BMW N52, N55 und S55 VANOS-Versteller – Probleme mit Alu-Kettenrädern und Schrauben
Die BMW-Motoren N52, N55 und S55 unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Leistung, Aufladung und Einsatzbereich, verwenden jedoch denselben grundlegenden Steuertrieb und damit auch dieselben VANOS-Nockenwellenversteller.
Die Bauteile, die im weit verbreiteten Saugmotor N52 eingesetzt werden, finden wir daher auch in den deutlich leistungsstärkeren N55- und S55-Motoren, unter anderem im BMW M2, M3 und M4.
Leider teilen sie dadurch auch dieselben Schwachstellen.
BMW verwendet bei diesen Verstellern ein Aluminium-Kettenrad, das direkt mit der Steuerkette zusammenarbeitet. Wir haben die Härte der Zähne originaler Kettenräder gemessen – das Ergebnis liegt bei ungefähr 140 HB.
Hinzu kommen Aluminiumschrauben, die die Bauteile des VANOS-Verstellers zusammenhalten. Bei der späteren Ausführung können sich diese Schrauben lösen und sogar während des Motorbetriebs abreißen.
Das Problem war so ernst, dass BMW die offizielle Rückrufaktion 14V-176 durchführte.
Das komplette Problem und die konstruktiven Unterschiede zeigen wir auch ausführlich in unserem Video:
MEHENKER Video: VANOS-Versteller BMW N52, N55 und S55 – Schwachstellen der Originalkonstruktion und die MEHENKER-Lösung.
Wie funktioniert VANOS beim BMW N52, N55 und S55?
VANOS ist das BMW-System zur variablen Nockenwellenverstellung. Bei den hier beschriebenen Motoren werden sowohl die Einlass- als auch die Auslassnockenwelle verstellt – BMW bezeichnet dieses System als Doppel-VANOS.
Im Leerlauf befinden sich die Versteller grundsätzlich in ihren Ausgangspositionen. Erst bei veränderter Motorlast und Drehzahl verstellt das Motorsteuergerät die Nockenwellen entsprechend.
Der Einlassversteller ermöglicht eine Verstellung der Nockenwelle um etwa 35°, der Auslassversteller um ungefähr 27,5°.
Durch die variable Steuerung der Nockenwellen lassen sich Drehmomentverlauf, Elastizität, Kraftstoffverbrauch und Emissionsverhalten verbessern.
Der VANOS-Versteller selbst ist ein präzises hydraulisches Bauteil.
Motoröl wird über das VANOS-Magnetventil in die entsprechenden Kammern geleitet. Dadurch verdreht sich der innenliegende Rotor gegenüber dem äußeren, von der Steuerkette angetriebenen Teil.
Für eine einwandfreie Funktion sind deshalb gleichzeitig entscheidend:
-
korrekter Öldruck und ausreichender Ölstrom,
-
die innere Dichtheit des Verstellers,
-
intakte Dichtringe an den Nockenwellen,
-
einwandfrei arbeitende VANOS-Magnetventile,
-
sowie der mechanische Zustand des Verstellers.
Frühe VANOS-Versteller – schlechte Qualität der Gussteile
Die frühen Versionen dieser VANOS-Versteller haben mehrere deutlich erkennbare konstruktive Schwachstellen.
Bei den älteren Verstellern gehört die Qualität der Gussteile zu den größten Problemen.
Nach dem Zerlegen gebrauchter VANOS-Einheiten sehen wir häufig starken Verschleiß an den vorderen und hinteren Dicht- bzw. Gleitflächen.
Noch deutlicher ist das Problem am Rotor zu erkennen. Das Gussmaterial ist häufig stark porös und in Extremfällen finden wir sogar gerissene Rotoren.
Dabei handelt es sich nicht nur um ein optisches Problem.
Im VANOS-Versteller müssen die einzelnen Ölkammern zuverlässig voneinander getrennt bleiben. Verschleißen die Dichtflächen, steigt die interne Leckage.
Der Versteller benötigt dann immer mehr Ölstrom, um dieselbe Verstellbewegung auszuführen.
Dadurch kann er:
-
zu langsam reagieren,
-
die Sollposition nicht erreichen,
-
eine zunehmende Abweichung zwischen Soll- und Istwert der Nockenwellenposition verursachen,
-
VANOS- bzw. Nockenwellenverstellfehler auslösen.
Facelift-Ausführung – besser, aber weiterhin mit Aluminium-Kettenrad
Etwa ab 2009 führte BMW eine überarbeitete Version des Verstellers ein.
Sie lässt sich leicht an der charakteristischen Feder auf der Vorderseite erkennen, die von einer Kunststoffabdeckung verdeckt wird.
Die allgemeine Fertigungsqualität wurde verbessert.
Eine grundlegende Schwachstelle blieb jedoch bestehen.
Das Kettenrad besteht weiterhin aus Aluminium.
Genau dieses Kettenrad überträgt die Kräfte zwischen Steuerkette und Nockenwelle.
Wir haben die Härte der Zähne eines originalen Kettenrads gemessen.
Ergebnis: ungefähr 140 HB.
Für ein Kettenrad, das während der gesamten Motorlaufzeit direkt mit einer Steuerkette zusammenarbeitet, ist das kein beeindruckender Wert.
Mit zunehmender Laufleistung verschleißen die Zahnoberflächen. Wir sehen Materialabtrag, lokale Beschädigungen und Abplatzungen des Aluminiums.
Metallspäne im Ölfilter bedeuten nicht automatisch einen Lagerschaden
Metallische Partikel im Ölfilter müssen immer ernst genommen und ihre Ursache gefunden werden.
Bei BMW-Motoren fällt der erste Verdacht häufig auf Pleuel- oder Hauptlagerschalen.
Beim N52, N55 und S55 darf man jedoch die Aluminium-Kettenräder der VANOS-Versteller nicht außer Acht lassen.
Die Steuerkette läuft direkt auf den Aluminiumzähnen. Beginnen die Zahnoberflächen zu verschleißen und abzublättern, gelangt das Material in das Motoröl.
Von dort werden die Partikel mit dem Öl im gesamten Schmiersystem verteilt.
Metallspäne können unter anderem gelangen zu:
-
den Motorlagern,
-
der Ölpumpe,
-
den Ölkanälen,
-
den VANOS-Magnetventilen,
-
den Nockenwellenverstellern,
-
den Turboladern bei N55 und S55.
Wenn beim Ölwechsel metallische Partikel gefunden werden, sollte deshalb die Kontrolle der Zähne der VANOS-Kettenräder zu den ersten Diagnoseschritten gehören.
Aluminiumschrauben im VANOS – von BMW bestätigtes Problem
Das Kettenrad ist nicht die einzige Schwachstelle dieser Konstruktion.
Bei der späteren Ausführung werden außerdem Aluminiumschrauben verwendet, die den VANOS-Versteller zusammenhalten.
Entscheidend ist, dass es sich bei dieser späteren Version nicht um konische Schrauben handelt.
Mit der Zeit können sie sich lösen und während des Motorbetriebs schließlich abreißen.
Das ist bereits ein schwerwiegender Schaden.
Wenn sich der Versteller auseinanderarbeitet, entsteht eine massive interne Ölleckage und eine korrekte Nockenwellenverstellung ist nicht mehr möglich.
Reißt eine Schraube ab, können Bruchstücke zusätzlich in den Motor gelangen.
Dieses Problem ist keine Internet-Theorie und nicht lediglich ein Thema aus BMW-Foren.
BMW hat das Problem offiziell bestätigt und eine Rückrufaktion durchgeführt.
BMW Rückrufaktion 14V-176
Im Jahr 2014 führte BMW in den USA die folgende Rückrufaktion durch:
Recall Campaign 14V-176
Die technische Dokumentation trägt unter anderem die Nummern:
RCRIT-14V176-2716
RCRIT-14V176-8370
Betroffen waren bestimmte Fahrzeuge mit den Motoren N51, N52K und N52T.
Das bedeutet nicht, dass jeder N52, N55 oder S55 von genau dieser Rückrufaktion betroffen war. Die BMW-Unterlagen bestätigen jedoch eindeutig das Problem mit den Schrauben dieser VANOS-Konstruktion.
BMW legte eine genaue Reparaturprozedur fest.
Waren alle Schrauben noch fest und unbeschädigt, mussten sie einzeln ersetzt werden.
Es durfte niemals mehr als eine Schraube gleichzeitig entfernt werden, da ansonsten Ausrichtung und Dichtheit des VANOS-Verstellers beeinträchtigt werden konnten.
Die neuen Schrauben wurden angezogen mit:
6 Nm + 60°
Wurde jedoch auch nur eine gelockerte oder abgerissene Schraube festgestellt, schrieb BMW den Austausch des kompletten betroffenen VANOS-Verstellers vor.
War ein Schraubenkopf abgerissen, mussten die fehlenden Bruchstücke ebenfalls gefunden und aus dem Motor entfernt werden.
Das zeigt sehr deutlich, wie ernst das Problem war.
BMW behandelte eine lose VANOS-Schraube nicht als kleine Störung, die einfach wieder festgezogen werden konnte.
Vorfacelift- und Facelift-VANOS sind untereinander austauschbar
Bei der Reparatur muss noch ein weiterer wichtiger Punkt berücksichtigt werden.
Die ältere und die neuere Version der VANOS-Versteller können untereinander ausgetauscht werden.
Dabei muss jedoch das passende Impulsrad der Nockenwelle übernommen werden.
Die ältere Ausführung besitzt eine charakteristische lange „Nase“.
Die spätere Version ist nahezu flach.
Der Versteller selbst ist also austauschbar, muss jedoch mit dem richtigen Impulsrad kombiniert werden. Über dieses Signal erkennt das Motorsteuergerät die Position der Nockenwelle.
Zwei VANOS-Ölfilter im Zylinderkopf des BMW N52
Beim N52 gibt es noch ein weiteres Bauteil, das bei der Fehlersuche sehr häufig übersehen wird.
Im Zylinderkopf befinden sich zwei kleine Ölfilter für das VANOS-System. Sie sind in der Nähe des Steuerkettenspanners eingeschraubt.
Praktisch niemand wechselt diese Filter regelmäßig.
Nach vielen Betriebsjahren können sie stark verschmutzen und den Ölstrom einschränken.
Wird der Ölstrom begrenzt, erhält der Nockenwellenversteller nicht genügend Öl.
Ein mechanisch einwandfreier VANOS-Versteller kann dadurch:
-
zu langsam reagieren,
-
die Sollposition nicht erreichen,
-
Fehler der Nockenwellenverstellung erzeugen.
Deshalb sollte die Kontrolle der VANOS-Filter beim N52 zur Standarddiagnose gehören.
Bei höherer Laufleistung ist es sinnvoll, sie direkt zu ersetzen.
Unsere erste Lösung war die Überarbeitung der Originalversteller
Wir beschäftigen uns seit vielen Jahren mit diesen VANOS-Einheiten.
Anfangs überholte MEHENKER die originalen OEM-Versteller.
Ein wesentlicher Bestandteil dieser Reparatur war der Ersatz der serienmäßigen Aluminiumschrauben durch größere Stahlschrauben.
Damit wurde das Problem beseitigt, dass sich der Versteller während des Betriebs auseinanderarbeiten konnte.
Die zweite große Schwachstelle blieb jedoch bestehen:
das Aluminium-Kettenrad.
Zu diesem Zeitpunkt kamen wir zu dem Schluss, dass es keinen Sinn mehr hatte, das Originalteil immer weiter zu verbessern.
Wir mussten einen eigenen Nockenwellenversteller entwickeln.
Und was ist mit VANOS-Verstellern von FEBI, VAICO, HEPU oder Kolbenschmidt?
Natürlich gibt es auf dem Markt zahlreiche Ersatzteile.
VANOS-Versteller werden unter anderem von bzw. unter Marken wie HEPU, Kolbenschmidt, FEBI und VAICO angeboten.
Entscheidend ist jedoch: Dabei handelt es sich in erster Linie um Ersatzteile nach dem Prinzip der originalen BMW-Konstruktion.
Konstruktiv wird das Grundkonzept des Fahrzeugherstellers weitgehend übernommen.
Marke, Verpackung und Preis ändern sich – die grundlegenden Schwachstellen des ursprünglichen Konzepts werden dadurch jedoch nicht beseitigt.
Genau hier liegt der entscheidende Unterschied.
MEHENKER ist keine weitere Kopie des OEM-VANOS-Verstellers.
Wir kennen die Probleme des Originalteils genau. Deshalb ergab es für uns keinen Sinn, dieselben Schwachstellen erneut zu produzieren.
Stattdessen haben wir die für die Haltbarkeit entscheidenden Komponenten überarbeitet:
-
das Aluminium-Kettenrad wurde durch ein gehärtetes Stahlkettenrad ersetzt,
-
die Aluminiumschrauben wurden durch hochfeste konische Stahlschrauben ersetzt,
-
entscheidende Komponenten werden durch präzise CNC-Bearbeitung gefertigt,
-
jeder fertige Versteller wird mit heißem Motoröl geprüft.
Ein klassisches Ersatzteil ersetzt das OEM-Bauteil.
MEHENKER beseitigt die Schwachstellen der OEM-Konstruktion.
MEHENKER VANOS-Versteller – gehärteter Stahl statt Aluminium
Die wichtigste Änderung unserer Konstruktion betrifft das Kettenrad.
Das Originalteil besteht aus Aluminium.
Wir verwenden ein gehärtetes Stahlkettenrad.
Dadurch besitzt die Zahnoberfläche eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit bei der Zusammenarbeit mit der Steuerkette.
Wir wollten kein Teil herstellen, das lediglich genauso gut ist wie das Original.
Wir wollten das Problem des Aluminium-Kettenrads vollständig beseitigen.
Hochfeste konische Stahlschrauben
Die zweite grundlegende Änderung betrifft die Schrauben.
MEHENKER verwendet konische Stahlschrauben.
Der Konus sorgt nicht nur für die Klemmkraft zwischen den Bauteilen.
Er positioniert die Komponenten außerdem sehr präzise zueinander und erzeugt eine deutlich sicherere Verbindung.
Genau deshalb haben wir die originale Lösung mit geraden Aluminiumschrauben nicht übernommen.
OEM-Nummern der BMW VANOS-Versteller
Der MEHENKER-Satz ersetzt unter anderem die folgenden BMW-OEM-Nummern.
Einlass-VANOS:
-
11367583207
-
11367522288
-
11317545959
-
7583207
-
7522288
-
7545959
Auslass-VANOS:
-
11367583208
-
11367522290
-
7583208
-
7522290
Die Anwendung umfasst unter anderem folgende Motorbaureihen:
-
N51
-
N52
-
N55
-
S55
MEHENKER VANOS-Nockenwellenversteller BMW N51 / N52 / N55 / S55:
https://mehenker.com/de/bmw/409-nockenwellenverstellern-vanos-bmw-n51-n52-n55-s55-satz-5903796606867.html
Beim VANOS-Tausch die Nockenwellen-Dichtringe nicht vergessen
Auch der beste Nockenwellenversteller kann nicht korrekt arbeiten, wenn das Steueröl nicht mit ausreichendem Druck und ohne übermäßige Leckage zugeführt wird.
Die Ölkanäle werden durch Dichtringe an den Nockenwellen abgedichtet.
Die originalen BMW-Ringe bestehen aus PTFE.
Mit zunehmender Laufleistung verschleißen sie und die interne Ölleckage nimmt zu.
Dadurch kann selbst ein neuer und technisch einwandfreier VANOS-Versteller zu langsam reagieren oder Fehler der Nockenwellenverstellung verursachen.
Deshalb haben wir auch eigene Dichtringe entwickelt.
Sie bestehen aus einem speziellen blauen, selbstschmierenden Verbundwerkstoff, der für gleitende Anwendungen in ölgeschmierten Systemen entwickelt wurde.
Sie sind deutlich langlebiger als die originalen PTFE-Ringe.
Beim Austausch der VANOS-Versteller ist es deshalb sinnvoll, das System vollständig instand zu setzen und auch die Dichtringe zu erneuern.
MEHENKER Nockenwellen-Dichtringe BMW:
https://mehenker.com/de/bmw/44-pierscienie-walka-rozrzadu-bmw-n12-n42-n52--5903796606249.html
BMW S55 – den Crank Hub nicht vergessen
Wer am S55 arbeitet, sollte eine weitere bekannte Schwachstelle des Steuertriebs berücksichtigen: den Crank Hub bzw. die Kurbelwellennabe.
Verdreht sich die originale Nabe, kann sich die Steuerzeit zwischen Kurbel- und Nockenwelle verstellen.
MEHENKER hat eine eigene Konstruktion entwickelt, die die Verbindung mechanisch gegen Verdrehen sichert, ohne die Kurbelwelle bohren oder anderweitig bearbeiten zu müssen.
Unsere Lösung wurde auch in Fahrzeugen mit mehr als 1.000 PS getestet.
Wenn der Steuertrieb eines S55 ohnehin bereits demontiert ist, ist das der ideale Zeitpunkt, auch den Crank Hub dauerhaft abzusichern.
MEHENKER Crank Hub / Kurbelwellennabe BMW N55 / S55:
https://mehenker.com/de/bmw/337-bmw-n55-s55-nabe-fuer-kurbelwellen-5903796606645.html
Zusammenfassung
Die originalen VANOS-Nockenwellenversteller der BMW-Motoren N52, N55 und S55 haben mehrere konkrete Schwachstellen.
Erstens – das Aluminium-Kettenrad.
Die von uns gemessene Zahnhärte liegt bei ungefähr 140 HB. Mit zunehmender Laufleistung können die Zahnoberflächen verschleißen und Aluminiumspäne in das Schmiersystem gelangen.
Zweitens – die Qualität der Gussteile.
Besonders bei den frühen Versionen sehen wir starken Verschleiß der Dichtflächen und sehr poröse Rotoren.
Drittens – die Aluminiumschrauben.
Das Problem von sich lösenden und abbrechenden Schrauben wurde von BMW offiziell bestätigt und führte zur Rückrufaktion 14V-176.
Wichtig ist außerdem, dass viele klassische Ersatzteile auf dem Markt weiterhin dem grundlegenden OEM-Konstruktionsprinzip folgen.
MEHENKER ist einen anderen Weg gegangen.
Wir wollten keine weitere Kopie des BMW-Verstellers produzieren.
Deshalb verwenden wir:
-
ein gehärtetes Stahlkettenrad statt Aluminium,
-
hochfeste konische Stahlschrauben statt Aluminiumschrauben,
-
präzise CNC-bearbeitete Komponenten,
-
eine Prüfung jedes fertigen Verstellers mit heißem Motoröl.
Genau das unterscheidet MEHENKER von einem klassischen Ersatzteil.
Wir kopieren die Schwachstellen der Originalkonstruktion nicht. Wir beseitigen sie.
Wenn sich beim Ölwechsel eines BMW N52, N55 oder S55 Metallpartikel im Ölfilter befinden, dürfen sie nicht ignoriert werden. Gleichzeitig sollte man nicht automatisch davon ausgehen, dass die Lagerschalen die Ursache sind.
Kontrollieren Sie auch die Zähne der VANOS-Kettenräder.
Und wenn der Steuertrieb ohnehin bereits zerlegt ist, gibt es wenig Sinn darin, erneut eine Konstruktion mit Aluminium-Kettenrad einzubauen.
MEHENKER VANOS-Nockenwellenversteller BMW N51 / N52 / N55 / S55:
https://mehenker.com/de/bmw/409-nockenwellenverstellern-vanos-bmw-n51-n52-n55-s55-satz-5903796606867.html