Hochleistungs-Vierzylinder-Reihenmotor für maximale Performance.

Der komplett neu entwickelte Vierzylinder-Reihenmotor der S 1000 RR verfügt über einen Hubraum von 999 cm3, der sich aus 80 mm Bohrung und 49,7 mm Hub errechnet. Sein besonders kurzhubiges Bohrung-Hub-Verhältnis von 0,621 stellt die Basis für ein absolutes Hochleistungstriebwerk mit höchster Performance dar.

Seine Nennleistung beträgt 142 kW (193 PS) bei 13.000 min–1, und das maximale Drehmoment von 112 Nm wird bei 9.750 min–1 erreicht. Damit setzt der Motor der S 1000 RR neue Bestwerte im Segment der supersportlichen 1000er-Klasse.

Ein Maximum an Fahrdynamik und sportlicher Charakteristik, verbunden mit einem Höchstmaß an Fahrbarkeit sowie kompakte Abmessungen und geringstmögliches Gewicht lauteten die primären Entwicklungsziele beim neuen Antrieb. Mit einem Motorgewicht von nur 59,8 kg stellt der Motor der S 1000 RR den leichtesten 1000er-Vierzylindermotor im Wettbewerb dar. Wie alle Antriebe von BMW Motorrädern baut auch der Motor der S 1000 RR auf einen durchdachten Gesamtentwurf sowie die raumsparende Anordnung aller Nebenaggregate und des integrierten, klauengeschalteten Sechsganggetriebes.

BMW Motorrad S 1000 RR, Schnittmotor

Unter der Maßgabe, einen reinrassigen Supersportler-Antrieb zu schaffen, entstand ein besonders kompakter Motor mit idealer Massenkonzentration um den Gesamtschwerpunkt des Motorrads. Die Baubreite in Kurbelwellenhöhe beträgt trotz der großen Zylinderbohrung von 80 mm lediglich 463 mm. Mit 558 mm fällt zudem die Bauhöhe sehr gering aus.

Das perfekte Zusammenspiel technischer Lösungen und die optimale Integration von Motor und Fahrwerk zeichnen BMW Motorräder von jeher aus. Bei der S 1000 RR wurden diese Prämissen gezielt auf die Entwicklung eines Supersportlers mit dem Anspruch maximaler Performance und höchster Fahrdynamik angewandt.

Die Zylinderhochachse des S 1000 RR Motors ist um 32 Grad nach vorn geneigt. Hieraus resultieren ein optimaler Schwerpunkt sowie eine für Supersport-Motorräder unerlässliche, Vorderrad-orientierte Gewichtsverteilung für absolut präzises Fahrgefühl und höchstmögliche Transparenz, was die Rückmeldung der Frontpartie betrifft.

Auch der neue Vierzylinder-Reihenmotor der S 1000 RR wird in der über 85-jährigen Geschichte von BMW Motorrad und der mehr als 25-jährigen Historie der Vierzylindermotoren von BMW Motorrad einmal mehr dem traditionellen BMW Grundsatz gerecht, anspruchsvolle, eigenständige und dem gängigen Standard überlegene technische Lösungen anzubieten. Mit 80 mm größte Zylinderbohrung im Wettbewerbsumfeld. Die Kurbelwelle des S 1000 RR Motors ist einteilig aus Vergütungsstahl geschmiedet, gleitgelagert und besitzt die traditionelle Kröpfung von 180 Grad für gleichmäßige Zündabstände. Die Durchmesser der Haupt- und Pleuellagerzapfen betragen jeweils 34 mm.

Die gleitgelagerten Pleuel sind als besonders leichte Schmiedeteile aus Vergütungsstahl ausgeführt. Mit einer Länge von 103 mm ermöglichen sie eine geringe, schwerpunktgünstige und raumsparende Bauhöhe des Triebwerks bei vertretbaren Seitenkräften auf die Kolben sowie dennoch ruhigem Motorlauf. Sie wiegen mit Gleitlagern lediglich 334 g. Das obere Pleuelauge ist ohne Lagerbuchse ausgeführt und misst 17 mm im Durchmesser. Zwei im Winkel von 45 Grad zur Pleuelhochachse angebrachte Schmierbohrungen im oberen Pleuelauge stellen die Ölversorgung der Kolbenbolzenlagerung sicher.

Die Horizontalteilung der Pleuel erfolgt mit der bewährten Crack-Technik („cracken“ = brechen), bei der das große Pleuelauge durch eine hydraulisch aufgebrachte, schlagartige Zugkraft gezielt in der Mittenebene „durchgebrochen“ wird. Diese Bruchstelle ermöglicht eine extrem passgenaue Montage ohne weitere Zentrierung.

In den mit einer Nikasil-Beschichtung versehenen Zylinderlaufbahnen arbeiten 80 mm durchmessende, geschmiedete Leichtbaukastenkolben mit sehr kurzem Kolbenhemd. Sie sind mit zwei hinsichtlich der Reibleistung optimierten, schmalen Kolbenringen sowie einem dreiteiligen Ölabstreifring bestückt.

BMW Motorrad S 1000 RR, Ventilsteuerung

Die flache Gestaltung von Brennraum, Kolbenboden und Ventiltaschen unterstützt einen thermodynamisch günstigen Verbrennungsablauf und ermöglicht eine gewichtsoptimierte Kolbenbodenkontur. Das Kolbengewicht beträgt komplett mit Bolzen und Ringen nur 253 g. Zur Wärmeabfuhr werden die thermisch hoch belasteten Kolbenböden über Ölspritzdüsen im Kurbelgehäuse gezielt gekühlt. Dies stellt den zuverlässigen Betrieb auch unter Extrembedingungen sicher und erhöht ihre Lebensdauer.

Ultrakompakte und hochsteife Zylinder-Kurbelgehäuse-Einheit.

Das in Höhe der Kurbelwellenmitte horizontal zweigeteilte Zylinder-Kurbelgehäuse besteht aus hochfesten Aluminiumlegierungen. Dabei bildet das kompakte Oberteil aus Kokillenguss einen hochsteifen Verbund aus den vier Zylindern und dem oberen Lagerstuhl für die Kurbelwelle. Außerdem nimmt die obere Gehäusehälfte das leichte und kompakte Sechsganggetriebe auf.

Der Zylinderblock mit dem Wassermantel ist für ein Höchstmaß an Steifigkeit als so genannte Closed-Deck-Konstruktion ausgeführt, und die Zylinderlaufbahnen sind mit einer verschleißfesten, reibungsarmen Nikasil-Beschichtung versehen. Das ebenfalls im Kokillengussverfahren gefertigte Unterteil bildet das Gegenstück für die Hauptlagerung der Kurbelwelle sowie die Lagerung der Getriebeausgangswelle.

Zylinderkopf und Schlepphebel-Ventiltrieb nach BMW Formel 1 Vorbild.

Ganz wesentlich werden Leistungsvermögen, Leistungscharakteristik, Verbrennungsgüte und auch der Kraftstoffverbrauch von Zylinderkopf und Ventiltrieb bestimmt. Das Design des Vierventil-Zylinderkopfs der S 1000 RR wurde auf ideale Kanalgeometrie, Kompaktheit, optimale Thermodynamik und effizienten Wärmehaushalt hin entwickelt. Aus dem engen Ventilwinkel ergeben sich ideal gerade Einlasskanäle sowie ein kompakter Brennraum für hohe Verdichtung und optimalen Wirkungsgrad.

 Schlepphebel (links BMW S 1000 RR, rechts BMW K 1300 S)

Im Hinblick auf beste Leistungsausbeute und höchste Drehzahlfestigkeit bei Erfüllung der Kriterien Steifigkeit, minimale bewegte Massen und optimale Zeitquerschnitte an den Ventilen verfügt die S 1000 RR über eine Schlepphebelsteuerung mit zwei oben liegenden Nockenwellen. Sie bietet die perfekte Kombination aus höchster Steifigkeit und minimalem Gewicht der bewegten Ventiltriebbauteile bei zugleich sehr kompaktem Zylinderkopfdesign, insbesondere geringer Bauhöhe. Der Ventilspielausgleich erfolgt über sehr kleine und leichte Einstellplättchen, die in den Federtellern geführt sind. Auf der Einlassseite sind die Federteller aus leichtem Aluminiumfaserwerkstoff gefertigt.

Die bewegten Massen der Schlepphebelsteuerung der S 1000 RR sind um rund 50 % geringer als bei einer vergleichbaren Tassenstößellösung. Die geringen oszillierenden Massen ermöglichen eine hohe Ventilbeschleunigung für füllige Nockenprofi le und hohe freie Ventilquerschnitte. Diesem Anspruch entsprechend sind die bei der S 1000 RR verwendeten Schlepphebel extrem klein und leicht ausgeführt. Eine weitere Besonderheit des Zylinderkopfdesigns betrifft die Anordnung der Schlepphebelachsen: Sowohl die Einlass- als auch die Auslassschlepphebel weisen in Fahrtrichtung nach hinten. Dies ermöglicht einen noch schlankeren Zylinderkopf als bei der üblichen Anordnung mit jeweils außen liegenden Lagerachsen.

Enger Ventilwinkel und leichte Titanventile.

Der Ventilwinkel beträgt einlassseitig 11,2 Grad und auslassseitig 13,3 Grad. Die beiden direkt über den Ventilen angeordneten Nockenwellen aus Vergütungsstahl werden mittels Zahnkette von einem über der Kurbelwelle liegenden Vorgelege aus angetrieben. Durch das Zwischenrad konnte die Zahnkette für den Antrieb der Nockenwellen kürzer ausfallen, was sich in erhöhter Präzision der Steuerzeiten sowie in einer Verringerung der Motorbaubreite auf Höhe der Kurbelwelle niederschlägt. Durch die Übersetzung im Vorgelege wurde es zudem möglich, die beiden Antriebsräder der Nockenwellen sehr klein zu halten, was sich in einem sehr kompakten Gesamtlayout des Zylinderkopfs widerspiegelt. Optimierte Ventilfedern sowie ein reibungsarmer hydraulischer Spannmechanismus tragen einer Minimierung der Schleppleistung und damit einer weiteren Steigerung der Performance Rechnung.

BMW Motorrad S 1000 RR, Ventile

Die beiden aus leichtem Titan gefertigten Ein- und Auslassventile werden über sehr kleine und leichte Einzelschlepphebel betätigt. Das geometrische Gesamtlayout des Zylinderkopfs lässt die ideale Übersetzung von etwa 1:1 für die Schlepphebel zu, sodass diese nur minimalen Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind. Dadurch konnten die Hebel filigran und leicht gestaltet werden. Der Einsatz dieser extrem kleinen und leichten Schlepphebel eröffnet den Technikern sehr große Freiheitsgrade bei der Festlegung der Ventilerhebungskurven und damit bei der Wahl der bestmöglichen Leistungscharakteristik, sowohl für den Betrieb auf der Straße als auch auf der Rennstrecke.

Größter Ventiltellerdurchmesser in diesem Segment.

Die für das Serienmotorrad festgelegte Drehzahlgrenze liegt bei 14.200 min–1, die rein mechanische Drehzahlverträglichkeit indes noch weit darüber. Aufgrund der großen Zylinderbohrung von 80 mm war es möglich, die größtmöglichen und damit leistungsfreundlichsten Ventiltellerdurchmesser unterzubringen. Die Tellerdurchmesser der Ventile betragen einlassseitig 33,5 mm, auslassseitig 27,2 mm und stellen im Sinne größtmöglicher Füllung neue Höchstwerte im supersportlichen 1000er-Segment dar. Die Durchmesser der Ventilschäfte betragen 5 mm. Die Einlasskanäle sind im Übergangsbereich zum Ventilsitzring asymmetrisch bearbeitet, um die Strömung zu verbessern und somit die Füllung für mehr Leistung bei hohen Drehzahlen zu optimieren.

Die flache Brennraumform garantiert eine sehr hohe geometrische Verdichtung bei einem thermodynamisch günstigen, weitgehend eben gestalteten Kolbenboden. Mit dem Verdichtungsverhältnis von 13:1 rangiert der S 1000 RR Motor an der Spitze der Serien-Ottomotoren und bietet einen idealen Verbrennungsablauf für optimale Leistungsausbeute und besten Wirkungsgrad.

Bewährte und kompakte Nasssumpfschmierung.

Beim Schmiersystem setzt die S 1000 RR auf die in diesem Segment bewährte Nasssumpfschmierung mit einer Eaton-Ölpumpe. Anstatt eines Wärmetauschers wird zur Ölkühlung ein separater Ölkühler verwendet, der sich strömungsgünstig unterhalb des Wasserkühlers in das Verkleidungsunterteil integriert. Der Einsatz eines Ölkühlers verhindert die unerwünschte zusätzliche thermische Beaufschlagung des Kühlmittels und ermöglicht so den Einsatz eines kleineren und leichteren Wasserkühlers und damit auch eine Reduzierung der Kühlmittelmenge.

BMW Motorrad S 1000 RR, Motor mit Ölpumpe

Die Ölstandskontrolle erfolgt praxisgerecht auf einfache Weise über ein Schauglas auf der linken Motorseite unterhalb des Generatordeckels. Die Motorölmenge beträgt 3,9 l inklusive Filter.

Perfektes Kühlkonzept für optimale Durchströmung, standfeste Thermik und geringes Gewicht.

Für optimale thermische Ausgewogenheit des S 1000 RR Motors sorgt ein innovatives Kühlkonzept. Der Zylinderkopf wird vom Kühlmittel in Querrichtung durchströmt, und der Eintritt des heruntergekühlten Kühlmittels erfolgt rechts am Zylinderkopf an der heißeren Auslassseite. Genau dort, wo die größte thermische Beanspruchung auftritt, bewirkt die intensive Kühlung am Zylinderkopf also eine schnelle Wärmeabfuhr und damit besten Temperaturausgleich für optimale Leistung.

Die an der rechten Motorseite angeflanschte Wasserpumpe wird, wie auch die Ölpumpe, via Einfachrollenkette von der Getriebeeingangswelle aus angetrieben. Die Menge des Kühlmittels (50 % Wasser, 50 % Glysantin) beträgt lediglich 2,9 l. Der Wasserkühler ist trapezförmig sowie gebogen und sowohl schwerpunkt- als auch strömungsgünstig vor dem Motor unterhalb des Lenkkopfs platziert. Dank seines hohen Wirkungsgrades sowie aufwändiger Windkanalversuche zur aerodynamischen Optimierung von Verkleidung und Durchströmung genügt eine vergleichsweise kleine Fläche von nur 955 cm² für eine betriebssichere Wärmeabfuhr unter allen Bedingungen. Im Bereich der Luftführung zum Wasserkühler entwickelte BMW Motorrad ein patentiertes Luftführungskonzept, das höchste Effi zienz bei der Wärmeabfuhr sicherstellt. Damit korrespondiert ein aufwändig berechnetes und im Windkanal entwickeltes Aerodynamikkonzept für eine optimale Abluftführung aus der Verkleidung.

Zur effektiven Kühlung der Ölwanne sowie der Krümmerrohre wurde der Motorspoiler mit einer aerodynamisch ausgeklügelten Luftführung versehen.

Leichte und kompakt platzierte Nebenaggregate.

Geringe Baubreite, kompakte und vor allem leichte Bauweise standen auch bei der Anordnung der elektrischen Nebenaggregate und deren Antrieben im Vordergrund. So sitzt der mit einem Permanentmagneten ausgerüstete Drehstromgenerator auf dem linken Kurbelwellenstumpf. Er leistet 434 W bei 6.000 min–1 und ist auf eine Maximaldrehzahl von 16.000 min–1 ausgelegt.

Der in der oberen Motorgehäusehälfte links hinter den Zylindern angeordnete Vorgelege-Anlasser leistet 800 W und wiegt 1.050 g. Er ist über einen Freilauf gekoppelt und wirkt im Verhältnis 1:24,61 untersetzt auf die als Stirnrad ausgebildete linke äußere Kurbelwange. Aus Gründen der Gewichtsreduzierung ist der linke Seitendeckel für Generator und Anlasser aus leichtem Magnesium gefertigt.

Mehrscheiben-Anti-Hopping-Ölbadkupplung, Sechsganggetriebe und HP Schaltassistent (Sonderaustattung).

Das Drehmoment wird von der Kurbelwelle über einen gerade verzahnten Primärtrieb im Verhältnis 1:1,652 auf die Anti-Hopping-Nasskupplung mit zehn Reibscheiben (Durchmesser 132,4 mm) übertragen. Mit dem so genannten Anti-Hopping-Prinzip trägt BMW Motorrad den besonderen Erfordernissen des supersportlichen Einsatzes, insbesondere auch dem Betrieb auf der Rennstrecke, Rechnung. Dabei wird das Bremsmoment des Motors im Schiebebetrieb von der Kupplung nur noch bedingt ans Hinterrad weitergeleitet. Dies verhindert beim starken Anbremsen und gleichzeitigem Herunterschalten, dass das aufgrund der dynamischen Radlastverteilung stark entlastete Hinterrad kurzzeitig blockiert und stempelt. Das Motorrad bleibt so auch in der Bremsphase fahrstabil und sicher beherrschbar. Die Trennung der Kupplung im Schiebebetrieb geschieht mechanisch über einen Rampenmechanismus. Die Betätigung der Kupplung erfolgt am Handhebel mit einer maximalen Handkraft von 80 N.

BMW Motorrad S 1000 RR, Motor mit Getriebe

Via Seilzug wird die Betätigungskraft zum Ausrückhebel an der linken Motorseite und von dort über eine Druckstange zur Kupplungsdruckplatte übertragen. Im Vergleich zu einer hydraulischen Kupplungsbetätigung konnte so auch hier wertvolles Gewicht eingespart werden. Dem Streben des Entwicklungsteams nach geringstmöglichem Gewicht trägt auch der Kupplungsdeckel aus leichtem Magnesium Rechnung.

Das klauengeschaltete Sechsganggetriebe ist sehr kompakt und leicht ausgeführt. Das Schalten der Übersetzungsstufen erfolgt mittels einer leichten, gebauten Stahlschaltwalze und Schaltgabeln mit 3-Punkt-Aufl age. Für eine möglichst kompakte und kurze Bauweise im Sinne optimaler Massenkonzentration sind Primär- und Sekundärwelle raumsparend übereinander angeordnet.

Die daraus resultierende geringe Gesamtlänge des Motors ermöglicht zudem den Einsatz einer langen Hinterradschwinge für bestes Traktionsverhalten. Die zur Gewichtsreduzierung hohl ausgeführte Schaltwalze ist wälzgelagert. Die Schaltgabeln bestehen aus Stahl und werden durch Drucköl geschmiert. Die Zahnräder sind geradverzahnt, und für bestmögliche Verrastung der Gänge sind deren Klauen und Taschen hinterschnitten. Die Kraftübertragung zum Hinterrad erfolgt linksseitig mittels O-Ring-Rollenkette in 525er-Ausführung. Bei der S 1000 RR hat der Fahrer die Möglichkeit, mit dem optional als Sonderausstattung verfügbaren und erstmals bei der HP2 Sport eingeführten HP Schaltassistenten ohne Betätigung der Kupplung und damit nahezu ohne Zugkraftunterbrechung hochzuschalten. Dabei werden für den Schaltvorgang für Sekundenbruchteile die Zündung sowie die Kraftstoffzufuhr unterbrochen. Auf diese Weise lassen sich beim Beschleunigen wertvolle Sekundenbruchteile gewinnen. Der HP Schaltassistent ist mit der als Sonderzubehör lieferbaren Sportfußrastenanlage kombinierbar.

Motorsteuerung mit zylinderselektiver Klopfregelung für höchste Performance.

Die S 1000 RR verfügt über die fortschrittlichste digitale Motorsteuerung, die es derzeit für Motorräder gibt. Die Software der so genannten BMS-KP (BMW Motorsteuerung mit Klopfregelung) ist eine Eigenentwicklung speziell für Motorräder. Vollsequenzielle, zylinderselektive Einspritzung, integrierte Klopfregelung, sehr schnelle Verarbeitung umfangreicher Sensorsignale durch modernste Mikroelektronik, kompaktes Layout, geringes Gewicht und Eigendiagnose sind ihre wichtigsten Kennzeichen. Den supersportlichen Bedürfnissen entsprechend, wurde sie für die S 1000 RR mit einem schnelleren Rechnerkern versehen, weiterentwickelt und komplett neu adaptiert.

Das momentenbasierte Motormanagement berücksichtigt eine Vielzahl von Einflussgrößen. So ermöglicht es eine gezielte Drehmomentabgabe und eine feinfühlige Anpassung des Motorbetriebs an unterschiedlichste Randbedingungen. Die Grundlage der Steuerung stellt die angesaugte Luftmenge dar, die indirekt über den Drosselklappenwinkel und die Motordrehzahl bestimmt wird. Aus zusätzlichen Motor- und Umgebungsparametern (unter anderem Motortemperatur, Lufttemperatur, Umgebungsluftdruck) bildet die Motorsteuerung zusammen mit abgespeicherten Kennfeldern und hinterlegten Korrekturfunktionen individuell abgestimmte Werte für Einspritzmenge und Zündzeitpunkt.

Die Kraftstoffsorte ist mit Super bleifrei, also mindestens 95 Oktan vorgegeben. Eine zylinderselektive Klopfregelung ermöglicht es jedoch, bei der Verwendung von höheroktanigem Kraftstoff die Motor-Performance noch weiter zu steigern. Variable Ansauglängen für optimalen Drehmomentverlauf und höchste Spitzenleistung.