BMW M GmbH S85 V10 (2005): Motor, Technik, Sauger, Formel 1

Nicht viele Motoren sind so sehr vom Rennsport inspiriert wie der BMW S85 V10-Motor. 2005 trat BMW zusammen mit Williams in der Formel 1 mit einem V10 Saugmotor (P84/5) an und machte damit in der Konstrukteurswertung den fünften Platz. Dieser Motor war Inspiration und Ausgangspunkt für das V10-Serientriebwerk. Der S85 war eine komplette Neuentwicklung und basierte auf keinem der bisherigen Motoren von BMW. Ein Novum, denn bis zum V10-Sauger basierte jeder Motor der M GmbH auf einem Serienmotor der BMW AG. Fans schätzen das Aggregat vor allem durch seine Hochdrehzahl-Charakteristik und seinen unverkennbaren F1-Sound. Das einzige in Serie gebaute V10-Triebwerk von BMW markiert das Ende der Saugmotoren-Konstruktion bei BMW M. Konstruktion deshalb, weil bis 2013 BMW mit dem M3 E90 noch einen natürlich beatmeten V8 verkaufte. AUTO BILD erklärt die Technik hinter dem M5- und M6-Motor.

Die M GmbH baut ihren Zehnzylinder in V-Anordnung. Das bedeutet, dass zwei Zylinderbänke je fünf Laufbuchsen beherbergen. Der Zylinderwinkel beträgt 90 Grad, was der Schwingungsdämpfung und dem komfortoptimierten Massenausgleich der Kurbelwelle zugutekommt. Der Hubraum des S85 beträgt 4999 Kubikzentimeter. Mit einer Bohrung von 92 Millimetern und einem Hub von 75,2 Millimetern ist das V-Aggregat als Kurzhuber ausgelegt. Das begünstigt das Hochdrehzahlkonzept. Die Höchstdrehzahl liegt bei 8250 U/min, das maximale Drehmoment von 520 Nm liegt ab 6100 Umdrehungen an. Die Leistung von 507 PS leistet der Motor bei 7750 U/min. Die stehen dem Fahrer aber nicht automatisch zur Verfügung. Im Normalbetrieb leistet der Motor im M5 400 PS. Per Knopfdruck auf den speziellen "Power"-Knopf lässt sich aber die volle Power des V10 beschwören.

Links: Das obere Kurbelgehäuse mit Kurbelwelle. Rechts: Das Bedplate.

BMWs Sportabteilung wollte den S85 möglichst verwindungssteif konstruieren. Vor allem bei hohen Drehzahlen, hohen Verbrennungsdrücken und hohen Temperaturen ist das notwendig. Deshalb haben die Ingenieure bei BMW M auf eine "Bedplate"-Konstruktion gesetzt. Das Konzept stammt aus dem Rennsport und teilt das Kurbelgehäuse auf Höhe der Kurbelwellenachse in Kurbelgehäuseober- und unterteil. Dabei stellt das Bedplate den unteren der beiden Teile. Anders als bei konventionellen Motorblöcken, sind bei dieser Bauweise die Lagerschalen der Kurbelwelle Bestandteil eines eigenen, stabilen Rahmens, eben dem Bedplate. Die Bauweise vereinfacht die Montage der Kurbelwellenhauptlagerung und versteift den Motor zusätzlich.

Die Kurbelwelle des S85 ist geschmiedet und besitzt einen Hubzapfenversatz von 72 Grad. Die Pleuel sind, wie generell bei Hochleistungsmotoren üblich, gecrackt. Dabei werden die zuvor in einem Stück gegossenen Pleuel am großen Pleuelauge gebrochen, um sie anschließend mit der Kurbelwelle zu verbinden. Beim Cracken entsteht eine passgenaue Bruchkante, die sich danach wieder perfekt zusammenführen lässt. Die Kolben des BMW M V10 sind nicht geschmiedet, sondern gegossen. Damit sie im Aluminiummotorblock maximal gut gleiten können, sind sie am Kolbenschaft mit Eisen beschichtet.

Zur Ventilbetätigung nutzt BMW aus dem Rennsport bekannte Hydrostößel in Kastenform.

Die Zylinderköpfe des V10-Serienmotors bestehen aus einem Stück. Jeder Kopf beherbergt neben den Hauptansaugkanälen auch den Leerlaufluftkanal und den Sekundärluftkanal. Pro Kopf finden sich zwei Nockenwellen, jeweils für die Ein- und Auslassventile. Pro Zylinderbank werden die Einlassnockenwellen mit Steuerketten betrieben. Über Zahnräder treiben die Einlassnockenwellen die Auslassnockenwellen an. Für die Betätigung der Ventile verbaut die M GmbH Hydrostößel, deren Form an die aus dem Motorsport bekannten Kastenstößel angelehnt ist. Sie sind runder als konventionelle Tassenstößel und beugen übermäßigem Verschleiß vor.

Ein- und Auslassnockenwellen werden über das von BMW bekannte Vanos-System verstellt. Der Verstellweg beträgt bei den Einlassnockenwellen 60 Grad Kurbelwelle und bei den Auslasswellen 37 Grad Kurbelwelle. Betrieben wird die Verstellung durch hohen Öldruck, welcher von einer Hochdruckölpumpe in der Ölwanne erzeugt wird.

Die zehn Ansaugtrichter sind in einem Luftsammler untergebracht. Schlauchschellen dienen der Verbindung.

Die Ansaugluft wird über einen Luftsammler aus Kunststoff angesaugt. Er ist in der Mitte geteilt und versorgt je eine Zylinderbank mit Ansaugluft. Über Schläuche gelangt die gesammelte Luft zu den einzelnen Drosselklappenstutzen. Zehn Einzeldrosselklappen sind beim S85 verbaut.

Der S85 wurde im M5 E60 zur Legende. zuverlässig ist der Motor aber leider nicht.

Der Hochleistungsmotor soll zu jedem Zeitpunkt mit genügen Schmiermittel versorgt werden. BMW setzt hier auf einen unkonventionellen Ansatz, eine Quasi-Trockensumpfschmierung. Hierbei sind zwei Ölsümpfe für den Motor verbaut, ein vorderer und ein hinterer. Eine Saugpumpe befördert das Öl aus dem vorderen Sumpf in die hintere Ölwanne, die als eigentliches Ölreservoir dient. Von da aus befördert eine regelbare Pumpe das Schmiermittel mit maximal fünf Bar in den Ölfilter. Von dort aus leiten drei Leitungen das Öl in die beiden Zylinderköpfe und das Kurbelgehäuse. Ungewöhnlich sind beim S85 die beiden zusätzlichen, elektrischen Ölpumpen. Die Saugpumpen sitzen links und rechts in der Ölwanne und saugen den Schmierstoff ab einer Querbeschleunigung von 0,8 G aus den Zylinderköpfen ab.

Jeder Zylinderkopf erhält im S85 einen eigenen Zugang zum Kühler. Dieser ist in zwei Zonen aufgeteilt. Der obere Kühlerteil wird durch Wasser durchströmt, das aus den Zylindern sechs bis zehn stammt, der untere Wasserkasten entsprechend von den Zylindern eins bis fünf. Die thermische Entkopplung der beiden Zylinderköpfe sorgt für ein besseres Wärmemanagement im Motor und damit eine bessere Kühlung.

Der V10-Saugmotor aus München gilt nicht als besonders zuverlässiges Triebwerk. Mit den Jahren haben sich aber spezielle Schwachstellen herauskristallisiert, die es zu beachten gilt. Dazu zählen unter andrem die Pleuellager an der Kurbelwelle. Betroffene berichten von verschlissenen Lagern bei circa 100.000 bis 150.000 Kilometern Laufleistung. Ein konsequentes Warm- und Kaltfahren des Motors kann diesen Defekt zwar nach hinten schieben, ganz vermeiden lässt er sich aber wohl nicht. Eine Reparatur schlägt mit 2000 bis 2500 Euro zu Buche.

Im Laufe der Jahre wird neben den Problemen mit den Pleuellagern auch ein erhöhter Ölverbrauch gemeldet. Die Verwendung von 10W-60 Öl soll den Ölverlust zwar eindämmen, wirklich verlustarm läuft der Motor aber auch dann nicht.

Auch die Vanos-Einheiten können rasseln. Was im frühen Stadium nur akustisch bemerkbar ist, schlägt sich im weiteren Verlauf auch auf die Leistung nieder. Ein Tausch der kompletten Einheit ist dann unvermeidbar. Mittlerweile gibt es aber Spezialisten für die Instandsetzung dieser Systeme.

Kein richtiges Problem, aber trotzdem eine Sache, der man sich bewusst sein muss: der Verbrauch. Der V10 ist wahrlich kein Spritsparmodell, selbst bei normaler Fahrweise ist mit 17 bis 20 Litern zu rechnen. Wer die Leistung des Motors auch abrufen möchte und auf das Gaspedal tritt, landet gut und gerne bei 25 bis 30 Litern auf 100 km.