Высокопроизводительный рядный четырехцилиндровый двигатель объемом 999 см3 представляет собой уникальное решение, сочетающее в себе максимум динамичности и спортивности с наилучшими ездовыми качествами. В основе экстраординарной мощности этого двигателя лежит сравнительно большое отношение диаметра цилиндра к ходу поршня (0,621). Номинальная мощность силового агрегата составляет 142 кВт (193 л. с.) при 13 000 об/мин. Максимальный крутящий момент в 112 Н•м доступен при 9750 об/мин. Таким образом, двигатель обладает наилучшими показателями среди серийно выпускаемых двигателей объемом 1000 см3 в классе «суперспорт».
Двигатель весит всего 59,8 кг и относится к числу самых легких четырехцилиндровых силовых агрегатов объемом 1000 см3, представленных на современном рынке. Как и все двигатели BMW, этот двигатель создан на базе тщательно выверенной общей концепции с компактным расположением всех вспомогательных агрегатов и интегрированной шестиступенчатой коробкой передач с постоянным зацеплением шестерен.
Поставив цель создать чистокровный силовой агрегат класса «суперспорт», инженеры разработали необычайно компактный двигатель с идеальным распределением массы в непосредственной близости к центру тяжести мотоцикла. Несмотря на значительную длину хода поршня в 80 мм, установленный двигатель имеет ширину всего в 463 мм на уровне коленчатого вала. Высота установленного двигателя также невелика и составляет лишь 558 мм.
Вертикальная ось цилиндра наклонена вперед на 32°. Это позволяет добиться оптимального расположения центра тяжести и смещения распределения массы к переднему колесу (что крайне важно для мотоциклов класса «суперспорт»), тем самым обеспечив ощущение абсолютной точности и максимально информативную обратную связь для передней секции.
Коленчатый вал двигателя S 1000 RR является цельнокованым и выполняется из закаленной и отпущенной стали. Вал располагается на подшипниках скольжения и имеет традиционное смещение в 180° для обеспечения равных интервалов зажигания. Кованые шатуны выполняются из закаленной и отпущенной стали, снабжены подшипниками скольжения и отличаются малой массой. Обладая длиной всего в 103 мм, они занимают минимум пространства, что позволяет добиться оптимального расположения центра тяжести, получить необходимую величину сил, воздействующих на боковые части поршней, и одновременно обеспечить плавность работы двигателя. Под углом 45° к вертикальной оси шатуна расположены два смазочных канала верхней головки шатуна, обеспечивающие бесперебойную доставку масла к втулке поршневого пальца. Шатуны имеют горизонтальный разъем, образуемый методом так называемого разлома, что позволяет выполнять сборку с высокой точностью без необходимости в дополнительном центрировании.
В цилиндрах с никасиловым покрытием находятся легковесные кованые поршни диаметром 80 мм, имеющие короткую юбку с уменьшенной площадью поверхности трения. На поршни устанавливаются два узких компрессионных кольца с оптимальными фрикционными свойствами, а также трехкомпонентное маслосъемное кольцо.
Плоская конструкция камеры сгорания, головки цилиндров и углублений для клапанов позволяет получить хорошие термодинамические свойства в процессе сгорания и оптимизировать массу головки поршня. Масса поршня с поршневым пальцем и кольцами составляет всего 253 г. Особые масляные форсунки в картере противодействуют росту температуры, охлаждая головки цилиндров. Благодаря этому увеличивается ресурс двигателя и обеспечивается его надежная работа даже в экстремальных условиях.
Блок цилиндров горизонтально разделен на две секции на уровне оси коленчатого вала и выполнен из высокопрочных сплавов алюминия. Компактная литая верхняя секция формирует жесткую конструкцию, заключая в себе четыре цилиндра и верхний блок подшипников коленчатого вала. Кроме того, в верхней половине картера размещена легковесная компактная шестиступенчатая коробка передач. Блок цилиндров с водяной рубашкой создан на основе концепции так называемой закрытой плиты и отличается максимальной жесткостью.
Этот факт имеет решающее значение с точки зрения технических характеристик, показателей качества сгорания и расхода топлива, обеспечиваемых конструкцией головки цилиндров и системой изменения фаз газораспределения. Головка цилиндров, предусматривающая по четыре клапана на каждый цилиндр, была спроектирована с целью обеспечить безукоризненную геометрию каналов, высокую компактность, оптимальные термодинамические характеристики и эффективный температурный баланс. Благодаря небольшому углу расположения клапанов удалось получить безупречную линейную конструкцию впускных каналов и высокую компактность камеры сгорания, что позволило применить высокую степень сжатия и добиться оптимальной эффективности.
Четырехцилиндровый двигатель имеет два верхних распределительных вала и оснащен системой управления толкателями. Она обеспечивает максимально возможные показатели мощности и крутящего момента и при этом соответствует критериям жесткости, минимальной массы подвижных деталей, и оптимального периода перекрытия клапанов. Двигатель отличается безукоризненным сочетанием максимальной жесткости и минимальной массы движущихся компонентов клапанного механизма с особо компактной конструкцией головки цилиндров. Для компенсации клапанного зазора применяются сверхлегкие прокладки крайне малых размеров, устанавливаемые на тарелки пружин клапанов. На стороне впуска применяются тарелки пружин, выполненные из высококачественного легковесного алюминия. Итоговые массы подвижных элементов системы управления толкателями меньше, чем при использовании аналогичного решения на основе полых цилиндрических толкателей. Масса, приходящаяся на компоненты, совершающие возвратно-поступательное движение, сравнительно невелика, что способствует росту ускорения клапанов и позволяет применять кулачки с «агрессивным» профилем и получить высокую степень перекрытия клапанов.
Предельное число оборотов двигателя для серийных мотоциклов зафиксировано на отметке 14 200 об/мин, однако механически двигатель имеет значительно больший потенциал в этом отношении. Большая длина хода поршня в 80 мм позволяет установить головки клапанов максимально возможного диаметра и добиться максимальной «отзывчивости» двигателя. Впускные и выпускные клапаны имеют диаметр головки 33,5 и 27,2 мм соответственно, что обеспечивает впечатляющие динамические характеристики и позволяет максимально эффективно задействовать потенциал двигателя объемом 1000 см3 сегмента «суперспорт».
В основе смазочной системы лежит концепция, хорошо зарекомендовавшая себя в данном сегменте — мокрый картер с насосом системы Итона. Вместо теплообменника применяется отдельный масляный радиатор, интегрированный в нижнюю часть обшивки под основным радиатором, что обеспечивает оптимальные характеристики обтекания. Масляный радиатор препятствует нежелательному нагреву охлаждающей жидкости, что позволяет уменьшить размеры и массу основного радиатора системы охлаждения, а также сократить необходимый объем охлаждающей жидкости.
При работе над конфигурацией вспомогательных агрегатов и организацией их привода в качестве приоритетов были выбраны малая ширина установленного двигателя, высокая компактность и (что наиболее важно) легковесность его конструкции. Например, трехфазный генератор, оснащенный постоянным магнитом, находящимся на левом хвостовике вала. Генератор выдает 434 Вт при 6000 об/мин. Максимально допустимое число оборотов — 16 000 об/мин. В верхней половине кожуха двигателя за цилиндрами расположен промежуточный мотор стартера массой 1050 г и мощностью 800 Вт. Этот мотор присоединен посредством обгонной муфты и обеспечивает передаточное отношение редукции 1:24,61 относительно левой внешней щеки коленчатого вала, выполненной в форме прямозубой шестерни. Для уменьшения массы левая крышка генератора и мотора стартера выполнена из легкого магния.
Процесс впрыска топлива является полностью последовательным, т. е. топливо поступает во впускной канал отдельными порциями синхронно с тактом впуска каждого из цилиндров. С целью улучшения свойств кривой крутящего момента двигатель снабжен сложной технологией изменения геометрии впускных коллекторов. Учитывая число оборотов двигателя, сервомотор, установленный на воздушную камеру, выполняет двухступенчатое изменение длины раструбов в соответствии с программными картами. Оптимальная мощность достигается при подаче надлежащего количества топлива каждой из четырех форсунок, расположенных в непосредственной близости к кромке дроссельной заслонки над впускной трубкой. В зависимости от числа оборотов двигателя и потребности в мощности топливные форсунки приводятся в действие по отдельности или же одновременно.
