Es wäre sexy und cool zu sagen, dass BMW vor 20 Jahren einen Weg gefunden hat, die Dominanz von Porsche in der GT-Klasse zu zerschlagen, indem es nur seinen Verstand und einen Reihensechszylinder nutzte, aber das wäre nicht ganz der Fall.Der S54B32-Motor spielte gegenüber dem vielgerügten 4,0-Liter-V8 nur die zweite Geige, aber das ist eine andere Geschichte.Eine viel zutreffendere Aussage wäre, dass der S54 das Ende der Reihe der kreischenden BMW-Reihensechszylinder der M50/S50-Familie mit Saugmotoren einläutete.
Es handelte sich um eine Weiterentwicklung der üblichen Hot-Rodding-Anfänge: Bohrung und Hub wurden dem alten Motor hinzugefügt und neu verfügbare Technologie in Form von Doppel-VANOS hinzugefügt (BMW spricht von variabler Nockenphasenverstellung an beiden obenliegenden Nockenwellen, die angepasst werden können). die Einlassmittellinie von 70–130° und die Auslassmittellinie von 83–128°).Fügen Sie eine kleine Kompressionserhöhung (auf 11,5:1), einzelne Drosselklappengehäuse, Schlepphebel-Nockenstößel, das zuvor erwähnte Doppel-VANOS und eine intern gespülte zweistufige Nasssumpf-Ölwanne hinzu, und dieser hochfunktionelle Sechs- Zylinder wird 2001 und auch heute noch zu etwas ganz Besonderem.
Eine spezifische Leistung von 104 PS pro Liter und eine stratosphärische Höchstgeschwindigkeit von 8.000 U/min waren außerhalb italienischer Zweisitzer mit Mittelmotor oder japanischer Zweiräder unbekannt.Die wahre Schönheit dieses Motors zeigt sich, wenn man dieses Biest auseinandernimmt.CNC-profilierte Ansaugrohre, CNC-gefräste Brennkammern, große Legierungsventile, Bronze-Ventilführungen und ein sauberer, dichter Volllegierungsguss scheinen eher zu einem Rennmotor zu passen als zu etwas, das vom Band kommt.
Diese Feature-Liste liest sich für die meisten Puristen des traditionellen Canyon-Carvings und der Ultimate Driving Machine wie eine Fantasie.Glücklicherweise befriedigt der Aftermarket für den Rest von uns das Bedürfnis derjenigen von uns, die Boost lieben.Drifter, Drag-Racer und Time-Attacke-Junkies freuen sich über große Single-Turbo-Kits oder den Ruhm eines Zentrifugalgebläses.Die wahre Schönheit der Motormodifikation ist die Belohnung, die Sie erhalten, wenn diese Mühlen mit hoher volumetrischer Effizienz den unnatürlichen Anspruch und entsprechende unterstützende Modifikationen erhalten.Dieses Stück führt Sie, die ultimativen Power-Fans, durch den Prozess der Vorbereitung des oberen Endes für große Power-on-Boost.
Zunächst werden wir unseren Kernguss zerlegen und prüfen.Eine Unze Vorbeugung ist hier ein Pfund Heilung.Es wäre ein gewaltiger Fehler, so viel Zeit und Geld in ein Casting zu stecken, das nicht realisierbar ist.Auch wenn der S54 nicht gerade für Risse bekannt ist, lohnt es sich, sich die Zeit zu nehmen, die Wassermäntel zu reinigen, visuell zu inspizieren und einem Drucktest zu unterziehen.
Was Sie nicht wissen, kann Ihnen und Ihrem Geldbeutel schaden.Es ist äußerst wichtig, den Guss Ihres Zylinderkopfs vollständig zu testen, um sicherzustellen, dass er für die bevorstehenden teuren und intensiven Arbeiten geeignet ist.
Sobald Sie den Kern als realisierbar bezeichnen können, ist es an der Zeit, Ihre Ziele zu bewerten.Bei diesem Bau handelt es sich um ein Driftauto mit E36-Chassis, das einen serienmäßigen BMW-Shortblock verwendet und von einem Rotrex-Radialkompressor angetrieben wird.Die Verwendung des serienmäßigen Kurzblocks stellt ein kleines Rätsel dar, da der ursprüngliche Kolben nicht ausreichend entlastet ist, um den vollen VVT-Betrieb zu ermöglichen, wenn auf der Einlassseite größere Ventile verwendet werden.
Für diesen Bau haben wir nitrierte Edelstahl-Einlassventile in OEM-Größe (35 mm) und Inconel-Auslassventile mit 31,5 mm (1 mm Übergröße) gewählt;beide in der Single-Keeper-Groove-Umwandlungsvariante.Sowohl die größeren, von VAC Motorsports stammenden „Forced Induction“-Nockenwellen von Schrick als auch die Wahrscheinlichkeit, dass der Drehzahlbegrenzer beim Skid Racer in Berührung kommt, erfordern eine ordnungsgemäße Ventilsteuerung.Es wurde ein langlebiger Satz doppelter Hochleistungs-Ventilfedern von Supertech Performance zusammen mit passenden federleichten Titan-Halterungen verwendet.
Der S54 verwendet einen für BMW einzigartigen Schlepphebel, der auf einer Kipphebelwelle montiert ist.Dies sorgt für eine Beschleunigung des Ventilöffnens und eine Vervielfachung des Kipphebelverhältnisses, kann aber nach Meinung einiger ein problematischer Verschleißfaktor sein.Wir haben bei der Verwendung der WPC-Behandlung bei OEM-Kipphebeln Erfolge erzielt, einige entscheiden sich jedoch möglicherweise für eine DLC-Beschichtung.
Nachdem wir die Teile ausgelegt haben, können wir uns nun der Liste der Verfahren nähern, die wir in der Maschinenwerkstatt abdecken werden.Auch wenn der Ansaugkanal des S54 vollständig CNC-profiliert ist, gibt es kleine Bereiche mit Verbesserungsbedarf, wie z. B. das Sitzprofil und den Taschenhalsdurchmesser.Bei der Auslassöffnung handelt es sich um ein geteiltes, D-förmiges Hochgeschwindigkeitsventuri, das zum Spülen natürlich angesaugter Abgase mit hoher Drehzahl gedacht ist.Profilarbeiten wie das Richten der Kufe bringen hier Vorteile.Für die Wärmeübertragung, Ventilabdichtung und Langlebigkeit gilt weiterhin die übliche mechanische Schnittstelle zwischen Ventil und Führung.Die Ventilführungen des S54 sollten bei Bedarf repariert werden.
Nach dem Profilieren und Bearbeiten der Öffnungen versuchen wir lediglich, die scharfen Bearbeitungsspuren der Brennkammern zu glätten.Wir überprüfen die volumetrische Gleichmäßigkeit auch mit einer Bürette.Angesichts der Vergrößerung der Ventilgröße am Auspuff muss der Sitzprofilierung große Aufmerksamkeit gewidmet werden.Der Ventilsitz dient zwei integralen Zwecken: Er leitet die Wärme aus dem Ventil in den Wassermantel ab und stellt den Anschlussübergang bereit, um die Brennkammer mit unserer wertvollen komprimierten (und häufig zwischengekühlten) Atmosphäre zu versorgen.
Nach der Profilierung des Sitzes kann ein manuelles Läppen erfolgen, um eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen Sitz und Ventil sicherzustellen.Sobald die Ventilarbeit inspiziert und getestet wurde, erfolgt im nächsten Schritt das Deckfräsen und die Flanschinspektion, bei der das rotierende PKD „Sechser und Neunen“ wellt, um eine extrem glatte und flache Oberfläche zu erzielen.Zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine abschließende Teileinspektion, bevor die Teile in die Waschmaschine gelangen.Sobald wir saubere und geeignete Teile haben, stellen wir die Ventile auf dem Prüfstand ein.Wir halten uns an die Vorgaben des Nockenherstellers und schließen die Endmontage mit einer Endkontrolle ab.
Bevor wir einen einzelnen Chip schneiden, müssen wir alle unsere Ziele festlegen und messen.Die Einlass- und Auslassventilgrößen betragen 35 mm bzw. 31,5 mm.Unser Einlassziel ist mindestens 85 Prozent dieser 35 mm – oder mindestens ein Halsdurchmesser von 29,75 mm in der Tasche zwischen Sitz und Anschluss.Das Abgasziel liegt näher bei 90 Prozent des Halsdurchmessers von 31,5 mm – oder 28,35 mm.
Viele bemerken vielleicht, dass bei dieser Anwendung dem Auspuff mehr Aufmerksamkeit geschenkt wird.Lassen Sie dies seine Bedeutung für die volumetrische Effizienz hervorheben.Bedenken Sie, dass die Ingenieure in München die meiste Zeit mit der Ansaugung verbracht haben.Wir montierten den Zylinderkopf in einer Serdi-Ventilsitzmaschine und verwendeten einen Einsatz mit konvexem Radius, um den groben Halsdurchmesser zu ermitteln.Wir benötigen diese Messung, bevor wir die Läufer portieren.Es gibt uns die Möglichkeit, auch die Bearbeitungsspuren oder Nähte, die der rotierende Halseinsatz hinterlässt, von Hand zu verblenden.
Ein explorativer Sitzschnitt hilft bei der Gestaltung der Halstasche.Während die perfekte Größe des Halses immer noch umstritten ist, gibt es keine Debatte darüber, dass die Verbesserung seines Verhältnisses ein Schlüsselfaktor für die Verbesserung des Gesamtflusses ist.
Für die nächste Stufe ist weder Layoutflüssigkeit noch Anreißen erforderlich.Die Einlassöffnungen sind mit einer O-Ring-Nut ausgelegt und der Auslass wäre einfach cartoonhaft groß, wenn man ihn anritzen und an die Öffnungen anpassen müsste.Erfahrung und Diskretion sind also zwei Fähigkeiten, die den Gesenkschleifer mit ruhiger Hand auszeichnen.
Die größten Bereiche der Chipherstellung sind die D-förmigen Halbmonde der Auslassöffnung.Wir schleifen, begradigen und übertreiben die D-Form.Für die meisten Anwendungen mit weniger extremen Leistungen als 1.100 PS sollten nicht mehr als ca. 2 mm Materialabtrag von den Anschlusswänden ausreichend sein.Die scharfen Kanten und Trennwände im Einlass werden mit einer einfachen Kartuschenrolle der Körnung 80 geglättet und abgerundet.
Nach dem Profilieren erhält der Auspuff eine Körnung von 80, gefolgt von einer Körnung von 120.Anschließend führen wir ein leichtes Polieren über Kreuz durch, um die Textur zur Kohlenstoffkontrolle zu reduzieren.Der Brennraum erhält die gleiche Feinbehandlung wie der Auspuff, wodurch hohe Stellen und Werkzeuggrate beseitigt werden, um Vorentflammungen oder Glühkerzen zu verhindern.
Der Verlauf des Auslasskanals von brüchig zu rutschig.Der Auslasskanal erfordert den größten Materialabtrag und die meiste Umformarbeit an einem S54-Kopf, der für Boost ausgelegt ist.
Das Profilieren der Ventilsitze ist ein weiterer Prozess, den viele für eine „dunkle Kunst“ halten.Es ist wirklich nichts weiter als Physik und Geometrie.Der kompakte 33-cm3-Brennraum des S54 nutzt eine 12-mm-Zündkerze, die üblicherweise in Motorrädern zu finden ist und zu den oben genannten Ventilen passt.
Um dem kompakten Thema mit dennoch hohem Luftstrom treu zu bleiben, haben wir uns sowohl für 5-Winkel- als auch für Radiusschneider entschieden, die bei Goodson Machine Supply erhältlich sind.Beide Schneider lieferten uns einen leistungsfreundlichen 1-mm-45-Grad-Sitz, der zu gut übergegangenen Schnitten in und aus der Schüssel passt.
Wenn Sie Titanventile verwenden oder extrem hohe PS-Werte fahren, sollten Sie einen kupferlegierten Sitz wie Moldstar90 oder ähnliches in Betracht ziehen (Vorsicht bei krebserregenden Berylliumlegierungen).Wir schließen die Qualitätskontrolle mit einem Handläppvorgang ab und verwenden dabei die altmodische, feine Kleepaste, um unseren Interferenzring zu überprüfen.Es sorgt außerdem für eine schön eingelaufene Ventilfläche, um größere Einlaufänderungen im Ventilspiel zu vermeiden.
Diese Verfahren sind nur bei runden Ventilführungen mit entsprechendem Spiel hervorragend.Dies wird je nach Bedarf behoben, typischerweise bei Kernen mit sehr hoher Laufleistung und schlechter Wartung.Ein geeigneter Ersatzführer ist eine Kupfer-Mangan-Einheit, die von Supertech Performance erhältlich ist.Denken Sie daran, dass in dieser Situation die Konzentrizität entscheidend ist.
Ohne störende Krümmerflanschbefestigungen sind wir in der Lage, die Ansaug- und Auslasskrümmerflansche von Hand zu begradigen und zu profilieren.Es bietet eine glatte und ebene Passfläche für eine neue Dichtung zwischen Zylinderkopf und Krümmer.Anschließend wird der Zylinderkopf ausgerichtet und präzisionsnivelliert, bevor wir auf der Rottler-Fräse mit einem PKD-Einsatz pro Durchgang 0,002 bis 0,003 Zoll abtragen.Dies hinterlässt ein glattes, für MLS- oder Kupferkopfdichtungen geeignetes Finish im mittleren 30er-Bereich (Ra).Die Kammern, die Hafenkanten und die Außenkanten des Decks werden vor dem Herausblasen der Späne mit einer Rotationsfeile mit fetter Nut entgratet.
Die Rottler-Beschichtungsmaschine mit polykristallinem Diamantwerkzeug hinterlässt ein spiegelndes Regenbogenfinish auf der Zylinderkopfoberfläche.
An diesem Punkt ist die Spanherstellung abgeschlossen und es ist Zeit, unsere Mühe und Späne abzuwaschen.Bremsenreiniger oder Lösungsmittel – zugeführt mit einem Strohhalm – und Druckluft können lästige Rückstände von engen Stellen entfernen.Sobald Sie sich an diesen engen Stellen sicher fühlen, ist es an der Zeit, unsere glänzenden Aluminiumteile durch die Teilewaschanlage laufen zu lassen.
Zwei Maschinentypen sorgen für die effektivste Reinigung: Heißwasser-Hochdrucksprühkabinen oder Ultraschall-Tauchkabinen.In unserem Fall ist es Ersteres, dessen Funktionsweise der einer riesigen Geschirrspülmaschine mit Steroiden ähnelt.Nach dem Schrubben mit einem heißen, leicht ätzenden Reinigungsmittel unter hohem Druck werden die Gussteile mit Wasser aus einem Industrieschlauch und einer Düse abgespült, bis die Seifenreste entfernt sind.Im Anschluss an diese Schritte wird Druckluft zum Trocknen der Restfeuchtigkeit eingesetzt.
Eine gründliche Reinigung, gefolgt von einer gründlichen Sichtprüfung vor dem Modellbau, ist ein entscheidender Schritt, der nicht übersehen werden sollte.
Anschließend wird der S54-Kopf auf einen sauberen Montagetisch mit einer weichen Gummitischoberfläche gebracht, um die Feinfräsung vor Kratzern zu schützen.Hier halten uns sowohl ein Handbuch als auch Erfahrung auf dem geraden und schmalen Weg der Mise-en-Place-Präzision.Wir ziehen es vor, die Ventile, Ventilfedersitze, Federn, Halterungen und Einzelnut-Umrüstschlösser wie Rangformationen auf einem Schlachtfeld auf der Werkbank anzuordnen.Wenn alles an seinem Platz ist, ist es leicht zu erkennen, was, wenn überhaupt, fehlt.
Hier sehen Sie die Einlassventile in OEM-Größe mit ihrer Nitridbeschichtung sowie die 1 mm übergroßen Inconel-Auslassventile.Der Schlüssel zu großen Gewinnen bei dieser speziellen Anwendung liegt darin, die verbrauchten Gase so schnell und effizient wie möglich abzuleiten.
Der nächste Schritt ist ein Zylinderkopfmodell zur Einstellung des Ventilspiels.Sie können auch die Ventile am Motor anpassen, wenn es Ihnen passt.Wir empfinden es als weniger nervenaufreibend, den Schlag einzudrehen, bevor eine festgeklemmte Kopfdichtung eingesetzt wird.Während dieser Reihe von Schritten verwenden wir leichte Prüffedern anstelle der Hochleistungs-Doppelfedern, um die Nachbildung zu erleichtern.Denken Sie daran, dass die Nichtbeachtung der richtigen Einstellrichtlinien zu verbrannten Ventilen, geringer Leistung, einem lauten Ventiltrieb oder anderen peinlichen Folgen führen kann.
Schrick Camshafts fordert für die Verwendung mit ihren Schleifen ein Ventilspiel von 0,25 mm (0,010 Zoll) am Einlass und Auslass.BMW fordert einen Abstand von 0,18–0,23 mm (0,007–0,009 Zoll) bzw. 0,28–0,33 mm (0,011–0,013 Zoll) am Einlass und am Auslass.Passend zum Motorradthema stellt Wiseco ein Shim-Kit mit 8,9 mm Außendurchmesser für Husqvarna, KTM und Husaberg her, das auch für die S54 passt: P/N: VSK4.Für Puristen da draußen ist BMW P/N: 11340031525 vielleicht besser geeignet. Wenn Sie (oder Ihr Maschinist) beim Sitzschnitt am Ball waren, wird es für Sie gut funktionieren, im mittleren Bereich bei der Dicke der Unterlegscheiben zu beginnen.
Das richtige Drehmoment an den Nockenkappen ist entscheidend für die genaue Einstellung des Ventilspiels.Wenn Sie dies außerhalb des Motors tun, kann dies das Leben körperlich erleichtern und im Falle eines Problems ist es nicht erforderlich, den Zylinderkopf vom Block zu entfernen.
Die Ventilschäfte werden mit Torco-Montageschmiermittel versehen und beim Einschieben in die Ventilführungen erneut auf Passgenauigkeit überprüft.Die Ventilfedersitze werden auf der Oberseite vor den Federn belastet und ein pneumatischer Kompressor lehnt sich in den Titanhalter.Dies geschieht noch 23 Mal, bis alle Ventile, Federn, Halterungen und Schlösser installiert sind.
Als nächstes folgt der Einbau der Kipphebelwelle. Dabei ist zu beachten, dass die Auslasskipphebelwelle beim S54 über eine Ölbohrung verfügt, die über den Hauptölkanal im Kopf gespeist werden soll.Wenn dieses Loch nicht richtig ausgerichtet wird, führt dies zu einer flachen Nockenwelle und Stößel.Fingerfolger sind für einige, die häufig im Internet unterwegs sind, ein Streitpunkt;Ich möchte jeden Streit vermeiden, indem ich einfach darauf hinweise, dass es drei akzeptierte Arten von Schlepphebeln für den Einsatz mit größeren Nockenwellen und Betrieb bei hohen Drehzahlen gibt: Schrick Performance DLC-Stößel (P/N: SCH-CF-S54-DLC), DLC-beschichtetes OEM BMW-Mitnehmer (Teilenr.: 11337833259, wenden Sie sich an Calico Coatings) oder WPC-behandelte OEM-BMW-Mitnehmer (Teilenr.: 11337833259, wenden Sie sich an WPC Treatment).
Diese WPC-behandelten Fingerfolger sind zur Ölrückhaltung mikrotexturiert und mit der von WPC geschützten Mischung aus Oberflächenbehandlungsmetallen imprägniert.
Driven Lubricants ist ein hervorragendes, klebriges Fett für Nockenwellen und Stößel.Tragen Sie dies unbedingt großzügig auf die Lappen und Fingerfolgeflächen auf.Tragen Sie unbedingt ein leichteres Montageschmiermittel auf die Lagerflächen und Lagerzapfen der Nockenwelle auf, bevor Sie Kappen und Muttern anbringen.Die Drehmomentangaben und die Reihenfolge liegen bei Ihnen, denn wenn Sie dies tun, sollten Sie ein Handbuch mit diesen Informationen haben.
Die Berechnung ergab, dass wir durch die Atmungsmodifikationen am Zylinderkopf 2–2,5 psi zurückgewinnen würden.Als Vorbereitung für den erhöhten volumetrischen Wirkungsgrad haben wir größere Sechsrippen-Hauptriemenscheiben aus Stahl schneiden und anschließend zur Oxidationsbeständigkeit verzinken lassen.
Am Ende zeigte der MAP-Sensor einen deutlichen Anstieg von 3 psi an, was dazu führte, dass das Rotrex-Gebläse je nach Tagesatmosphäre einen Spitzenwert zwischen 14,5 und 17 psi erreichte.Ein Blick auf den Rotrex-Impeller-Geschwindigkeitsrechner deutete darauf hin, dass wir unser C38-92-Laufrad möglicherweise leicht überdrehen.Die Verbesserungen der Atmung in Verbindung mit der Hauptriemenscheibe führten zu einer Leistungssteigerung von 156 PS und einem Drehmoment von 119 lb-ft.
Bei den meisten Serienmotoren können viele PS-Zuwächse erzielt werden, selbst wenn sie als zu kompliziert oder teuer gelten.Die wahre Kunst besteht darin, die Schwelle sinkender Erträge in jedem System zu finden, bevor man mit investierter Zeit und Geld an diese Grenze stößt.Ich hoffe, in naher Zukunft auf das Thema Luftstrom und Zwangsansaugung im Zusammenhang mit modernen Reihensechszylindern zurückzukommen.Wenn es soweit ist, werden wir noch mehr Daten mit Ihnen teilen können.
Eine bessere Atmung führt zu größeren Pferden.Das ist eine radikal verbesserte Leistungskurve für etwas mehr Boost und einen viel effizienteren Zylinderkopf.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Juni 2020