BMW og rekkeseksere – en kort motorteknisk gjennomgang

Mange forbinder BMW først og fremst med fremragende og høytytende bensinrekkeseksere, men få reflekterer over hvorfor akkurat denne motortypen igjennom flere tiår har vært foretrukket av BMW når det gjelder de mest potente modellene. BMW har selvfølgelig også bygget motorer med andre sylinderkonfigurasjoner, men disse har langt fra fått like mye oppmerksomhet selv om de teknisk og kvalitetsmessig stiller i den samme klassen som rekkesekserne. Det er helt bestemte historiske årsaker til dette fenomenet, men la oss først se litt på fordelene og ulempene ved de mest alminnelige motortypene som finnes og deretter knytte disse opp mot BMW. Jeg holder av praktiske årsaker dieselmotorene utenfor i denne omgangen, men dette betyr ikke at BMW’s dieselmotorer på noen måter er dårligere enn bensinmotorene. Langt derifra, men fokuset her er et annet.

BMW’s første bilmodell med en rekkesekser kom i 1933

Den første rekkesekseren for biler ble konstruert så tidlig som i 1903 av den nederlandske bilprodusenten Spyker. BMW’s (eller mer korrekt Rapp Motorenwerke’s) første rekkesekser var flymotoren «IIIa» som fra og med 1917 ble montert i jagerfly som for eksempel Fokker D.VII. Dette flyet ble bl.a fløyet av flygeress som Manfred von Richthofen (bedre kjent som den røde baron) og interessant nok Hermann Göring. BMW’s første rekkesekser for biler kom i 1933 da modellen 303 så dagens lys. På dette tidspunktet var rekkesekseren som motortype blitt alminnelig og spesielt Mercedes-Benz hadde stor suksess med deres store rekkeseksere i modeller som f.eks W06 SS/SSK/SSKL. Da den andre verdenskrigen var over ble bilene mer kompakte og plasshensyn i motorrommet medførte derfor at V6 og rekkefirere ble mer populære enn rekkeseksere. BMW videreutviklet til å begynne med rekkesekseren M78 som var utviklet før krigen, men valgte etterhvert å utvikle en helt ny rekkefirer (M10) for Neue Klasse i forbindelse med at den modellen kom på markedet i 1962. Mye kan tyde på at BMW egentlig ville satse på V8 motorer for de større modellene iom. at 501, 502, 503, 507 og 3200 CS fikk denne motortypen på 50-tallet og første halvdel av 60-tallet. Det var først med M30 motoren i 1968 at rekkesekseren igjen kom til heder og verdighet hos BMW. På 70-tallet hadde BMW stor suksess i motorsport med bl.a E9 3.0 CSL. Denne modellen hadde en M49 rekkesekser som ytet opp mot 440 HK. M88 motoren i M1 er en videreutvikling av M49 og det er først og fremst denne motoren og ikke minst modellen som gjorde BMW og rekkeseksere kjent for folk flest. Selv idag 35 år senere er M1 stadig et begrep som de aller fleste kjenner til og bemerkelsesverdig mange vet også at den har en rekkesekser i motorrommet.

Det er imidlertid en hel rekke ulike tekniske og dynamiske krav som ligger til grunn for valg av en motortype. Mest avgjørende når det gjelder BMW’s mest potente modeller er en høy litereffekt og fornuftig holdbarhet samt i de senere årene også miljøvennlighet. Idag er utslipp av avgasser og drivstofforbruk blandt de aller viktigste kravene når BMW skal konstruere høytytende motorer. Allikevel er selve motortypen viktig og det er langt fra tilfeldig hvorvidt BMW velger å konstruere f.eks en rekkesekser fremfor en V8 motor. Helt grunnleggende har BMW valgt at motorene skal være langsliggende (2-serie Active Tourer er så langt unntaket som bekrefter regelen fordi den også er den første BMW’ en med forhjulstrekk) og dette åpner opp for at de fleste alminnelige motortypene kan benyttes i en BMW. Det er normalt ikke plasshensyn i motorrommet som avgjør hvilken motortype som er den mest optimale i en BMW.

Motorenes «anatomi»

En rekkefirer (R4) er fysisk en kortere motor enn en rekkesekser (R6). Den er normalt også lettere forutsatt at motorblokkene er laget av det samme materialet. En V8 motor er også kortere enn en rekkesekser iom. at den i praksis er to rekkefirere som er satt sammen med en felles veivaksel. En V8 motor er derfor en mer kompakt og effektiv enhet enn en rekkesekser, men den er plasskrevende i bredden og krever eksosmanifolder på hver side av motoren. Den kan heller ikke tiltes som en rekkemotor ved montering og dette kan gi plassmessige utfordringer vis a vis forakselen og panseret. På den annen side kan en V8 motor, fordi den er kort og spesielt hvis den har tørsumpsmøring, monteres dypt i motorrommet med de fordelene dette gir i forhold til lavt tyngdepunkt og fornuftig vektfordeling. V8 motoren i E46 M3 GTR vis a vis rekkesekseren i E46 M3 CSL er et godt eksempel i denne sammenhengen. En V12 motor er ditto i praksis to rekkeseksere som er satt sammen med en felles veivaksel. V10, V6, rekkefemmere (R5) og rekketreere (R3) er normalt varianter av de nevnte motortypene ved at en eller to sylindre er fjernet fra motorblokkene. Boxermotorer er i denne sammenhengen unike konstruksjoner.

De ulike motortypene tilbyr imidlertid forskjellige karakterer når det gjelder bl.a motorgange og dynamiske egenskaper knyttet til f.eks turtall og ikke minst evne til hurtig turtallsskift. Uten å gå for dypt i materien er det signifikant forskjell på om et givet sylindervolum er basert på liten/stor boring eller kort/lang slaglengde. Helt generelt vil en lettest mulig bevegelig masse medføre en mest mulig responsiv motor. Det er blandt annet dette fenomenet som gjør at BMW’s små rekkeseksere som f.eks M54B22 motoren oppleves som signifikant mer agil (ikke til å forveksle med sterkere) enn de litt større motorene i den samme motorfamilien. En selvpustende rekkesekser med det samme motorvolumet som en tilsvarende rekkefirer vil av samme årsak normalt ha et litt lavere maksimalt dreiemoment ved et noe høyere turtall. Rekkefirerens kortere veivaksel og lettere svinghjul kan også medføre (ikke alltid) at den er mer villig til turtallsendringer (mindre bevegelig masse i forskjellige retninger) enn en tilsvarende stor rekkesekser.

Kort om ulike motorkonfigurasjoner

Den bevegelige massen i en motor skapes primært av stemplene og veivakselen. I tillegg kommer svinghjulet (som virker gyroskopisk stabiliserende/opplagrende) samt en rekke andre mindre bevegelige deler. Stemplene er festet til veivakselen som er utformet slik at stemplene beveger seg opp og ned i et bestemt mønster. Dette gjør at kraften fra stemplene blir fordelt mest mulig jevnt mot veivakselen under en rotasjon. Hvert stempel i en firetaktsmotor (innsuging, kompresjon, tenning, utblåsing) har en arbeidssyklus på 720 grader (altså to runder) på veivakselen. Kun tenningstakten genererer positiv kraft på veivakselen i en rotasjon (360 grader). Innsuging og kompresjon krever i tillegg en rotasjon (360 grader) uten å tilføre kraft (kun motstand) på veivakselen. En rekkefirer har derfor en positiv arbeidssyklus for hvert stempel på 180 grader (720/4). En rekkesekser har derimot en positiv arbeidssyklus for hvert stempel på 120 grader (720/6) og resultatet er en motor som går jevnere og mer harmonisk enn en rekkefirer. En V12 motor illustrerer dette poenget enda bedre ved at den positive arbeidssyklusen for hvert stempel kun er 60 grader (720/12). Hvert stempel beveger med andre ord veivakselen kun 1/6 av en rotasjon før et annet stempel tilfører kraft på veivakselen.

Stemplenes bevegelse skaper horisontal, vertikal og i noen tilfeller sideveise bevegelser relativt til veivakselen og motorblokken. Dette betyr at både veivakselens utforming og antall sylindre er avgjørende for hvor vibrasjonsfri en motor er. En rekkefirer er tilsynelatende virbrasjonsfri fordi sylinderantallet utligner hverandre (to stempler oppe og to stempler nede), men fordi kun én sylinder tenner av gangen er det en liten forsinkelse vedrørende når den andre sylinderen i stempelparet tenner og dette fører til vertikale vibrasjoner. Det er derfor normalt at større rekkefirere har balanseaksler for å motvirke disse vibrasjonene. En rekkesekser, i likhet med en boxermotor, har derimot hverken horisontale eller vertikale vibrasjoner og oppleves derfor som fullstendig vibrasjonsfri og harmonisk. En V12 motor har naturligvis de samme egenskapene, men den positive opplevelsen av vibrasjonsfri gange forsterkes av det store antall sylindre som også jevner ut lydbildet fra motoren.

V8 motoren er litt annerledes iom. at det finnes to forskjellige typer: «crossplane» og «flatplane». Forskjellen er utformingen på veivakselen der crossplane varianten som navnet antyder har en veivaksel som sett rett forfra eller bakfra er utformet som et kryss. Reelt står veivtappene i hver sin retning med 90 graders mellomrom. Dette oppsettet medfører horisontale vibrasjoner fordi den første og siste sylinderen ikke utligner hverandes masse. Det er derfor normalt at crossplane V8 motorene har balanseaksler. Fordelene med denne motortypen er tilnærmet vibrasjonsfri gange samt den karakteristiske buldringen på lavt turtall som mange liker. Flatplane varianten er i prinsippet to rekkefirere som kjører på samme tid med de samme fordelene og ulempene som en enkel rekkefirer har bare i dobbel mengde. Den største fordelen er imidlertid at veivakselen er mer kompakt og tillater høyere turtall. Flatplane V8 motoren brukes derfor mest i motorsport samt i enkelte sportsbiler der vibrasjonsfri gange og komfort ikke er et prioritert mål (f.eks BMW E46 M3 GTR, Ferrari 458 Italia og Porsche 918 Spyder).

BMW’s valg av motortyper for M-modellene

BMW har benyttet flere av de nevnte motorkonfigurasjonene i de mest potente modellene. E30 M3 fikk en rekkefirer og den primære årsaken til dette var at en lavere vekt og bedre vektbalanse totalt sett var mer effektivt enn en større og kraftigere motor ville ha medført. Her er det viktig å huske på at motorsport og ikke minst rally var det primære fokuset med modellen. E36/E46 M3 og E28/E34 M5 fikk rekkeseksere og den primære årsaken til dette var at den var tilgjengelig for E28 M5 (en arv fra M1) samt at en høyere effekt var ønskelig ikke minst i forhold til å gi modellene en bedre akselerasjon i høyere hastigheter. E39 M5 fikk en V8 motor og den primære årsaken var ønsket om mer komfort og klassisk muskelbil attitude for å tekkes det amerikanske markedet; som var det viktigste markedet for BMW med denne modellen. E60 M5 fikk en V10 motor og den viktigste årsaken var ønsket om å koble modellen til BMW Sauber F1 programmet. Modellen var også en bevisst teknisk kraftanstrengelse for å vise hvor langt fremme BMW var som motorkonstruktør. E31 850CSi fikk en V12 motor fordi modellen endte opp som resultatet av et kanselert M8 prosjekt. Motoren er en sann perle og er kanskje den mest avanserte motoren BMW har bygget igjennom tidene hvis vi ser bort fra den samtidige V12 motoren i McLaren F1.

Dagens M-modeller har V8 motorer og rekkeseksere, men iht. Carsten Pries (ansvarlig for produktutvikling hos BMW M) er det ikke utelukket at en fremtidig M-modell vil få en rekkefirer (Autoblog 13.05.14). Argumentet for denne utviklingen er iht. Pries at en reduksjon av antall sylindre vil føre til en lettere motor som vil resultere i en lettere bil med en bedre vektbalanse som ultimativt vil gi bilen signifikant bedre ytelser. Dette vil i så fall være litt av en «tilbake til fremtiden» opplevelse for de av oss som er litt eldre BMW entusiaster. Det er med andre ord først og fremst tekniske og praktiske hensyn som avgjør hvorvidt BMW satser på den ene eller den andre motorkonfigurasjonen. Jeg tror ikke at BMW føler seg direkte forpliktet til å ha rekkeseksere i motorprogrammet, men det er heller ingen tvil om at historiske tradisjoner og markedsføringsmessige hensyn er viktig momenter når man tegner det store bildet av BMW som bilprodusent. Jeg tror derfor at vi også i fremtiden kommer til å få oppleve rekkeseksere i forbindelse med ulike BMW modeller.