BMW M20

BMW M20: Der kleine Bruder, der sich nicht verstecken muss

Der M20 ist ein Sechszylinder–Reihenmotor mit 2 bis 2,7 Litern Hubraum. Er wurde Mitte der 1970er Jahre als „kleiner“ Sechszylinder entwickelt, da der ab 1968 gebaute „große“ Sechszylinder M30 aufgrund seiner Abmessungen nicht für den BMW 3er geeignet war. Erstmals eingesetzt wurde der M20 unter der Bezeichnung M60 (nach dem alten Versionsnummernsystem) ab 1977 im 320 (E21) und 520 (E12). Der M20 ersetzte in den BMW 3er und 5er Modellen die seit 1961 gebauten Vierzylindermotoren M10 mit zwei Litern Hubraum, die für die kleineren Hubräume noch bis 1988 weiter im Programm waren.
Der M20 wurde bis zur Einstellung des E30-Cabrios 1993 produziert. Nachfolger war der ab 1990 gebaute und mit Vierventiltechnik deutlich modernere BMW M50-Sechszylinder. Erstmals bei BMW wurde die obenliegende Nockenwelle mittels Zahnriemen statt Steuerkette angetrieben. Die Nockenwelle im Querstromzylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung betätigt über Kipphebel je 2 V-förmig hängende Ventile pro Zylinder. Der Motorblock ist aus Grauguss. Zur Gemischaufbereitung dient je nach Alter, Größe und Baureihe zu Anfang ein Vergaser (320/6 bzw. 520/6) und später eine mechanische (K-Jetronic) bzw. elektronische (L-Jetronic/Motronic) Benzineinspritzung in den Modellen 320i/323i/325i/520i/525i. Es gab ihn in verschiedenen Hubraum-Varianten, angefangen von 2,0l über 2,3l und 2,5l bis hin zu 2,7l (325eta/525eta) und Leistungen von 90 kW (122 PS) bis 125 kW (171 PS). Alpina, Schnitzer und Hartge boten den Motor leistungsgesteigert mit bis zu 210 PS an.

Hier einige Arbeitsschritte beim Aufbau eines M20-Triebwerks:

Markenzeichen dieses Aggregates mit Einspritzung ist die gegossene Ansaugbrücke und die damit realisierte Schwingrohraufladung, bei der die Eigenschwingung der Luftsäule in einem engen Drehzahlbereich wie eine leichte Aufladung wirkt.

Diese Ansaugbrücke unterscheidet sich in den jeweiligen Hubraumvarianten nur minimal. Größere, wenngleich nicht auf den ersten Blick sichtbare Änderungen erfuhr sie bei den eta-Versionen. Charakteristisch für die Motorenreihe ist ferner der Antrieb der obenliegenden Nockenwelle mittels Zahnriemen anstelle des vorher verwendeten Kettentriebs, der jedoch im Nachfolger M50 wieder zum Einsatz kam.

Bekannt geworden sind die Motoren der M20-Baureihe durch ihren seidenweichen, turbinenartigen, absolut vibrationsfreien Lauf. Der M20 gilt, regelmäßige Wartung und langsames Warmfahren vorausgesetzt, als ein langlebiger Motor. Er wurde jedoch auch durch seine beiden Schwachpunkte im negativen Sinne bekannt: Zum einen der Zahnriemen des Nockenwellenantriebs, der bei vernachlässigter Wartung sehr schnell reißt, zum anderen neigt der Zylinderkopf des Reihensechszylinders bei ungleichmäßiger Durchwärmung zu Rissen am Nockenwellenlager zwischen dem 5. und 6. Zylinder und weitergehend um das Einlassventil des fünften Zylinders in den Wasserkanal.

 

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Damit es nicht so schnell passiert, verändern wir auch beim M20 wie beim M30 den Wasserstrom und die Brennraumumspülung.

So bauen wir jeden Motor, der diese Bohrungen nicht werksseitig hat – hier einer der vielen M20B27 auf Basis des B20

Unterschiedliche M20-Versionen im E30 und E28: Mehr Hubraum, ähnliche Leistung

Interessant ist der Vergleich der im E30 bzw. E28 zeitgleich angebotenen Einspritz-Versionen zwischen der hubraumschwächsten mit 2,0 l und der hubraum-, allerdings nicht leistungsstärksten Version mit 2693 cm³, da beide über die in etwa gleiche Leistung, aber eine grundverschiedene Motorcharakteristik verfügen.
Anfänglich wurden im 320i, 520i und dem 525e mit 92 kW/125 PS ausschließlich hochverdichtete Motoren ohne werkseitig vorgesehenem Katalysator angeboten. Diese Versionen sind erkennbar an der einflutigen Abgasanlage – genau wie die später eingeführten, für den Katalysatoreinsatz vorgesehenen und niedrigverdichteten Versionen mit 90 kW/122 PS im 325e und 525e.

Der 325e – Drehmomentstark, aber nicht typisch BMW

Kurz vor Ende des Einsatzes im E30 (325e nur bis zur großen Modellpflege 1987 erhältlich) und E28 wurden ebenfalls niedrigverdichtete Varianten mit 95 kW (129 PS) im 320i/325e bzw. 520i/525e hergestellt. Sie sind erkennbar an der zweiflutigen Abgasanlage. Durch den großen Hubraum hat die eta-Version bei niedrigen Drehzahlen ein erheblich höheres Drehmoment. Den Maximalwert von 178 Nm des 2,0l-Motors erreicht der 2,7l bereits unterhalb 1000 U/min. Der Maximalwert liegt bei 240 Nm bei 3250/min – und damit in etwa auf dem Niveau des damals im 528i bzw. 728i eingesetzten M30 mit 2,8 Litern, der allerdings deutlich mehr Leistung (135 kW/184 PS bei 5400/min) brachte. Die Auslegung auf mehr Hubraum bei niedrigeren Drehzahlen ermöglichte sparsames Fahren, entsprach jedoch nicht dem typischen Charakter drehfreudiger BMW-Motoren. Entsprechend hielt sich der Markterfolg des 325e in Grenzen (Stückzahl: 175.508).

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Vom M20 zum M21 – Dieselmotoren mit bis zu 115 PS

Vom M20 abgeleitet wurde der Dieselmotor BMW M21 mit 2443 cm³ Hubraum. Diesen gab es in der normalen Saugvariante mit 63 kW/86 PS im E30 324d sowie im E28 524d. Die aufgeladene Turboversion mit 85 kW/115 PS wurde im E30 324td touring sowie im E28 und E34 524td angeboten.

Seltene M20-Varianten mit 2,7 Litern bei Alpina

Ebenfalls 2,7 Liter Hubraum hatten die seltenen M20-Versionen, die in den Alpina-Modellen C2 und B3 verbaut wurden.

Ablösung durch den M50 mit Vierventiltechnik

Der M20 wurde ab Mai 1990 im BMW E34 (520i/525i) durch den M50-Motor ersetzt.
Dieser verfügte über Hydrostößel, einen Kettenantrieb für die Nockenwelle und – als technische Hauptneuerung – Vierventiltechnik, die eine spürbare Leistungssteigerung ermöglichte.

Verwendungsdauer des M20 – bis 1993 im Einsatz

Der M20 wurde in der E30-Limousine bis 1991 verbaut, im Cabrio und Touring sogar noch bis 1993.
Der Nachfolger E36 erhielt ab Produktionsbeginn im November 1990 die neuen M50-Motoren mit 2,0 und 2,5 l Hubraum in den Modellen 320i und 325i.

Steuerungssysteme des M20 im Überblick

  • 1984–1987: M20 mit Bosch Motronic M1.0

  • 1987–1991: M20 mit Bosch Motronic M1.1

  • 1987–1991: M20 mit Bosch Motronic M1.3

Vom 2,0 bis 2,7 Liter – die M20-Einspritzmotoren im E30 und E28

Ein spannender Vergleich ergibt sich zwischen den zeitgleich angebotenen Einspritzvarianten des BMW M20 im E30 und E28: Auf der einen Seite der 2,0-Liter-Motor, auf der anderen die 2,7-Liter-Version – beide mit nahezu identischer Leistung, aber völlig unterschiedlichem Charakter. In den frühen Versionen von 320i, 520i und 525e leisteten die hochverdichteten Motoren ohne Katalysator 92 kW (125 PS). Diese lassen sich an ihrer einflutigen Abgasanlage erkennen. Später kamen auch niedrigverdichtete Varianten mit 90 kW (122 PS) hinzu, wie sie etwa im 325e und 525e verbaut wurden – ebenfalls mit einflutiger Abgasanlage, jedoch auf den Katalysatorbetrieb abgestimmt.

Mehr Drehmoment statt Drehfreude – die „eta“-Variante

Gegen Ende der Bauzeit im E30 (bis zur großen Modellpflege 1987) und E28 brachte BMW weitere niedrigverdichtete Motoren auf den Markt. Diese leisteten 95 kW (129 PS) und waren an einer zweiflutigen Abgasanlage zu erkennen. Das besondere an der sogenannten „eta“-Variante: Sie setzte auf hohen Hubraum bei niedriger Drehzahl – ideal für ein hohes Drehmoment im unteren Bereich. So erreichte der 2,7-Liter-Motor bereits unter 1000 U/min das Drehmomentmaximum des 2,0-Liters (178 Nm). Sein Spitzenwert lag bei 240 Nm bei 3250/min – auf Augenhöhe mit dem größeren M30 2,8 Liter-Sechszylinder aus dem 528i oder 728i. Der Vorteil: niedriger Verbrauch und gute Alltagstauglichkeit. Der Nachteil: Weniger Drehfreude – nicht ganz das, was BMW-Fans erwarten. Die Folge: Der 325e blieb ein Nischenmodell. Insgesamt wurden 175.508 Fahrzeuge produziert.

Vom M20 zum Diesel: Der BMW M21

Auf Basis des M20 entstand der M21-Dieselmotor mit 2,4 Litern Hubraum. In der Saugversion mit 63 kW (86 PS) wurde er im E30 324d und E28 524d eingesetzt. Die aufgeladene Variante mit 85 kW (115 PS) kam im 324td (E30 touring) sowie im 524td (E28/E34) zum Einsatz.

Seltene Ausreißer: Alpina mit 2,7-Liter-M20

Auch Alpina griff auf den M20 zurück – in den Modellen C2 und B3 wurde eine seltene 2,7-Liter-Variante verbaut, die deutlich leistungsorientierter ausgelegt war als die Serienmodelle.

Ablösung durch den M50 mit Vierventiltechnik

Im Mai 1990 endete die Ära des M20 im E34 – er wurde durch den modernen M50-Motor ersetzt. Die wesentlichen Neuerungen: Vierventiltechnik, Hydrostößel und ein Kettenantrieb für die Nockenwelle. Das brachte nicht nur mehr Leistung, sondern auch ein deutlich moderneres Laufverhalten.

Letzte Einsätze des M20 – bis 1993 im E30

Während der M20 im E30 bereits 1991 aus der Limousine verschwand, blieb er im Cabrio und Touring noch bis 1993 erhalten. Sein Nachfolger, der E36, wurde bereits ab Produktionsbeginn (11/1990) mit M50-Motoren ausgestattet – ebenfalls mit 2,0 und 2,5 l Hubraum in den Modellen 320i und 325i.

Elektronik im Wandel: Motronic-Versionen des M20

1984–1987: Bosch Motronic M1.0

1987–1991: Bosch Motronic M1.1

1987–1991: Bosch Motronic M1.3

Der M20 als Basis für Umbauten – mit Potenzial bis 3,2 Liter

Neben dem M30 – meinem persönlichen Liebling – widme ich mich auch intensiv dem M20 mit all seinen Möglichkeiten.
Mittlerweile sind auch Hubräume von mehr als 2,7 Litern realisierbar – mit entsprechenden Komponenten.
Der M20 stellt oft den Einstiegsmotor in Modellen wie dem E28 oder E34 dar, weshalb viele Kunden den Umbau auf einen M30-Motor in Betracht ziehen.

Bei E21, E30 oder sogar dem Z1 ist der Verbleib beim M20 meist sinnvoller, da ein Umbau hier mit deutlich größerem Aufwand verbunden wäre.

Hier gilt: Sprich mich gezielt an, was im Einzelfall machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Neben sämtlichen Varianten des M30 haben wir uns auch auf den Aufbau und die Instandsetzung des M20 spezialisiert.
Veränderungen, klassische Instandsetzungen und Umbauten auf leistungsstärkere Motoren – bis hin zu Varianten mit 3,2 Litern Hubraum – sind möglich.

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