Technika: az új BMW bokszer

Ez idáig mindössze négy változó szelepvezérlésű motorkerékpár-hajtómű létezett: a Kawasaki 1400 GTR és a Suzuki GSX-R1000 soros négyhengerese, a Honda VFR800 V4-ese és a V2-es Ducati DVT-változatok. Az új bokszermotor Shift Cam-technikájával a BMW ezt a kört egészíti ki. Az új rendszer lényege a szívóoldali vezérműtengelyen elhelyezett két különböző bütyökpár.



Kapcsolható vezérműtengely

Az új bokszermotorban mindkét hengernél csendes működésű fogasláncok hajtanak meg egy köztes tengelyt, amelyhez egy széles fogaskerék csatlakozik (a rajz jobb oldalán). Ez hajtja meg a csak feleolyan széles vezérműtengely-fogaskerekeket. Így a szívóoldali vezérműtengelyt egy fél fogaskerék-szélességgel el lehet tolni oldalirányban, és így van mód arra, hogy két különböző bütyökpárt lehessen működtetni részleges, illetve teljes terhelésnél. A szívóoldali vezérműtengelyt egy elektromágnes (aktuátor) tolja el, amely egy vezetőstiftet vezet be a kulisszába. A vezérműtengely eltolása mindössze 5 milliszekundumot vesz igénybe, hiszen a váltás a részlegesről a teljes terhelés bütyökpárjára csak abban a rövid időben történhet meg, amíg a bütykök alapkörei áthaladnak az egykarú himbán, azaz amíg a szívószelepek zárva vannak. A két szívószelep vezérlését három különböző bütyökprofillal oldották meg. Részleges terhelésnél a szelepek eltérő mértékben nyitnak (2 mm, ill. 4 mm), és egy kis fáziskéséssel (70 fok) zárnak. Teljes terhelésnél a vezérlőidők ugyanakkor szimmetrikusak.



A kis szelepnyílási szög, a kis szeleplöket és a kis szelepátfedés fontos előfeltétel, ha egy motortól azt várjuk el, hogy már kis fordulaton is rendesen adjon le nyomatékot. Ha viszont a szelepek gyorsan és nagyra nyitnak, és hosszabb ideig nyitva is maradnak, akkor magasabb fordulaton drámaian megnő a teljesítmény. Ráadásul az átfedési fázisban, amikor a szívó- és kipufogószelepek egyszerre vannak nyitva, a kipufogóban lévő nyomásviszonyokat ki lehet használni arra, hogy még több keverék kerüljön az égéstérbe. A nyitási szöget tekintve ennek az átfedési fázisnak annál hosszabbnak kell lennie, minél nagyobb a fordulatszám, amelynél az optimális hatást elvárjuk.

Alacsony fordulaton ugyanakkor, ha a szelepátfedés hosszú ideig fennáll, akkor az csökkenti a motor hatékonyságát, és rontja a kipufogógáz minőségét is. A motorfejlesztőknek a bütyökprofilok kialakításánál e két különböző célkitűzés között kell lavírozniuk, állandó fájdalmas kompromisszumokat kell kötniük, és a kívánt motorkarakterisztika szerint egyik vagy másik fordulatszám-tartományban jelentős hátrányokkal kell számolniuk.



A BMW tervezőinek ezt a fájdalmas döntéskényszert sikerült jelentősen csökkenteniük. Az új bokszermotornak ugyanis, amely a nemrég megjelent R 1250 GS-ben és R 1250 RT-ben mutatkozott be, nemcsak nagyobb lökettérfogatot terveztek, de egy kettő az egyben szívóoldali vezérműtengellyel is felszerelték. Kettő az egyben azért, mert két bütyökpárral látták el, egy alacsony fordulatra szánt „szelíddel” és egy „kihegyezettel” a felső fordulatszám-tartományra. De vajon hogyan lehet váltakozva működtetni ezeket a különböző bütyökprofilokat? Egy váltókulisszával, a vezérműtengely elejére rögzített toldalékkal, amely valójában egy bemart íves horony. Ezekben a hornyokbütykök vezetőstiftek futnak, amelyeket egy elektromágnes (aktuátor) mozgat.

Az egyik bütyökprofilról a másikra váltáskor a vezetőstiftek eltolják a vezérműtengelyt tengelyirányban. Ezáltal váltakozva aktiválódik az egyik vagy a másik bütyökpár, mindig az adott fordulatszámhoz igazodva. A különleges vezérműtengelyeken kívül az R 1250 bokszer hengerfejei másféle rafinériákat is rejtenek. A részleges terhelés bütyökpárja nem szinkronban, hanem egy kis késéssel és eltérő szeleplökettel működteti a szomszédos szívószelepeket. Ezek a fázisukban eltolt vezérlőidők már kis fordulaton is erős örvénylést keltenek a szívóoldali áramlásban, ami jobban összekeveri a benzint és a levegőt, mintha a két szívószelep szinkronban zárna. Ugyanezt a célt szolgálják az immár kétsugaras befecskendezőszelepek is. Így hatékonyabban kihasználható a benzinben rejlő energia. A 84 cm3-rel nagyobb lökettérfogat, 22 newtonméterrel nagyobb nyomaték és a 11 lóerővel nagyobb teljesítmény ellenére az új bokszermotor a gyár állítása szerint nagyjából négy százalékkal kevesebb üzemanyagot fogyaszt, mint elődje. A hengerfej optimalizálásának köszönhetően állítólag az égés zaja is csökken.



A mechanikus zajok csökkenéséhez az is hozzájárul, hogy a vezérműtengelyeket görgős lánc helyett fogaslánccal hajtják meg. Egyebekben a bokszermotor felépítése a pontosan a legforróbb részekhez elhelyezett vízköpenyek, valamint a kiegyensúlyozó-, köztes és váltótengelyek helyzetét tekintve változatlan maradt. A dugattyútalpakat viszont nehéz vízzel hűteni, legfeljebb ha folyamatosan friss vízzel spriccelnénk őket, amely aztán elpárologna és a kipufogógázokkal együtt távozna. Ez viszont nem igazán észszerű megoldás egy sorozatgyártású erőforrásban. A nagyobb lökettérfogat, a nagyobb légáteresztés és a hatékonyabb égés ugyanakkor annyira megnövelte a hőmérsékletet az égéstérben, hogy a dugattyútalpakat a jobb hűtés érdekében alulról olajjal kell fecskendezni. Azért, hogy biztosan folyamatos legyen az olajozás, az olajkarterben elhelyeztek egy dugattyút, amely tehetetlenségénél fogva gyorsuláskor hátra-, fékezéskor pedig előrelendül. Így mindig azt a részt teszi szabaddá az olaj beszívásához, amelyben éppen a nagyobb olajmennyiség koncentrálódik, hiszen a tehetetlenség magára az olajra is hat. E rendszer alternatívája a karter egy mély, kihegyesedő kiöblösödése lehetne. Ezzel azonban magasabbra kellett volna építeni a bokszert, és a GS-nél elsősorban terepezésnél megnőtt volna a karter sérülésének veszélye.


Az első menet közben szerzett benyomásaink megerősítik, hogy az új bokszer valóban teljesíti a magasra tett elvárásokat. Nem csak az új sarokszámokból – elsősorban az elképesztő, 143 newtonméteres nyomatékmaximumból – látszik, hogy az 1254 köbcentis bokszer jól járt a változó szelepvezérléssel. Az adott fordulatszámnak megfelelő vezérlőidőknek és szelepemelkedésnek köszönhetően a menetkultúra is jelentősen javúlt.