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Il motore a "sogliola"

Vi sveliamo tutti i segreti del motore della BMW K 100, la prima moto a 4 cilindri della Casa di Monaco
1/21 BMW K 100 1000 1983
All'epoca della sua presentazione, nel 1983, Motociclismo definisce il 4 cilindri BMW della K 100 un “avvenimento memorabile”. Abbiamo già visto come è nata la moto e detto le ragioni storiche del grande entusiasmo che accompagnò allora il nuovo motore, vediamo ora i motivi tecnici che lo avvantaggiavano rispetto ai pur evoluti pluricilindrici giapponesi che andavano per la maggiore.

Iniziamo col dire che lo schema è inconsueto: 4 cilindri in linea coricati a sinistra hanno il pregio di ridurre al minimo l’altezza del motore, abbassando al tempo il baricentro, e contenendo la larghezza trasversale, non solo rispetto ai 4 cilindri in linea trasversali al senso di marcia, ma anche al bicilindrico boxer. Il fatto inoltre di non avere la coppa dell’olio sul versante opposto, che infatti è avvitata sotto al basamento, rende facile la manutenzione. In pratica il motore è fatto da tre grosse parti: il basamento centrale coi cilindri, la testa sulla sinistra, e la coppa dell’olio in basso. Sia la testa come il coperchio controlaterale, che dà accesso alle bronzine di banco ed alle bielle, si possono smontare senza togliere il motore dalla moto. Le teste hanno due valvole per cilindro (34 mm l’aspirazione e 30 mm lo scarico), sono angolate tra loro di 19° e disposte in modo da consentire la sistemazione il più centrale possibile dell’unica candela. Inoltre la camera di scoppio ha una conformazione appositamente studiata per favorire la turbolenza e quindi la velocità di propagazione del fronte di fiamma, riducendo di molto nel contempo la quota di carburante incombusto e le emissioni inquinanti. Come altre soluzioni, anche questa viene dall’esperienza automobilistica in campo agonistico della Casa tedesca.
Il basamento, su cui è avvitata la testa monolitica, è in lega leggera, e porta inferiormente la coppa dell’olio anch’essa avvitata. Posteriormente si trova una flangia che ospita il motorino d’avviamento e l’alternatore, mentre sul davanti troviamo le pompe dell’acqua e dell’olio. I cilindri, annegati nel basamento, hanno le canne rivestite in “scanimet”, uno strato di nikel-carburundum che migliora lo scorrimento, oltre a diminuire l’usura. La cilindrata unitaria è di circa 250 cc, con misura di 67x70 mm (alesaggio e corsa), quindi un motore a corsa lunga, altra novità in casa BMW. Ogni pistone porta due fasce elastiche ed un raschia-olio. L’albero motore poggia su 5 supporti di banco guarniti di bronzine e, giacendo sullo stesso piano orizzontale della testa, resta più in alto rispetto alla coppa dell’olio, così da non agitare il lubrificante evitando emulsionamenti con relativo stress del lubrificante, consumo e perdite di potenza. Tant’è che la sostituzione veniva consigliata ogni 7.500 km, un intervallo decisamente più lungo rispetto ai motori concorrenti.
La catena di distribuzione
La distribuzione è bialbero a camme in testa comandato da catena semplice, e le camme agiscono sulle valvole tramite bicchierini rovesciati e spessori di regolazione. La catena è piuttosto lunga perché prende il moto dal pignone direttamente infulcrato sull’albero motore, ma viene montata già pre-allungata e prevede 3 pretensionatori, di cui uno idraulico, consentendo elevatissimi chilometraggi prima della sostituzione. In ogni caso la sua sostituzione richiede un tempo massimo di sole 2 ore. Riguardo alla regolazione del gioco valvole, l’operazione richiede invece solo un’ora di lavoro, perché gli spessori graduati da sostituire sono facilmente raggiungibili.
L’albero motore reca l’ingranaggio della trasmissione primaria opportunamente forato per equilibratura e dotato di dentatura elicoidale (silenziosa). Ingrana con l’analogo della trasmissione primaria che è sdoppiato con una lieve sfalsatura per riprendere i giochi ed aumentare la silenziosità. Inoltre, per addolcire il trasferimento del moto, questo ingranaggio ha al suo interno un parastrappi a tasselli in una speciale gomma. Oltre che con quello della trasmissione primaria, l’ingranaggio dell’albero motore trasmette il moto all’ingranaggio dell’alternatore, cosicché i due ingranaggi (primaria e alternatore), ruotano al contrario minimizzando la coppia di rovesciamento. Più precisamente, frizione, alternatore e albero cardanico sono controrotanti per eliminare le inerzie dovute all’albero motore.
Il radiatore con la sua ventola
Il complesso della trasmissione primaria comanda anche la pompa dell’olio e quella dell’acqua tramite un pignone sull’estremità anteriore del suo alberino che è inoltre cavo all’interno per consentire il passaggio di olio sotto pressione al cambio. Anche l’alternatore viene messo in movimento dall’albero motore tramite un apposito ingranaggio, mentre il motorino elettrico d’avviamento agisce sull’ingranaggio della primaria tramite un pignone a ruota folle. Da notare che l’alternatore è molto potente (460W) ed eroga un terzo della sua energia già a regime minimo. Il raffreddamento a liquido (3,2 litri) del 4 cilindri comporta la presenza del grosso radiatore frontale costruito in lega leggera con valvola termostatica che parzializza l’afflusso di liquido al suo interno a partire da 85° C fino a 103° C, quando si mette in funzione la ventola. La temperatura dell’acqua è avvertita da 2 sensori di cui uno trasmette all’iniezione, al fine di regolarne la programmazione (caldo/freddo, miscela +/- grassa). Non mancano naturalmente un vaso d’espansione e la spia sul cruscotto che avverte di eventuali surriscaldamenti a partire da 111° C. Grande risalto viene dato all’elettronica, che sulla K 100 ha un ruolo fondamentale. Bisogna tener presente che trent’anni fa l’elettronica era assai meno sviluppata e diffusa rispetto ad oggi, e la BMW fu antesignana in campo motociclistico. Il motore infatti è controllato da 2 centraline, una per l’accensione e l’altra per l’iniezione che ricevono costantemente informazioni da numerosi sensori che controllano la temperatura dell’acqua e quella dell’aria aspirata, i giri, la fase e l’angolo di inclinazione delle farfalle dei 4 iniettori. Le informazioni vengono elaborate al fine di inviare i comandi all’iniezione per un sempre ottimale rapporto della miscela aria/benzina. Naturalmente è presente una pompa elettrica (portata 45 l/h) sistemata all’interno del serbatoio che tiene sotto pressione la benzina e che è regolata anch’essa dalla centralina. Per evitare sprechi, c’è una valvola che provvede a rinviare nel serbatoio il carburante in eccesso. Il diametro dei condotti dei 4 iniettori è di 34 mm in zona farfalle e di 30 in zona testata, mentre i condotti di scarico sono da 28 mm. La pressione del carburante agli iniettori è di 2,5 bar, mentre la durata dell’iniezione varia a seconda dei giri da 1,5 a 9 millisec.
La scatola del cambio
La centralina che regola l’accensione comanda le 2 bobine, ciascuna a doppia uscita, facendo scoccare le scintille nel momento opportuno, inviando il segnale a due cilindri per volta cosicché solo una delle due scintille è utile, mentre l’altra va persa perché scocca in fase di scarico (cosa che avviene normalmente anche sugli altri 4 cilindri), ma in questo modo è eliminato lo spinterogeno come pure il ruttore con le coppie di contatti. A proposito della fasatura, c’è da dire che fino a 1.300 giri l’anticipo è fisso in 6°, fino a 6.500 varia a seconda delle condizioni di lavoro del motore (giri/marcia inserita), oltre ai 6.500 giri torna ad essere fisso in 23°. L’ordine di accensione è di 1-3-4-2. La trasmissione, è affidata ad una frizione monodisco a secco da 180 mm di diametro con materiale d’attrito privo di asbesto, il comando è a cavo e lo sforzo alla leva è contenuto. Il cambio, spostato sulla destra per renderlo coassiale all’albero finale di trasmissione, è a 5 marce con tre alberi, secondo lo schema introdotto anni prima sulla boxer. È dotato di un blocco antisfollata sul tamburo, forchette d’innesto in lega leggera guidate da rotelline in acciaio. L’albero primario ha un parastrappi e cuscinetti a rulli conici. Interessante l’ingranaggio della 5ª, il quale, a differenza degli altri 4 che hanno la dentatura dritta, ha i denti elicoidali così da essere molto silenzioso durante la marcia prolungata.

La trasmissione alla ruota avviene tramite un albero cavo rivestito in gomma sintetica ammortizzante infilato in un tubo metallico. Il giunto cardanico si trova in prossimità dell’uscita dal cambio, mentre all’estremità opposta c’è il pignone a dentatura elicoidale che ingrana sulla corona della coppia conica contenuta nella scatola avvitata al monobraccio. Sulla scatola si trova anche il sensore elettronico che manda gli impulsi al tachimetro. L’albero di trasmissione è infilato nel monobraccio oscillante fuso in conchiglia in lega leggera infulcrato direttamente sulla scatola del cambio e lavora su cuscinetti a rulli conici registrabili. Per addolcire la trasmissione sono stati inseriti due surdimensionati parastrappi sulla frizione ed alla fine dell’albero.
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