BMW Motorrad Antriebssysteme: Eine Erläuterung

BMW Motorräder zeichnen sich von jeher durch die Verbindung von Motor und Fahrwerk aus. Im Folgenden werden die verschiedenen Antriebssysteme und Motortechnologien von BMW Motorrad näher betrachtet.

Antriebssysteme im Überblick

BMW Motorrad setzt auf verschiedene Antriebskonzepte, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile bieten:

  • Kette: Eine preiswerte Antriebsart, die schnell gewechselt werden kann und ein geringes Gewicht aufweist. Allerdings erfordert sie häufige Kontrolle und viel Pflege und verschmutzt das Motorrad. Typische Vertreter sind Sportler, Allrounder, Enduros, Chopper und Cruiser.
  • Kardanwelle: Ein langlebiges und äußerst wartungsfreundliches Antriebskonzept, bei dem die Kraft über eine Gelenkwelle zum Hinterrad übertragen wird. Ein Nachteil ist das hohe Gewicht und die aufwendige Konstruktion. Klassischer Anbieter von Kardanbikes ist die Marke BMW. Auch Moto Guzzi schwört auf den Antrieb per Gelenkwelle.
  • Zahnriemen: Eine Alternative zum Kettenantrieb mit identischem Prinzip, jedoch mit anderen Werkstoffen. Vorteil gegenüber der Kette ist der geringe Wartungsaufwand. Besonders die USA-Kultmarken Harley-Davidson und Buell schwören seit Langem auf den Zahnriemenantrieb.

Der Motor der S 1000 RR

Nach wie vor vertraut die S 1000 RR auf den wassergekühlten, lediglich 59,8 Kilogramm schweren Vierzylinder-Reihenmotor mit einer Spitzenleistung von 142 kW (193 PS) bei 13.000 min-1 und einer Höchstdrehzahl von 14.200 min-1. Bezüglich des Antriebs lautete das Hauptziel bei der Weiterentwicklung der neuen RR, die überragende Motorleistung mit weiter gesteigerter Fahrbarkeit zu kombinieren. Hierfür wurde im Motormanagement zunächst die Gasannahme neu appliziert.

Bislang waren für die vier Fahrmodi Rain, Sport, Race und Slick vier einzelne Kennlinien für die Gasannahme hinterlegt. Bei der neuen RR wurden diese auf zwei reduziert: eine Kennlinie für besonders weiche und sensible Gasannahme im Rain-Modus sowie eine zweite für immer gleich direktes und spontanes Ansprechverhalten in den Fahrmodi Sport, Race und Slick. Durch diese Maßnahme entfällt für den Fahrer bei häufigen Modi-Wechseln im Bereich Sport/Race/Slick die Notwendigkeit, sich immer wieder auf eine andere Charakteristik der Gasannahme einzustellen.

Mit dem Ziel einer besonders feinfühligen wie auch schnellen Regelung wurde die zur Bedienung der Drosselklappenanlage notwendige Kraft durch den Verbau einer Drosselklappenfeder mit geringerer Federrate reduziert. Es wurden drei neue Leistungskurven definiert: jeweils eine für den Rain- und den Sport-Modus sowie eine weitere für die Fahrmodi Race und Slick (im Gegensatz zu vorher, wo es eine für den Rain-Modus und eine zweite für die Modi Sport, Race und Slick gab). Im Rain-Modus verfügt die neue S 1000 RR jetzt über 120 kW (163 PS) und damit 8 kW (11 PS) mehr Leistung als bisher.

Im Sinne verbesserter Fahrbarkeit wurden auch die Drehmomentverläufe neu definiert. So verfügt die neue RR nun über drei unterschiedliche Drehmomentkurven (vorher zwei): ebenfalls jeweils eine für den Rain- und den Sport-Modus sowie eine weitere für die Fahrmodi Race und Slick. Alle vier Modi profitieren von dem harmonischeren, lineareren Drehmomentverlauf. Zudem bietet die neue S 1000 RR in allen vier Fahrmodi ein deutlich gesteigertes Drehmoment im Bereich zwischen 5.500 und 7.500 min-1. Besonders im Rain Mode ist die RR deutlich fahrbarer geworden.

Für den kompromisslos sportlichen Einsatz mit profilloser Bereifung auf der Rennstrecke wurde der Slick-Modus im Hinblick auf gesteigerte Performance neu ausgelegt. Hierfür wurde das Kennfeld für die Verbrennung in der Schubphase so geändert, dass nun keine permanente Schubabschaltung mehr vorliegt. Stattdessen wird die Verbrennung in der Schubphase so gesteuert, dass aus Bremsmoment und Motorschleppmoment ein optimiertes Verzögerungsmoment am Hinterrad resultiert.

Die komplett aus Edelstahl gefertigte Abgasanlage der S 1000 RR wurde im Bereich Katalysator/Vorrohre neu gestaltet. Die bisher in den Vorrohren befindlichen Katalysatorpatronen sind nun in den Vorschalldämpfer integriert. Im Zusammenspiel mit dem um 20 Prozent vergrößerten Querschnitt der Ansaugluftführung im Steuerkopfbereich, der modifizierten Airbox, geometrisch neu ausgelegten Ansaugtrichtern sowie angepasster Motorapplikation konnten die beschriebenen Drehmomentsteigerungen realisiert werden.

Dynamic Traction Control DTC und Race ABS

Als erster Serien-Supersportler der Welt kombinierte die S 1000 RR bei ihrer Vorstellung im Jahr 2009 das rennstreckentaugliche Antiblockiersystem Race ABS mit einer dynamischen Traktionskontrolle, der Dynamic Traction Control DTC. Die technische Implementierung dieser beiden Systeme gelang BMW Motorrad auf Anhieb so überzeugend, dass die Ausstattungsquote heute bei nahezu 100 Prozent liegt.

Bei der Dynamic Traction Control DTC handelt es sich um ein Assistenzsystem mit Schräglagenerkennung, das den Fahrer unterstützt und ihm ein Plus an Sicherheit bei Fahrbahnen mit reduziertem Reibwert bietet. Für die neue RR wurden Anpassungen an die neue Fahrlage und Geometrie sowie eine Optimierung der Wheelieerkennung vorgenommen. Nach einem Eingriff der Wheelieerkennung erfolgt die Öffnung der Drosselklappen nun deutlich sanfter.

Die neue Applikation der DTC ist an die Rennapplikation des BMW Race Power Kits angelehnt und sorgt für eine bessere Transparenz bei sehr sportlichen Fahrmanövern auf der Rennstrecke.

Der Boxermotor der R 1200 R

Der Boxermotor der neuen R 1200 R entspricht dem DOHC-Triebwerk, wie es bereits in der R 1200 GS, R 1200 GS Adventure sowie in der R 1200 RT und der neuen R 1200 RS zum Einsatz kommt. Das Drehmoment liegt über dem gesamten Drehzahlbereich deutlich über dem des Vorgänger-Triebwerks, und auch der Drehmomentverlauf konnte harmonischer gestaltet werden. Über den gesamten nutzbaren Drehzahlbereich stehen mehr als 100 Nm zur Verfügung.

Dank geänderter Airbox und neuem Endschalldämpfer verfügt die R 1200 R im unteren Drehzahlbereich auch gegenüber R 1200 GS, GS Adventure und RT über leichte Drehmomentvorteile. Als Resultat konnten das Durchzugsvermögen und die Spurtstärke im Vergleich zum Vorgängermodell in allen Drehzahlbereichen verbessert und die für einen dynamischen Boxer-Roadster wichtige Souveränität des Antriebs weiter erhöht werden.

Gegenüber dem Triebwerk des Vorgängermodells setzt der neue Motor mit 1.170 cm3 Hubraum zwar weiterhin auf Luft-/Flüssigkeitskühlung, jedoch wurde das bisherige Kühlmedium Öl durch eine Wasser-Glykol-Mischung ersetzt. Die höhere Wärmeaufnahmefähigkeit von Wasser sorgt für eine effizientere Wärmeabfuhr und damit für noch höhere thermische Stabilität. Für eine optimale Füllung erfolgt die Durchströmung der Zylinderköpfe in vertikaler Richtung, und im Gegensatz zum Vorgängermodell sind das Sechsganggetriebe sowie eine Ölbadkupplung mit Anti-Hopping-Funktion und geringen Bedienkräften in das Motorgehäuse integriert.

Die umfassend optimierte Antriebskultur spiegelt sich bei der neuen BMW R 1200 R auch in einer noch feinfühligeren Gasannahme wider. Ein reduzierter Betätigungswinkel sowie geringere Rückstellkräfte des Gasdrehgriffs steigern den Fahrkomfort weiter.

Fahrmodi und Dynamische Traktionskontrolle DTC

Zur optimalen Anpassung an die individuellen Bedürfnisse des Fahrers und den jeweiligen Einsatzzweck bietet die neue R 1200 R bereits im Serienumfang zwei Fahrmodi. Für Fahrsicherheit durch Traktion sorgt dabei die ebenfalls serienmäßige Automatische Stabilitätskontrolle ASC (Automatic Stability Control). Im „Rain“-Modus lässt sich das Motorrad auf Straßenverhältnisse mit niedrigen Reibwerten einstellen.

Als Sonderausstattung ab Werk kann die neue R 1200 R mit der Option „Fahrmodi Pro“ ausgerüstet werden, welche die beiden zusätzlichen Fahrmodi „Dynamic“ und „User“ beinhaltet. Weiterer Bestandteil von „Fahrmodi Pro“ ist die Dynamische Traktionskontrolle DTC (Dynamic Traction Control), die an die Stelle der ASC tritt.

Im „Dynamic“-Modus lässt sich das sportliche Gesicht der neuen BMW R 1200 R entdecken. Im Fahrmodus „User“ hat der Fahrer die Möglichkeit, die R 1200 R nicht nur im Hinblick auf die Gasannahme frei zu konfigurieren. Vielmehr ist es in diesem Fahrmodus möglich, auch die Regelcharakteristik der Dynamischen Traktionskontrolle DTC (Dynamic Traction Control) nach eigenen Wünschen und Bedürfnissen einzustellen.

Schaltassistent Pro

Gegenüber den bisherigen Schaltassistenten bietet der neue Schaltassistent Pro in der neuen R 1200 R einen erweiterten Funktionsumfang. Er ermöglicht das Hoch- und Zurückschalten ohne Kupplungs- oder Drosselklappenbetätigung in den fahrrelevanten Last- und Drehzahlbereichen, was dem Fahrer nicht nur mehr Komfort, sondern auch ein Plus an Dynamik beschert. Der überwiegende Teil der Schaltvorgänge kann mittels des Schaltassistenten ausgeführt werden.

Beim Beschleunigen muss die Drosselklappe für Schaltvorgänge nicht mehr geschlossen werden, und der Vortrieb erfolgt nahezu ohne Zugkraftunterbrechung. Beim Verzögern und Zurückschalten (Drosselklappe geschlossen) wird per Zwischengas automatisch eine Drehzahlanpassung vorgenommen. Das Einlegen der Gänge erfolgt wie gewohnt über den Fußschalthebel.

Die Schaltzeit wird gegenüber einem Schaltvorgang mit Kupplungsbetätigung deutlich reduziert. Technisch erkennt ein Sensor an der Getriebeschaltwelle den Schaltwunsch des Fahrers und leitet die Schaltunterstützung ein. Durch eine gezielte Erhöhung oder Reduzierung des Motormoments werden dann die Last aus dem Antriebsstrang genommen und die Wellendrehzahlen synchronisiert, so dass die Schaltklauen des nächsten Gangradpaares wie beim Schalten mit Kupplungseinsatz ineinander greifen können.

Der Motor der F 650 GS

Der GS-Motor ist mit einem modifizierten Kupplungsdeckel versehen, der im Fußrastenbereich mehr Freiraum und mehr Platz für einen neuen Ölmessstab sowie eine geänderte Kupplungsausrückwelle schafft. Schließlich wurden das Wasserpumpengehäuse und die Kühlschlauch-Anschlüsse an die neue Einbaulage des Motors angepasst. Nebeneffekt der Modifikationen: Der Motor ist ein Kilogramm leichter als das Aggregat der S/ST-Baureihe.

Einzigartiger Massenausgleich

Die Massenkräfte werden durch eine im Serien-Motorenbau einzigartige Ausgleichsmechanik getilgt. Statt über konventionelle Gegengewichtswellen erfolgt der Ausgleich der oszillierenden Massenkräfte durch ein mittig auf der Kurbelwelle geführtes Gelenksystem mit definiert angeordneten Gegengewichtsmassen: Ein zu den Hubzapfen um 180° versetzter Exzenter auf der Kurbelwelle trägt ein so genanntes Ausgleichspleuel. Dieses Pleuel ist an eine annähernd waagerecht angeordnete Ausgleichsschwinge angelenkt.

Schmiersystem

Der Ölkreislauf weist ebenfalls raffinierte Details auf. Um Panschverluste zu verhindern, wurde eine Semi-Trockensumpfschmierung konzipiert, die ohne separaten Motoröltank arbeitet. Aus den Hauptlagern austretender Schmierstoff sammelt sich in einem Schacht, in dem auch das Ausgleichssystem angeordnet ist und der zur eigentlichen Ölwanne hin abgedichtet ist. Motoröl in diesem Bereich wird ständig von einer Ölpumpe abgesaugt und in das Getriebegehäuse gefördert, bevor es von dort über Durchbrüche im Kurbelgehäuse drucklos in die Ölwanne läuft. Aus diesem Reservoir versorgt die Öldruckpumpe den Schmierölkreislauf.

Gemischaufbereitung

Weitere BMW typische Merkmale zeigt die Gemischaufbereitung, die über eine Saugrohreinspritzung mit BMS-KP-Motorsteuerung und zwei 46 Millimeter große Drosselklappen erfolgt. Die Einspritzmenge wird von der speziell abgestimmten Motorsteuerung nicht nur über die Einspritzdauer, sondern auch über den Druck bestimmt, den die Benzinpumpe je nach Leistungsanforderung bereitstellt. Das Kraftstoffsystem arbeitet ohne Rücklauf und fördert lediglich die Menge, die der Motor tatsächlich benötigt.

Zur Bemessung der zugeführten Kraftstoffmenge wird neben den bekannten Parametern wie Last, Drehzahl und Temperatur auch der Restsauerstoffgehalt im Abgas herangezogen. Die entsprechenden Informationen liefert eine an der Krümmerzusammenführung posItionierte Lambdasonde.

Abgasanlage

Die völlig neue, gewichtsoptimierte Abgasanlage besteht komplett aus Edelstahl und bringt nur 8,5 Kilogramm auf die Waage. Die Kopplung der einwandigen Krümmeranlage mit dem Schalldämpfer erfolgt über eine Steckverbindung mit Spannfedern. Der Anbau eines Slip-on-Schalldämpfers ist daher einfach und kostengünstig möglich, zumal der Katalysator in die Krümmerrohre integriert ist.

Der serienmäßige Endschalldämpfer ist als Zweikammerdämpfer in kombinierter Absorptions-/Reflexionsbauweise ausgeführt, bietet ein gasdurchströmtes Volumen von 8 Litern und ist auf der linken Fahrzeugseite halbhoch montiert.

Schon im Drehzahlkeller dreht der mit einem Bohrung-Hubverhältnis von 82,0 zu 75,6 Millimeter nicht sonderlich kurzhubig ausgelegte Vierventiler schnell hoch und setzt im breiten Bereich zwischen 4 000 und 7500 min-1 gut 90 Prozent des Drehmoment-Maximums frei. Zwischen 5000 und 8000 min-1 überzeugt der Motor durch eine dynamische Kraftentfaltung, die von einem einzigartigen Sound begleitet wird.

In Kombination mit dem geringen Gesamtgewicht und dem eng gestuften Sechsgang-Getriebe gelingt der Spurt von 0-100 km/h in rund 4 Sekunden, das Spitzentempo beträgt über 200 km/h. In dieser Disziplin steht die F 650 GS dem Schwestermodell kaum nach.

Hinterradantrieb über robuste O-Ring-Kette

Da geländetaugliche Motorräder häufig abseits befestigter Straßen eingesetzt werden, benötigen sie einen schmutzunempfindlichen Sekundärantrieb. Beide GS-Modelle verfügen daher über eine O-Ring-Kette mit einer Teilung von 5/8 x 5/16. Eine Kettengleitschiene schützt die Aluminium-Schwinge vor Beschädigung. Vier asymmetrische Antriebsdämpfer sorgen für eine Wegdämpfung des Kettenradträgers, der durch ein Rillenkugellager exakt auf der Steckachse geführt wird.

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