Verständlich.


    Mit 96er Bohrung und 94er Welle kommt man tatsächlich auf 4083 cm3 Hubraum.
    Scharf. Irre. Abgefahren.
    Hoch drehen kann man damit natürlich nicht mehr, bei knappen 6500/min wird es langsam stressig, rechnerisch jedenfalls (mittl. Kolbengeschwindigkeit 20 m/s). Das will man mit 'nem straßentauglichen Zweiventiler aber sowieso nicht mehr wissen.


    Richtig schön finde ich deren sonstige Ideen, vor allem zur "laminaren Grenzströmung" - das Thema kenne ich schon aus meiner Jugend von ferngesteuerten Rennbooten. Rauhe Oberflächen sind tatsächlich "schneller", im Wasser wie in der Luft. Das beweist uns schon ein simpler Golfball.
    In Brennräume, Ventilteller und Kanäle deshalb aber tatsächlich genau definierte, winzige Nuten einzufräsen, ginge mir persönlich etwas zu weit und wäre auch mit ziemlich heftigem Programmieraufwand verbunden (kann ich nicht umsetzen). Da würde ich es eher wie bei meinen bisherigen Projekten halten: Einfach schöne, glattflächige Kanäle/Brennräume ausarbeiten und anschließend nochmal mittelmäßig grob überschleifen. Die Brennraumkante bleibt natürlich scharf.
    Meine Ventile waren bislang allerdings poliert - da kommt es also auf einen Versuch an.


    Ich liebäugle da schon eher mit der "Quetschwirkung" durch möglichst geringen Abstand zwischen Kolben und Kopfunterseite in OT. Helmut Hütten kam einst in Versuchsreihen zu dem Ergebnis, dass theoretisch "gar kein" Abstand am besten verwirbelt und messbar mehr Leistung bringt, aber leider auch einen ganz deutlich messbar früheren Motortod (Kolben schlagen oben an, wenn richtig warm). Hütten empfahl daher Abstände von unter 0,3 mm, was mutige Menschen gern ausprobieren dürfen. Bei einem ziemlich gnadenlosen Polo-Motor von mir hat es jedenfalls funktioniert (von 60 auf 113 PS mit "Hausmitteln", Verdichtung 12,2 : 1) - sicherheitshalber habe ich den damals gleich verhökert, mich später aber darüber geärgert. Er hat nämlich gehalten. Das größte Risiko dabei sind natürlich Wärmenester und entspr. Glühzündungen bei komplizierten Brennraumformen - also leider bei BMW 2-Ventilern. Da muss ich nochmal drüber nachdenken.


    Geil finde ich bei den Amis auch die schönen Ideen, der bekloppten Ölpumpe zu Leibe zu rücken, ohne gleich eine völlig andere einzubauen. Den Gag mit dem klemmenden und/oder undichten Überströmventil kenne ich nämlich bestens und habe bereits an ganz ähnliche Lösungen gedacht, zumindest aber an einen sauber eingepassten "Stempel" aus vernünftigem Material. Die Läufer haben sowieso ab Werk oft schon zu viel Spiel und sind aus eher billigem Material, das ist eigentlich Pfusch.


    Prima auch die Lösung mit dem Schlitz im Kolben unterhalb vom Ölabstreifring, zur besseren Schmierung des Kolbenhemds. So simpel wie genial, darauf muss man erstmal kommen.


    Der 6-2-1-Auspuff von Metricmechanic geht auch in die richtige Richtung; nach längerer Betrachtung der Zündfolge schwirrt mir auch noch eine 6-3-1-Idee im Kopf rum, deren Krümmer aber verdammt schwierig zu biegen und sehr raumgreifend wäre. Es wird schon Gründe geben, warum so was noch nie jemand gebaut hat.



    Aber Patrick, Du wolltest ja wissen, was ich genau vorhabe und sonst noch ändern will.


    Ich möchte den ollen 6er mit Saisonzulassung überwiegend im Alltag fahren und zumindest auf den ersten Blick "historisch glaubwürdig" erhalten.
    Technisch interessiert es mich, die damaligen Vorgaben nach und nach zu verfeinern und zumindest beim Motor gewissermaßen "auszureizen".
    Damit verbaue ich mir obendrein nicht die Chance auf ein H-Kennzeichen - so lange niemand den Motor auseinandernimmt jedenfalls.


    Wenn nun sowieso der Motor komplett "gemacht" werden soll und Aufbohren samt neuen Kolben fällig wird - warum nicht gleich "richtig" aufbohren und die Mercedes-Kolben nehmen, wenn sie auch nicht teurer sind?
    Ist doch verlockend.


    Ich halte den M30 ab Werk für ziemlich lässig zusammengeschustert, da wurde viel verschenkt. Bei frühen Exemplaren leider auch in der Materialqualität, die ist teilweise richtig übel (Nockenwelle und Ölpumpe z.B.). Die grundsätzliche Konstruktion ist allerdings auch nach 40 Jahren noch gut, da lässt sich durchaus was draus machen und Alpina hat zum Schluss ja sogar die Sauger auf 280 PS gebracht, ganz ohne Aufbohren.
    Das möchte ich aber gar nicht unbedingt erreichen und habe eher einen gleichmäßigen, satten Drehmomentverlauf im Sinn.


    Ich habe schon häufiger erlebt, wie sehr sich z.B. ein drastisch erhöhtes Verdichtungsverhältnis bemerkbar macht, vor allem beim Drehmoment und Verbrauch. Natürlich auch bei der Hitzeentwicklung, da muss man halt entsprechend gegenhalten.
    Außerdem mag ich das lässige Zweiventiler-Feeling, wenn so ein Ding schon bei niedriger Drehzahl losgeht, wie ein moderner Diesel.
    Für so ein Verhalten darf man allerdings bei Ventildurchmesser und Steuerzeiten nicht übertreiben, also sollte die Nockenwelle nicht über 290° haben, deutlich weniger reicht auch. Ventilhub nicht über 1/3 des effektiven Durchmessers, Ventildurchmesser an den tatsächlich (!) genutzten Drehzahlen orientiert (bei späten M30 B35 ab Werk ganz gut getroffen).
    Ein gutes Stück Maximalleistung geht bei so einer Auslegung natürlich flöten, im Alltag und an der Zapfsäule macht sie sich dafür bezahlt.


    In dieser Richtung habe ich früher vor allem mit simplen VW-Motoren gute Erfahrungen gemacht: Bis zu 50 % mehr Leistung bei weniger (!) Verbrauch war mitunter die Folge. Deutlich größere Ventile, Doppelvergaser und übersteuerte Nockenwellen brauchte ich dafür nicht, kam ohne diese Sachen aber selbstverständlich auch nicht auf noch höhere Leistungen.
    Diebisch gefreut habe ich mich bei solchen Umbauten immer über die vergleichsweise geringen Kosten. Wer nicht hoch dreht und keine Rennen fährt, braucht auch keine Schmiedekolben und kann fleißig in die Serien-Regale aller möglichen Hersteller greifen, auch bei den Ventilen. Polo mit Fiat-Kolben, umgestrickten LT-Ventilen und Lancia-Zahnriemen für den um 2 mm gekürzten Block, warum nicht?


    Ein feiner und grundsätzlich überlegener BMW-Motor ist da nach längerer Abstinenz eine schöne Herausforderung, finde ich.
    Und ganz ehrlich: Wenn der hinterher wirklich zersemmeln sollte, war das Ganze nicht unglaublich teuer und Ersatz gibt es für kleines Geld bei jedem Schrotti. Ich vermute aber, dass es funktionieren und auch halten wird.
    :D


    Die Grenze des Machbaren beim M30 markieren derzeit wohl die Schumacher-Brüder mit ihrem 635 für historische Tourenwagenrennen, nach dem DTM-Reglement der früher 80er Jahre aufgebaut. Der hat als 3,5 L Zweiventiler 322 PS (!), ist damit aber natürlich ein reiner Rennwagen. In diesem Bereich muss man dann auch wirklich den beknackten Luftmengenmesser wegwerfen und anderweitig simulieren.


    Ich selbst mache mir bei meiner "Low-Budget-Idee" keine Sorgen um die letztendliche Leistung, aber deshalb auch keinen Stress. Irgendwas zwischen 230 und 280 PS wird so ein Ding schon haben, das ist mir mehr oder weniger egal und reicht auf jeden Fall für's Erste.
    Wichtiger ist da schon, einen neuwertigen und sinnvoll verbesserten Motor zum Preis eines abgerittenen, gebrauchten V8 zu haben.


    Ein hochverdichteter Motor ist anschließend eine gute Grundlage für Ethanolbetrieb, wofür man ggf. größere Einspritzdüsen einplanen sollte.
    Auch LPG wird mit hoher Verdichtung erst wirklich interessant, vor allem bei einer Anlage ohne Vorverdampfer wir z.B. der JTG Icom.


    Wer weiß, wohin die Reise letzten Endes geht - ein Rennwagen wird aus dem alten 6er sowieso nicht und ich werde noch viele Jahre lang daran rumbasteln.


    Im Alltag fahre ich übrigens Honda, das funktioniert einfach so schon, hält und macht auch eine Menge Spaß. Muss man nichts dran ändern - KÖNNTE aber...



    So - genug gefaselt, ab ins Bett!

  • Zitat von mpaxx

    Nun, ich fahre seit Jahren einen Emmenegger-Touring, News erhalte ich deshalb meistens aus erster Hand ...


    Hallo mpaxx, das klingt interessant.
    Welche Bohrung hat Dein Motor denn?


    Vielen Dank schon mal!

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