BMW M50

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BMW M50
BMW E34 Touring Lazurblau 1993 4.jpg
BMW M50 en un Serie 5 E34
Generalidades
Fabricante: verweis=BMW BMW
Producción: 1990–1996
Variantes
Configuración: 6 cilindros en línea
Cilindradas: 2,0 l (1990 cm3)
2,5 l (2494 cm3)
Ubicación Temporal
Predecesor: BMW M20
(BMW S14, BMW M3)
Sucesor: BMW M52
BMW S54 (BMW M3)

El BMW M50 es la designación interna de una familia de motores combustión interna diseñados y fabricados por BMW, con el objeto de reemplazar al BMW M20 y algunas versiones del BMW M30. Fue utilizado en los Serie 3 E36 y Serie 5 E34, ofrecido mundialmente en cilindradas de 2.0 y 2.5 litros.

Con el M50, BMW reemplazó al M20 luego de doce años de fabricación. Las mayores innovaciones respecto de su predecesor se encontraban en el diseño de cuatro válvulas por cilindro, mando de la distribución por cadena (en reemplazo de la correa dentada de los M20) y la inclusión de botadores hidráulicos, eliminando la necesidad de revisión y ajuste periódico de las luces de válvulas.

La fabricación de la nueva generación de motores se inició en la planta de BMW en Landshut a fines de Febrero de 1990, y desde Mayo de 1990 los modelos 520i y 525i fueron equipados con los motores M50. Se utilizaron además en el BMW E36 y E34 Touring hasta 1995. Se produjeron un total de 943,795 unidades.

Utilizando el diseño básico del M50, la división BMW M-GmbH desarrolló las variantes deportivas S50, con una cilindrada de 3.0 y 3.2 litros. Esta planta motriz se utilizó en los BMW M3 E36 y en el BMW Z3M.

Objetivos de desarrollo[editar]

  • Mejorar los valores de potencia y par, para combustible de diseño RON 95,
  • Alta calidad y durabilidad, con mayor confiabilidad y facilidad de mantenimiento,
  • Mantener el bien reconocido comportamiento de marcha y la acústica del motor,
  • Mayor eficiencia

Luego de la introducción del motor de cuatro cilindros de cuatro cilindros de 1,8 litros (BMW M42) en Septiembre de 1989, los motores de seis y cuatro cilindros de cuatro cilindros de 2,0 y 2,5 litros adoptaron el mismo concepto de tapa de cilindros con dos árboles de levas, botadores con ajuste hidráulico integrados y encendido por bobinas individuales alojadas en la tapa.

Construcción / Mecánica[editar]

Bloque motor[editar]

Al igual que con su predecesor el M20, se eligió una distancia entre cilindros menor que la del BMW M30 (100 mm) de 91 mm, lo que significa que el cárter del BMW M50 tiene las mismas dimensiones exteriores que el modelo anterior. Por lo tanto, las dimensiones principales del cárter del cilindro y del motor general son relativamente compactas y permiten instalar el motor en todas las series de vehículos BMW.

El cárter está hecho de fundición de hierro gris perlítico, que ofrece ventajas en términos de resistencia, amortiguación y corrosión. El motor de 2.0 litros tiene un diámetro de 80 mm, el motor de 2.5 litros con casquillos de fundición a presión tiene un diámetro de 84 mm. Al bajar la brida de la cuba de aceite por 60 mm por debajo del centro del cigüeñal, la sección inferior del motor se rigidizó especialmente. De esta manera se obtuvo un peso en el block de sólo 48 kg.

El peso del motor de acuerdo con DIN 70 020-A [3] es de sólo 194 kg para ambas variantes de cilindrada, a pesar de la construcción más compleja con tecnología de cuatro válvulas por cilindro, el volante y el accionamiento por correa poly-V de los periféricos. El incremento adicional de sólo 12 kg en comparación con el modelo anterior pudo lograrse mediante la optimización del diseño a través de las herramientas FEM y CAD.

El cárter de aceite es de una sola pieza y fabricado en una aleación de aluminio extruido. Con una carcasa integrada en el cárter de aceite, la mitad inferior de la caja de cambios se fija directamente al conjunto motor/caja de cambios para mejorar la rigidez general. La lubricación corre por cuenta de una bomba de engranajes controlada accionada a cadena desde el cigüeñal. El sistema de lubricación contiene 5,8 litros de aceite, y la presión de aceite en el sistema se regula a 4 bares.

Los cigüeñales con una carrera de 66 mm (2,0 l) y 75 mm (2,5 l) se fabricaron en fundición de hierro nodular. Los diámetros de los cojinetes principales son de 60 mm, el diámetro del cojinete de la biela es de 45 mm. Estas dimensiones dieron lugar a una superposición muy grande entre los pasadores de cojinete principal y de biela de ambos cigüeñales otorgando una alta rigidez de los cigüeñales.

Las bielas forjadas C45 fueron diseñadas con una longitud uniforme de 135 mm, lo que permitió el uso de las instalaciones de producción existentes. Al pesar el eje de la biela, se consiguió una reducción de peso y, al mismo tiempo, se aumentó la resistencia de las mismas.

Los pistones ligeros con una resistencia al fuego de 9 mm tienen un diámetro de perno de 22 mm. El motor de 2,0 litros (ε = 10,5) tiene pistones planos sin recesos para las válvulas, y el motor de 2,5 litros (ε = 10,0) tiene una altura de compresión 4mm mayor. Posee 4 recesos de válvula en el pistón, dos para cada válvula de admisión y dos para escape. El enfriamiento de la cabeza del pistón se realiza con boquillas de inyección de aceite. Éstos están dispuestos en el cárter en la zona de los cojinetes del cigüeñal.

Tapa de Cilindros[editar]

En el BMW M50, se utilizó la tecnología de cuatro válvulas por cilindro por primera vez en los motores de seis cilindros. Se diseñó una tapa de cilindros de flujo cruzado DOHC (doble árbol de levas a la cabeza) totalmente nueva.

Las válvulas se accionan por medio de dos árboles de levas, con botadores de ajuste hidráulico. Los dos árboles de levas de cabeza hueca fabricados en fundición, y endurecidos poseen siete apoyos, lo que garantiza una alta rigidez entre dos levas cada una. Cuando se instala el árbol de levas, se garantiza la accesibilidad a los tornillos de la culata. Los árboles de levas son accionados por dos cadenas de simple fila:

  • Accionamiento principal (cadena primaria):

Del cigüeñal al árbol de levas de escape, con los patines de guía en el centro de la cadena tensada; Tensor del tipo hidráulico.

  • Accionamiento secundario:

Del árbol de escape al árbol de admisión, patín guía y tensor hidráulico.

El uso de la tecnología de 4 válvulas permitió una reducción de las dimensiones de la válvula en comparación con el BMW M20, por lo que las cabezas de válvulas se alojan en el tamaño del diámetro de los cilindros. Las válvulas más pequeñas aseguran una mejor disipación del calor y una reducción de la masa, lo que a su vez se traduce en menores esfuerzos a los resortes de válvulas. Las menor masa de las válvulas permite además un mejor control de las mismas, aún a altos regímenes de giro.

La tapa de válvulas fabricada en magnesio extruido está aislada de la culata por medio de una junta de caucho de gran volumen y elementos de goma en los tornillos de fijación. La conexión eléctrica se realiza por medio de una cinta de puesta a tierra. Las bobinas de encendido individuales están protegidas contra la suciedad y el agua salpicada por una cubierta de plástico. La tapa del accionamiento de la cadena está fabricada en aluminio extruido; Para la ventilación del motor, está previsto un tubo de respiración que conecta la tapa de cilindros con el cárter.

La tecnología de 4 válvulas permite unas condiciones de flujo particularmente favorables de la mezcla aire-combustible aspirada y los gases de combustión debido a la mayor sección transversal de los puertos de admisión y escape. Al optimizar las longitudes y secciones transversales de todo el tramo de admisión y escape, se consiguió un alto grado de llenado, requisito esencial para valores de alto rendimiento y par en un amplio rango de revoluciones.

Los ángulos de válvulas muy pequeños (admisión 20°15', escape 19°15') permiten una cámara de combustión plana con la concentración del volumen de combustión alrededor de la bujía dispuesta central y simétricamente entre las válvulas. Una cámara de combustión compacta con una pequeña proporción de área superficial en relación a su volumen da como resultado un buen rendimiento térmico y reducidas emisiones, debido a trayectos de combustión cortos y a reducidas pérdidas de calor. Las ventajas resultantes son:

  • Mayor eficiencia térmica
  • Aumento del par y mejor respuesta del par
  • Reducción del consumo específico de combustible y
  • Emisiones optimizadas.

El múltiple de admisión de plástico, fue diseñado con tuberías cortas de la misma longitud considerando la cámara de combustión de tal manera que se crea una alta turbulencia en el rango de velocidad entre 4000 y 6000 rpm. El flujo en el múltiple de admisión y la superficie lisa reducen las pérdidas. Para la formación de la mezcla, se encontró que es más conveniente separar los conductos de entrada muy próximos a la entrada del cilindro. El sistema de aspiración de una pieza se produce moldeada por inyección de plástico, en un proceso desarrollado en conjunto con BMW, BASF y Mann+Hummel, siendo la primera vez que se utilizara en un motor de gran serie. El múltiple de admisión de poliamida termoestabilizada reforzada con fibra de vidrio (nombre comercial: Ultramid) tiene la resistencia mecánica, la rigidez y la resistencia al calor necesarias, incluso por encima de 130ºC.

El diseño optimizado de la admisión y escape permitió el ajuste de tiempos de apertura relativamente reducidos (admisión 240 °, escape 228 °). El corto tiempo de apertura con cierre de admisión temprano da como resultado un alto llenado en el rango de velocidad baja y media, y el corto tiempo de apertura de escape soporta el alto rendimiento de par en el rango de velocidad media.

Sistema de inyección y encendido[editar]

El control de ignición y mezcla se llevó a cabo por primera vez con la electrónica del motor Siemens M 3.1, utilizando el sistema de inyección secuencial completa (es decir, control individual de cada inyector). Al incoporar además la gestión del encendido, se eliminó el distribuidor de su predecesor el M20, eliminando el desgaste mecánico y permitiendo un control más preciso del avance de encendido.

Revisión técnica[editar]

Después de unas 500.000 unidades, el BMW M50 recibió una amplia revisión, tendiente a mejorar los siguientes aspectos:

  • Reducción del consumo de combustible y emisiones
  • Mejora la elasticidad en el rango de velocidad baja y media
  • Optimización de la comodidad (acústica)
  • Optimización de la calidad de ralentí y
  • Compatibilidad de los combustibles ROZ 91/95/98.

Esta generación de motores se denomina BMW M50 "TU" ("Technical Update" en inglés). Se introdujo el sistema de control de los árboles de levas VANOS y entró en producción desde Septiembre de 1992.

Desarrollos deportivos por BMW M-GmbH[editar]

S50B30 y S50B32 (Europa)

Basado en el BMW M50, la división M-GmbH desarrolló el motor sucesor del BMW S14 instalado en el BMW M3 E30. El objetivo del desarrollo fue que el M3 E36 debería ser tanto más potente, pero también más cómodo que el M3 E30. La M-GmbH modificó la M50 en aspectos esenciales y adoptó pocas características de los motores S14 y S38:

  • Aumento de la cilindrada a 3.0 (S50B30) o 3.2 litros (S50B32), modificando la carrera.
  • Cuerpos individuales de inyección (ITBs)
  • Botadores de válvulas fijos, en reemplazo de los botadores hidráulicos
  • Entrada de alta presión VANOS en el S50B30 y doble VANOS en el S50B32
  • Otros pistones, biela, árbol de levas, gestión motriz, etc.
  • Múltiples de escape especiales

En general, el S50B30 era muy avanzado en su aparición (1992), y con 70,23 kW por litro de cilindrada, era uno de los motores de aspiración natural con mayor potencia específica del mundo. Para el BMW E36 M3 GT, el motor incrementó su potencia de 210 kW (286 CV) a 217 kW (295 CV).

El S50B32 aumentó aún más su cilindrada en comparación con el S50B30, y de nuevo mejoró significativamente su potencia específica, superando por primera vez la barrera de los 73,55 kW (100 hp) por litro con su potencia de 236 kW (321 CV), mejorando además el par máximo.

Versiones[editar]

Motor Cilindrada Diámetro x Carrera Válvulas Compresión Potencia máxima Par máximo Límite giro Fecha inicio
M50B20 2,0 l (1990 cm3) 80,0 mm × 66,0 mm 24 10,5:1 110 kW (150 CV) @ 6000 rpm 190 Nm @ 4700 rpm 6500 rpm 05/1990
M50B20TU 2,0 l (1990 cm3) 80,0 mm × 66,0 mm 24 11,0:1 110 kW (150 CV) @ 5900 rpm 190 Nm @ 4200 rpm 6500 rpm 09/1992
M50B25 2,5 l (2494 cm3) 84,0 mm × 75,0 mm 24 10,0:1 141 kW (192 CV) @ 6000 rpm 245 Nm @ 4700 rpm 6500 rpm 05/1990
M50B25TU 2,5 l (2494 cm3) 84,0 mm × 75,0 mm 24 10,5:1 141 kW (192 CV) @ 5900 rpm 250 Nm @ 4200 rpm 6500 rpm 09/1992
S50B30/US 3,0 l (2990 cm3) 86,0 mm × 85,8 mm 24 10,5:1 179 kW (243 CV) @ 6000 rpm 305 Nm @ 4250 rpm 6500 rpm 1994
S50B30/EU 3,0 l (2990 cm3) 86,0 mm × 85,8 mm 24 10,8:1 210 kW (286 CV) @ 7000 rpm 320 Nm @ 3600 rpm 7280 rpm 09/1992
S50B30GT 3,0 l (2990 cm3) 86,0 mm × 85,8 mm 24 10,8:1 217 kW (295 CV) @ 7100 rpm 323 Nm @ 3900 rpm 7280 rpm 12/1994
S50B32/EU 3,2 l (3201 cm3) 86,4 mm × 91,0 mm 24 11,3:1 236 kW (321 CV) @ 7400 rpm 350 Nm @ 3250 rpm 7600 rpm 09/1995

Aplicaciones[editar]

M50B20
M50B20TU
M50B25
M50B25TU
S50B30
S50B30/US
S50B30GT
S50B32