Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung

25.02.2019  |  Text: Helmut Heusler  |   Bilder: Heusler, Werk
Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung Der neue BMW-Boxer mit Shift-Cam-Ventilsteuerung

Was es bisher schon gab
Mit dem firmeneigenen immensen Know-how in Hochleistungsventil­trieben wagte sich Honda in Japan bereits 1983 in der CBR 400 ans Thema. In ­Europa setzte man den variablen Ventiltrieb im Motorrad erst 2002 in der VFR 800 um. Ihr Motor hat zwei obenliegende Nockenwellen und sechzehn ­Ventile, die über Schlepphebel betätigt werden. Bis 7 000/min arbeitet der Motor als Zweiventiler. Darüber verbinden durch Federdruck herausgedrückte Koppel­stifte die Schlepphebel der Ventilbetätigung mit jeweils einem zweiten und schalten so je ein weiteres Ventil zu. Da sich die betätigten Ventile jeweils diagonal gegenüberstehen, erhält das angesaugte Gemisch im Zweiventilbetrieb einen starken Drall, um die Verbrennung möglichst vollständig ablaufen zu lassen.
Eine Steuerzeitenverstellung ähnlich dem Vanos-System von BMW mit hydraulisch verstellbarem Steuerkettenrad wurde 2007 erstmals bei der Kawasaki GTR 1400 eingesetzt. Hier wirkt es aber nur auf der Einlassseite. Als zusätzliche Maßnahme zum Benzinsparen hatte die Maschine einen schaltbaren ECO-Modus in der Motorsteuerung und einen lang übersetzten sechsten Gang. Mit dem gleichen Ziel und zur Verbesserung des Drehmomentverlaufs stellte Ducati 2015 seine Multistrada 1200 auf hydraulisch betätigte Nockenwellenversteller an Ein- und Auslassseite um und nannte das System DVT (Ducati Variable Valvetiming).

Mit dem neuen 1250er-Boxer baut BMW jetzt erstmals einen Motorradmotor mit zweistufigem Ventil­hub auf der Einlassseite. Das aufwendige Prinzip, das dem Audi-Valvelift-System oder dem Camtronic-System von Mercedes Benz ähnelt, soll den Drehmomentverlauf speziell bei ganz niedrigen Drehzahlen verbessern, Sprit sparen und den Boxer auf die 2020 anstehende Euro-5-Abgasnorm vorbereiten.

Ein Vergnügen der besonderen Art – Pässefahren mit dem ­neuen  1250er-Motor. Mit der abgesenkten Leerlaufdrehzahl und dem ­gesteigerten Durchzugsvermögen des neuen Boxers macht das noch mehr Freude als mit dem auch schon kräftigen R-1200-Antrieb

Der R-1250-Motor im Detail  
Zwar hat BMW am Wasserboxer auch den Hubraum um knapp sieben Prozent erhöht, die wahre Innovation aber steckt in den Zylinderköpfen. Hier haben die Münchner tief in die Technologiekiste gegriffen und den Motor noch alltagstauglicher und vor allem zukunftssicher gemacht. Der Schlüssel dazu liegt in einem zweistufig verstellbaren Ventiltrieb und der optimierten Motorabstimmung für den alltagsrelevanten Teillastbetrieb. Die erste Herausforderung für die Konstrukteure bestand darin, die komplexe Technik im vorhandenen Bauraum unterzubringen. Dazu muss beim Boxer der aufwendige Verstellmechanismus dem rechten UND dem linken Zylinder jeweils separat spendiert werden.

Kern des Shift-Cam-Systems ist die Einlassnockenwelle, die für jedes Einlassventil zwei Nocken trägt. Der große Nocken öffnet die Einlassventile elf Millimeter und ist für die hohen Lasten und Drehzahlen zuständig. Bei niedrigen Lasten und Drehzahlen wird auf den kleinen Hub umgeschaltet. Im Gegensatz zu bekannten Ventilhubumschaltungen, die den Hub an allen Ventilen in gleichem Maße verändern, öffnet der kleine Nocken ein Einlassventil vier Millimeter, das andere nur zwei. Auch die Öffnungsdauer des kleinen Nockens ist für beide Einlassventile unterschiedlich und deutlich kürzer als beim großen Nocken. Diese bewusst eingesetzte Asymmetrie erzeugt eine kräftige Drehung der angesaugten Zylinderladung und unterstützt eine vollständigere und schadstoffarme Verbrennung bei niedrigen Lasten. Dieser „Drall“ als Hilfsmittel zu möglichst vollständiger Verbrennung bei ungünstigen Betriebsbedingungen ist von Automotoren hinlänglich bekannt. Die deutlich kürzere Öffnungsdauer der kleinen Nocken senkt die Ventilüberschneidung – also die Zeit, in der Aus- wie Einlassventile gleichzeitig geöffnet sind. Neben den genannten Effekten verbessert das auch den ohnehin guten Rundlauf des Boxers bei niedrigsten Drehzahlen noch weiter. Hier unterschied sich schon der 1200er-Boxer positiv von einigen Wettbewerbern, die unter 2500/min im großen Gang kaum fahrbar sind, weil sie unverhältnismäßig stark ruckeln und den gesamten Antriebsstrang in Resonanz bringen.

Erreicht wird die Umschaltung des Ventilhubs über eine axiale Verschiebung der Nockenwelle um acht Millimeter. Sie erfolgt über eine Kurvenscheibe und einen elektrisch betätigten Stift, ein Prinzip, das von der Schaltwalze in Motorradgetrieben bekannt ist. Die Umschaltung ist natürlich nur möglich, wenn die Nockenwelle die Ventile gerade nicht betätigt. Bei höheren Drehzahlen steht dafür ein Zeitfenster von nur fünf Millisekunden zur Verfügung. ­Danach wird die Nockenwelle in der End­lage ­axial verriegelt. Für den Fahrbetrieb muss der gesamte Umschaltvorgang so ausgelegt werden, dass er beim Fahren nicht zu spüren ist.

Damit erforderte das auf den ersten Blick simple mechanische Prinzip in der Entwicklung eine Vielzahl von ­Untersuchungen, um im Alltag auch ­unter ungünstigen Bedingungen wie bei niedriger Batteriespannung oder nach hohen Laufleistungen fehlerfrei zu ­funktionieren. Schon eine einzige Umschaltung zum falschen Zeitpunkt würde sonst zum sofortigen Totalschaden des Motors führen.

Oberes Bild: Die Verbrauchsreduzierung des neuen Motors wird vor allem bei gemäßigter Fahrweise sichtbar. Während sie bei 70km/h im sechsten Gang bei knapp 0,5l/100km liegt, geht sie bei 120km/h auf etwa 0,3l/100km zurück. Bei dem ohnehin schon niedrigen Verbrauchsniveau des 1200er Motors ein echter Fortschritt.

Was hinten rauskommt
Bei derart viel Aufwand ist die Erwartungshaltung in Sachen Leistung und Drehmoment, Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen und Laufkultur natürlich groß. In München widerstand man jedoch der Versuchung, in einen sinnlosen Leistungswettbewerb mit den Power-Roadstern anderer Marken einzutreten, den der Boxermotor ohnehin nicht gewinnen kann. Viel beeindruckender als die auf 136 PS gestiegene Nennleistung ist denn auch das neue Fahrerlebnis. In Ermangelung des noch nicht verfügbaren R-1250-R-Motors griffen wir dafür auf die R 1250 GS und Vorgängerin R 1200 GS zurück. Beide haben die gleiche Getriebe- und Hinterachsübersetzung, die Neue unterscheidet sich lediglich durch ein um drei Kilo höheres Leergewicht.

Beim Start bellt der neue Boxer durch die elektronisch geöffnete Schaltklappe lautstark aus dem Auspuff. Das sollte vielleicht nochmals überdacht werden, nicht ­jeder Nachbar ist schließlich Motor­radfan. Sehr viel angenehmer ist die Geräusch­kulisse, wenn der Motor im Leerlauf vor sich hingrummelt. Hier fällt der ­alte ­Motor durch deutliche Geräusche der beiden Rollenketten auf, die die Nockenwellen antreiben. Laufruhige Zahnketten – auch Silent Chain genannt – beheben dieses Manko in der Neuauflage.

Beim Anfahren spürt man den deutlich kräftigeren Druck schon ab Drehzahlen knapp über Leerlauf sofort. Die Leerlaufdrehzahl konnte um volle 100/min abgesenkt werden – ein weiteres Verdienst der kleinen Nocken, die für diesen Betriebsbereich besser passen. Der Vergleich der Drehmomentkurven zeigt, dass der Schaltnockenmotor im gesamten Drehzahlbereich um 10 bis 15 Nm zugelegt hat, was einem Plus von rund zehn Prozent gegenüber dem Vorgänger entspricht.
Entsprechend hat sich die Elastizität beispielsweise im sechsten Gang spürbar verbessert. Schon die 1200er reißt mit einer Beschleunigung von 3.3m/s2 bei 50 km/h beeindruckend an. Hier steigt die Geschwindigkeit in jeder Sekunde um 11,8 km/h. Die R 1250 toppt diesen Wert mit 3,7m/s2 respektive einer sekündlichen Geschwindigkeitszunahme von 13,3 km/h. Bis 130 km/h liefert der Motor diesen gewaltigen Schub, erst dann fällt dieser durch den beachtlichen Luftwiderstand der GS langsam ab. Dieses von Motorradmotoren bislang unbekannte Durchzugsvermögen würzt den Fahrspaß mit der Neuen ordentlich an. Schon bei 1500/min im sechsten Gang – das entspricht 40 km/h – beschleunigt der 1250er äußerst kräftig. Bis etwa 2000/min ist lediglich ein sanftes Pulsieren im Antriebsstrang zu spüren, darüber ist der Rundlauf ganz untadelig.

Vergleich der Gemischhomogenität im Zylinder beim R-1250-Motor im Vergleich zum R-1200-Motor im Leerlauf. Man erkennt die deutlich homogenere Gemischaufbereitung des neuen Motors, die die Laufruhe im Leerlauf verbessert. Entsprechend konnte die Leerlaufdrehzahl um 100/min abgesenkt werden.

In Sachen praxisnaher Kraftentfaltung haben es die Bayern also tatsächlich geschafft, ihren Boxer ein gutes Stück weiterzuentwickeln und sich von den Wettbewerbern abzuheben. Wo die Konkurrenz mit ihren variablen Ventilsteuerungen nämlich in erster Linie auf die Leistung schielt, haben die BMW-Ingenieure sich intensiv mit der anstehenden Euro-5-Norm auseinandergesetzt. Damit ist der Boxer fit für die Zukunft und mit der würzigen Mischung aus Laufkultur und beeindruckendem Durchzugsvermögen der ideale Roadster-Antrieb. Weil man bei niedrigen Geschwindigkeiten mit niedrigsten Drehzahlen völlig entspannt im fünften oder sechsten Gang unterwegs ist, bei Bedarf aber sofort brachiales Beschleunigungsvermögen abrufen kann. Der Umschaltvorgang von den kleinen auf die großen Nocken ist beim Fahren nicht spürbar. Bei tourenmäßiger Fahrweise wird die Umschaltung ohnehin recht selten bemüht, schließlich reichen die kleinen Nocken für konstante Fahrt in der Ebene bis 135 km/h.

Mit dem R-1250-Motor ist den BMW-Entwicklern ein echter Fortschritt gelungen, der im Alltagsbetrieb deutlich zu spüren ist. Eine Errungenschaft, die beim heutigen hohen Stand der Motorradtechnik keineswegs selbstverständlich ist.   

 

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Stand:17 September 2019 21:11:46/szene/der+neue+bmw-boxer+mit+shift-cam-ventilsteuerung_19207.html?page=1