Motorenkunde über BMW Motoren

4 Zylinder; 8 Ventile – Baureihe E36

Inhalte:

• Vorstellung der Motorenreihe
• Unterschiede der Entwicklungsstufen
• Fehlersuche am Motor und Funktionsweise allgemein
• Diagnosen und Wartung am 4 Zylinder

Stand: 18. April 2006

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Tipps zum Umbau und Anleitungen für den erfahrenen "Hobbyschrauber"

Einleitung:

Die BMW Modellreihe mit dem 4-Zylindermotor im 316i sowie 318i ist weit verbreitet, stellt eine zuverlässige Antriebsgrundlage dar und bietet gute Vorraussetzungen für die Wartung und Fehlerdiagnose in Eigenarbeit.
Der bewährte M40 wurde fast unverändert aus dem E30 in den E36 übernommen bis im September 1993 die Produktion der E36 Limousine auf den M43 umgestellt wurde. Alle anderen Karosserievarianten in Verbindung mit einem 8-Ventil Benzinaggregat wurden erst nach diesem Zeitpunkt in die E36 Palette aufgenommen und wurden somit nie mit dem M40 für den Kunden ausgeliefert.

Motorvarianten:

Alle in diesem Dokument beschrieben Motoren sind wassergekühlte, Benzin getriebene 4-Zylinder „Multipoint-Injektion“ Reihenmotoren nach dem Hubkolbenprinzip. Sie haben eine oben liegende Nockenwelle die 2 Ventile pro Zylinder ansteuert. Die Ventilsteuerung erfolgt per Schlepphebel, der Ventilspielausgleich erfolgt hydraulisch. Aufgrund des bei BMW verwendeten Heckantriebes sind die Motoren längs zur Fahrachse eingebaut.

Die 4-Zylinder (8V) stehen, berücksichtigt man auch Hubraum und Revisionen, über den gesamten Produktionszeitraum der Modellreihe E36 in sieben verschiedenen Varianten zur Verfügung:

316i M40 164E1 Produziert bis 9/1993
318i M40 184E1 Produziert bis 9/1993
316i M43 164E2 Rev.1 (*) Produziert von 9/1993 bis 9/1995
316i M43 164E2 Rev.2 (*) Produziert ab 9/1995
318i M43 184E2 Rev.1 (*) Produziert von 9/1993 bis 9/1995
318i M43 184E2 Rev.2 (*) Produziert ab 9/1995
316i M43 194E1 (**) Produziert ab 1/1999

(*) Bei der Einführung des M43 wurden noch einige Bauteile des abgelösten M40 übernommen. Erst ab 9/1995 erhielt der M43 seine endgültige Ausführung. Der Übersicht halber nenne ich in diesem Dokument daher die beiden M43-Typen „Revision 1 (Rev.1)“ und „Revision 2 (Rev.2)“.

(**) Trotz der Namensgebung „316i“ hat dieser Motor einen Hubraum von 1,9 Litern wie auch aus der internen Motorbezeichnung entnommen werden kann. Diese Motorvariante wurde ausschließlich im Compact verbaut und unterstützt zudem das neue genormte Diagnoseprotokoll OBD-2.

Zuordnung der Motorvarianten zum Aufbautyp:
Nicht jeder der genannten Motoren wurde auch in allen erhältlichen Karosserievarianten verbaut (Keine Produktionsüberschneidung bzw. Hubraumvarianten wurden nicht implementiert).
Somit ergibt sich aus den sieben Motorvarianten und den fünf hergestellten Aufbautypen des E36 (Limousine, Coupe, Cabrio, Touring und Compact) folgende werksseitige Zusammenstellung:

 
Limousine
Coupe
Cabrio
Touring
Compact
M40 B16
X
-
-
-
-
M40 B18
X
-
-
-
-
M43 B16 (1)
X
X
-
-
X
M43 B18 (1)
X
-
X
-
-
M43 B16 (2)
X
X
-
X
-
M43 B18 (2)
X
-
X
X
-
M43 B19
-
-
-
-
X

 

Technische Daten:

  M40B16 M40B18 M43B16 M43B18 M43B19
Hubraum (ccm) 1596 1796 1596 1796 1895
Bohrung (mm) 84 84 84 84 85
Hub (mm) 72 81 72 81 83,5
Verdichtung 9 9 9,7 8,8 9,7
Leistung (kW/PS bei 1/min) 73/100/5500 83/113/5500 75/102/5500 85/115/5500 77/105/5300
Drehmoment (Nm bei 1/min) 141/4250 162/4250 150/3900 168/3900 165/2500
NW-Antrieb Zahnriemen Zahnriemen Steuerkette Steuerkette Steuerkette

Konstruktion:

M40:

1- Drosselklappe

2- Sammler

3- Verteilerkappe

4- Ölfiltergehäuse

5- Ölmeßstab

6- Thermostat

7- Riemenscheibe

8- Antrieb Ölpumpe

9- Wasserpumpe

10- Kurbelwelle

11- Schwungrad

12- Hydroelement Ventilspiel

13- Öleinfülldeckel

14- Einspritzventil

M43:

(Änderungen, Auszug)

1- Steuerkette

2- Rollenschlepphebel

3- Drosselklappenpoti

4- Nockenwellensensor

5- Poly-V Riemen

Unterschiede und Entwicklungsschritte:

Der M40 wurde fast unverändert vom E30 in den E36 übernommen. Neben der neueren DME (Digitale Motorelektronik) fanden lediglich kleinere Änderungen an den E36 statt, wie die Ölwanne oder die Verlegung der Kraftstoffleitungen.
Konventionell wurde weiterhin auf ein Zahnriemen für den Antrieb der Nockenwelle gesetzt. Die Gemischaufbereitung und Zündung erfolgt kennfeldgesteuert (Motronic) über Multipoint-Injektion, mechanischen Zündverteiler, Luftmengenmesser, Lamda-Regelung, Drosselklappenpotentiometer, OT-Geber, Temperaturgeber.

Die Entwicklungsstufe vom M40 zum M43 Rev.1 stellt sich folgendermaßen dar: Vom Prinzip her war schon der erste M43 eine komplette Neuentwicklung. Ziel war es, die Leistung und das Drehmoment bei gleichzeitiger Verbrauchsreduzierung zu erreichen.
Der Zahnriemenantrieb wurde durch eine wartungsfreie Steuerkette ersetzt.

Um die Reibung im Motor zu reduzieren wurden Rollenschlepphebel für die Ventilsteuerung verbaut.

(Bild links: Zylinderkopf M43 im Querschnitt. Horizontaler Rollenschlepphebel mit oberhalb mittig plazierter Nockenwelle. Links unten im Bild ist das hydraulische Element für den Ventilspielausgeich zu sehen, rechts die Ventilfeder.)

Der Zündverteiler entfiel und die somit ruhende Hochspannungsverteilung erfolgte durch einen Zündspulenblock mit Einzelfunken-Zündspulen.
Der Luftsammler wurde strömungsgünstiger ausgelegt und mit einer Vorwärmung über die Motorkühlflüssigkeit versehen.
Die Verdichtung wurde gegenüber dem M40 leicht erhöht.
Die Kurbelwelle wurde erleichtert um die rotierenden Massen zu reduzieren.
Die neue DME 1.7.2 erhält mittels zweier Klopfsensoren zusätzliche Daten für die optimale Gemischbildung und gegen unbefugte Benutzung kam werksseitig eine Wegfahrsicherung zum Einsatz. (Ab 9/93: Wegfahrsicherung, ab 1/94: EWS1, ab 1/95: EWS2, EWS3 nur beim M43TU).

Die Nebenaggregate Servopumpe und Generator werden über einen gemeinsamen, selbst spannenden Poly-V (Keilrippenriemen) angetrieben. Ein eventuell vorhandener Klimakompressor hat weiterhin einen eigenen Riemenantrieb.

 

 

<- Links: M40 (ohne Klima)

Rechts: M43 (mit Klima) ->


Die Kurbelgehäuseentlüftung arbeitet druckgesteuert, die Kolben sind zum Zwecke der Massenreduktion als Kastenkolben ausgeführt.
Im Sammler findet sich erstmals eine „Differentielle Saugrohranlage“ (DiSa) im 8V welche aus dem M42 übernommen wurde (Bilder weiter unten).

Das M40-Thermostat befindet sich in einem Alugehäuse mit zusätzlicher Entlüftungsmöglichkeit. Das Thermostat ist einzeln austauschbar (Bild links).

Das neue beim M43 verbaute 95° Thermostat ist fest in den aus Kunststoff gefertigten Flansch integriert. Bei der Neukonstruktion entfällt die zusätzliche Entlüfterschraube (Bild rechts).

Die Änderungen vom M43 Rev.1 zum M43 Rev.2 sind feiner (September 95).:

Bild links: Altes Ölfiltergehäuse, zu erkennen am Gehäusedeckel aus Aluminium.

Bild rechts: das Ölfiltergehäuse erhält einen Deckel aus schwarzem Kunststoff.

Das Vorhandensein eines Ölfiltergehäuses mit Kunststoffdeckel ist keine einfeutige Grundlage zur Identifizierung des Motors im Bezug auf das Produktionsdatum. Im Falle eines Defektes am Ölfiltergehäuse tauscht BMW das Bauteile gegen eines aus der aktuellen Produktion aus.

Bild Links: Leerlaufregler in alter T-Form. Wg. der besseren Übersicht ist das Bauteil hier bei demontiertem Sammler abgebildet.

Bild rechts: Der Leerlaufregler befindet sich nun direkt am Drosselklappenstutzen.


Zusätzlich wurde mit der Revision 2 des M43 die „DISA“ überarbeitet. War die aus dem M42 übernommene Ausführung noch fest im unteren Sammlerteil integriert (nicht als Einzelteil erhältlich) so wurde jetzt das Bauteil modular und austauschbar ausgelegt. Leider ist diese Revision der DiSa nicht ganz unempfindlich und heutige Ersatzteile liegen schon in der vierten Revision vor.

Links: Ausführung DiSa bis 9/95

Rechts: Ausführung DiSa ab 9/95

(Beim M43TU: schwarzer Blinddeckel.)


Die DME wurde erweitert von der Version 1.7.2 auf die Version 1.7.3. Die beiden Temperaturfühler im Zylinderkopf für DME und Kombiinstrument wurde zusammengelegt und befinden sich nun in einem kombinierten Bauteil. Die vordere Aufnahme für den NTC im Zylinderkopf wird ab sofort mit einem Blindstopfen verschlossen.

Der M43 1,9 (194E1) ist vom Grundprinzip ein M43 der Revision 2. Der Hubraum wurde auf 1,9 Liter erweitert, die DME wurde erweitert und der Motor erhielt eine Ausgleichswelleneinheit für angenehmere Laufruhe. Bei diesem ausschließlich im Compact verbauten Motor wurde wieder auf die DISA verzichtet. Zudem erhielt der Motor eine Sekundärluftpumpe um die strengen Abgasnormen für das zu verwendende Onboard-Diagnosesystem OBD-2 zu erfüllen.

Identifikation:

Manchmal ist es ratsam genau darüber im Bilde zu sein welcher Motor in seinem Fahrzeug verbaut ist. Sei es wenn es um erbetene Hilfestellung in Foren geht, oder um zu kontrollieren ob im "Gebrauchten" auch tatsächlich der angegebene Motor sitzt.

Wie geht man also vor? Das einfachste Mittel ist natürlich die sog. "VIN-Abfrage". Die "Vehikle Identifikation Number" ist geschlüsselt und enthält wertvolle Informationen über Fahrzeugausführung, Motor, Getriebe, Füllmengen, Produktionszeitpunkt usw. Befindet sich der Wagen also noch diesbezüglich im Originalzustand, so hat man hier eine zuverlässige Quelle. VIN-Abfragen lassen sich online stellen, z.B. hier: VIN-Abfrage

Beim Originalzustand kann natürlich auch die Leistung sowie die Erstzulassung herangezogen werden. Leistungswerte können aus o.g. Tabelle entnommen werden, gibt es Unklarheiten bzgl. der genauen Produktion hilft hier auch wieder die VIN-Abfrage weiter.

Hat man jetzt einen Motor z.B. ganz ohne Fahrzeug (z.B. vom Verwerter, Privatkauf, etc.) oder es gilt zu klären was für ein Motor verbaut ist, dann muß man nach optischen Merkmalen, Teilenummern und Identifikationsnummern am Motor suchen.

Für die Identifikation anhand von Bauteilen können oben erklärte Bauteile zur Hilfe genommen werden. Leerlaufregler, Thermostatgehäuse, Disa-Einheit, Ölfilterdeckel, das alles hilft um den Motortyp zu bestimmen.

Der Hubraum kann durch die am Motorblock eingestanzte Identifikationsnummer abgelesen werden.

Die Motornummer befindet sich am unteren Rand des Kurbelgehäuses, etwa in Höhe des dritten Zylinders auf der Linken Seite in Fahrtrichtung gesehen.

Dort sind die Kennungen wie z.B. "164E1" (M40 316i) oder "184E2" (M43 318i) eingestanzt.

 

Häufige Fehler:

Wie lange hält mein Motor? Ganz einfach: Das hängt ganz davon ab wie sehr er gefordert und wie gut er gepfelgt wird.

Ein Motor arbeitet nur in einem kleinen Spektrum der sog. "Fahrzustandsparameter" ideal und ökonomisch. Das setzt vorraus das Sensoren, Stellglieder, die Verarbeitungseineinheit und die Mechanik in Ordnung sind.

Zusitzende Filter, verdreckte Einspritzdüsen, "gammeliger" Kraftstoff, Korrodierte Sensoren, defekte Kühlkreisläufe, schlecht geschmierte Bauteile... das alles kostet den Motor viel an Lebensdauer!

Es gibt einige bekannte Mängel die immer wieder auftreten. Bekannte Symthome lassen sofort auf die Ursache schliessen. Die bekanntesten wären:

- Krafstoffgeruch beim M40:

Ursache: Poröse Kraftstoffleitung.

Abhilfe: Die beiden ca. 4cm langen Teilstücke der Karftstoffleitung ersetzen welche sich nahe der Einspritzleiste unterhalb des Sammler-Oberteils befinden

- Leistungsverlust in den oberen Drehzahlen beim M40:

Ursache: Eingelaufenen Nockenwelle

Abhilfe: Nockenwelle samt Schlepphebel tauschen. Dabei kann direkt auf das Rollenschleppehbelsystem vom M43 umgebaut werden.

- Nicht erreichen der Motor-Betriebstemperatur und Temperaturschwankungen während der Fahrt, M40 und M43.

Ursache: Defekter Thermostat

Abhilfe: Thermostat ersetzen und viel Wert auf die Kühlsystem-Entlüftung legen

- Rasseln im Motorraum M43:

Ursache: Ausgeschlagene Welle in der Disa-Verstelleinheit

Abhilfe: Komplette Einheit ersetzen

- Unruhiger oder unrunder Leerlauf M40:

Ursache: Defektes oder verunreinigtes Leerlauf-Regelventil

Abilfe: Bauteil mit Bremsenreiniger säubern oder Bauteil ersetzen

Fehlersuche:

Das Thema Fehlersuche an sich ist viel zu komplex um es hier "kurz" zusammen fassen zu können. Daher beschränke ich mich hier auf ein paar Dinge die man noch selber erledigen kann ohne großartige Diagnosekenntnisse oder Spezialwerkzeug zu haben.

Kurz gesagt, Motoren arbeiten immer nach demselben Prinzip: Sensoren erfassen verschiedenen Parameter wie Umdrehungszahl, Temperaturen, Stellung Drosselklappe, Lamda-Wert etc. Daraus errechnet das Steuergerät das ideale Gemisch für den aktuellen Fahrzustand und dieses wird über sog. "Aktuatoren", also Stellglieder, umgesetzt und verarbeitet. Dazu gehören z.B. der Leerlaufregler, die Einspritzventile und die Zündanlage. Nach der Verbrennung wird kontrolliert ob die Verbrennung günstig war und ggf. angepasst.

Ist das Laufverhalten eines Motors jetzt also mangelhaft und/oder unökonomisch, so kann es dafür drei Grundlegende Gründe haben:

- Ein Sensor liefert einen falschen oder keinen Wert

- Ein Stellglied kann die vom Steuergerät gesetzten Impulse nicht richtig mechanisch umsetzen

- Die Mechanik im Nocken- oder Kurbeltrieb ist zu stark beschädigt

Kommen zu viele Defekte zusammen oder gibt es einen "Single-Point-of-Failure", also z.B. ein durchgebranntes Steuergerät, Zusitzender Sammler oder Ausfall der Zündung, dann versagt der Motor schlicht seinen Dienst. Der "Vorteil" dabei ist, das diese Defekte meisst leicht zu diagnostizieren sind. Schwieriger wird es bei Fehlern die nicht offensichtlich sind, Sensoren die einen "Wackler" haben, Fehler die nur sporadisch auftreten und nicht reproduzierbar sind.

Genau diese Fehler können einem die "Freude am Fahren" deutlich vermiesen.

Bei jedem Motorfehler, egal bei welchem, sollte immer zuerst der Fehlerspeicher ausgelesen werden. Seit 1986 gibt es bei BMW diagnosefähige Motor-Steuergeräte. Dort werden auch die Fehler gespeicher die aktuelle nicht vorhanden sind, z.B. "Wackelkontakte" oder temperaturabhängige Fehler.

Des weiteren sollte man Verschleißteile wie Zündkerzen und alle Filter überprüfen und ggf. erneuern. Eine Kontrolle der Betriebsflüssigkeiten ist auch schnell durchgeführt.

Dann folgt die Sichtprüfung: Alle Bauteile, besonders Luft und Flüssigkeitsführende Leitungen und dessen Verbindungen müssen gründlich kontrolliert werden. Sitzen alle Schellen richtig? Sind die Schläuche porös oder schon undicht? Sitzen alle Stecker richtig? Sind irgendwo Kabel durchgeschliffen oder angefressen? Ist das Zündkerzenbild gleichmässig und farblich gut, wie ist die Elektrode abgebrannt? Ist die Nockenwelle eingelaufen?

Abschliessend kann noch einen Dichtigkeitsprüfung der Ansaugwege durchgeführt werden. Dazu dreht der Motor im Leerlauf. Dabei werden alle Stellen nach dem Luftmengenmesser, an denen der Motor Luft ziehen könnte, kurz mit Kaltstartspray oder Bremsenreiniger eingesprüht. Reagiert der Motor unmittelbar darauf mit einer Drehzahländerung, so hat der Motor den Spray angesaugt und verbrannt. Dies ist ein sicheres Zeichen für eine Undichtigkeit, ggf. auch eine die man bei der Sichtprüfung nicht festgestellt hat.

 

Sollte die Hilfe von anderen in Anspruch genommen werden die keinen direkten Zugriff auf den betroffenen Motor oder das Fahrzeug haben (z.B. Auto-Foren), so müsst Ihr Euch darüber im Klaren sein das jder der helfen will vollkommen auf die Qualität der Fehlerbeschreibung angewiesen ist! Es reicht nicht zu sagen "Mein Motor macht Geräusche...".

Wichtig sind: Fahrzeugdaten, Kilometerleistung, wann war die letzte Wartung, wann tritt das Problem auf (warm oder kalt, Sommer oder Winter), ist das Problem drehzahlabhängig, ist es geschwindigkeitsabhängig, hat der Motor bekannte Vorschäden gehabt, entspricht der Motor noch der Serie oder ist mal was umgebaut worden (ich sage nur: "Sportluftfilter" oder "scharfe Nockenwelle"), Wie ist das Zündkerzenbild, Welches Öl wird verwendet,ist der Fehlerspeicher ausgelesen worden? Alles was Euch einfällt ist wichtig, man kann nie genug dazu schreiben.

Je detaillierter die Frage umso größer ist die Chance auf eine hilfreiche Antwort!

werden unterschidliche Ver

Wartung und Pfelge:

Damit erst garnicht die Fahrspaß-hemmenden Fehler auftreten ist eine gute Wartung Vorraussetzung. Man unterscheidet zwischen Ölwechsel und Inspektion, diese wird durch die Service Intervall Anzeige angekündigt. Dabei schleißteile getauscht:

Teil und Verwendung

M40:

Keilriemen Lima

Keilriemen Servolenkung

Keilriemen Klimakompressor

Zahnriemen

Umlenkrolle

Luftfilter

M43:

Ölfilter (ab 9/95)

Luftfilter

Keilriemen Servolenkung und Lima

Keilriemen Klimakompressor

M40 & M43:

Ölfilter (M43 bis 9/95)

Zündkerze

Zündkerze High Power

BMW Teilenummer

.

11 23 1 721 408

32 42 1 727 180

64 55 1 727 378

11 31 1 734 608

11 31 1 708 806

13 72 1 715 881

.

11 42 1 716 192

13 72 1 247 404

11 28 1 437 369

11 28 1 743 193

.

11 42 1 727 300

12 12 9 063 428

12 12 0 141 871

 

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