Yamaha là nhà sản xuất hiếm hoi trên thị trường sử dụng động cơ crossplane cho các dòng xe của mình và đây cũng là một trong những niềm tự hào đặc trưng của Yamaha.

Các thuộc tính đặc trưng của động cơ khi vận hành

Khi hoạt động liên tục, động cơ đốt trong sẽ gây ra những rung động đến từ quá trình lên xuống không ngừng nghỉ của piston. Những rung động này có thể chia ra thành hai dạng, là rung động sơ cấp do trọng lượng các chi tiết chuyển động trong động cơ và rung động thứ cấp, tức rung động sinh ra do gia tốc và động năng của piston thay đổi liên tục khi thực hiện hành trình sinh công.

Động cơ 3 xy lanh thẳng hàng thường có rung động sơ cấp lớn nhất do 2 piston sẽ cân bằng cho nhau còn piston thứ 3 thì ko có piston khác để cân bằng. Trong khi đó, động cơ 4 xy lanh sẽ có rung động thứ cấp theo cặp (rocking couple) khi lực rung sinh ra giữa 2 cặp piston di chuyển ngược chiều nhau.

Động cơ Crossplane

Động cơ trên các dòng xe phân khối lớn thường được thiết kế theo dạng các xy lanh thẳng hàng (flatplane). Chẳng hạn, ở khối động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, hai chốt trục khuỷu sẽ đi liền với nhau theo cặp, tạo thành cặp chốt ngược chiều nhau. Thiết kế động cơ này có thể triệt tiêu hoàn toàn rung động sơ cấp do có các cặp piston ngược chiều 1-2 và 3-4 tự cân bằng được cho nhau và khoảng cách giữ 2 piston ngược chiều cũng nhỏ hơn nên gần như không có lực rung xoắn trục khuỷu. Tuy nhiên, các xy lanh theo thiết kế này sẽ có góc đánh lửa lệch nhau 180 nên sẽ có rung động thứ cấp tương đối nhiều.

Mặt khác, động cơ 4 xy lanh Crossplane vẫn được thiết kế các xy lanh thẳng hàng nhưng có 4 chốt trục khuỷu tách biệt và chia đều ra tạo thành hình chữ thập (cross) nằm trên 2 mặt phẳng vuông góc khi hoạt động. Trong khi xe chạy, sẽ luôn có một piston ở giữa hành trình một piston ở điểm chết trên và một ở chết dưới nên toàn bộ rung động thứ cấp sẽ bị triệt tiêu.

Ưu và nhược điểm của động cơ crossplane

Do cấu tạo trục khuỷu nên góc đánh lửa không đều (1800 – 900 – 1800 – 2700) nên lực rung từ rung động sơ cấp ở động cơ crossplane mạnh hơn rất nhiều so với lực rung từ rung động thứ cấp. Nhiều mẫu xe hàng đầu sử dụng động cơ crossplane của Yamaha cần phải trang bị một cân bằng đối trọng có kích thước lớn hơn hẳn trên các động cơ flatplane để quay cùng trục khuỷu nhằm làm giảm các rung động này, và làm tăng kích thước của động cơ.

Tuy nhiên, các góc đánh lửa này cách nhau đúng 900 cho phép động cơ crossplane sản sinh mô men xoắn trong thời gian ngắn hơn và ổn định hơn, mang lại cảm giác chân thực hơn với sức mạnh của động cơ. Chính đặc điểm này đã thuyết phục Yamaha xây dựng và phát triển các thế hệ xe đua YZR-M1 MotoGP của mình sử dụng động cơ crossplane ngay từ những năm 2002; nhằm mang lại những cỗ máy phản ứng chính xác nhất đến vời từng thao tác ga dù là nhỏ nhất của các tay đua, đặc biệt trong những tình huống vào hoặc thoát cua.

Nhờ sản sinh mô men xoắn đều hơn và nhanh hơn nên các mẫu xe supersport sử dụng động cơ crossplane có thể dễ dàng đạt được lợi thế về công suất tối đa, nhất là ở những mẫu xe có dải tua cao. Hiện tại, các sản phẩm sử dụng động cơ crossplane của Yamaha tại Việt Nam có thể kể đến MT-07, R7, MT-09, MT-10, Tracer 9, Ténére 700.

RY