În anul 2009, Yamaha a introdus în premieră pe o motocicletă de serie – modelul YZF-R1 – o tehnologie avansată derivată din competițiile MotoGP: arborele cotit de tip „crossplane”. Această configurație, utilizată anterior doar în curse, a reprezentat o schimbare majoră în modul în care motoarele în patru cilindri dezvoltă puterea și răspund la comenzile pilotului.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Dar ce este, mai exact, un arbore cotit de tip crossplane și cum influențează el performanța motocicletei? Răspunsul implică o incursiune în fizica motoarelor și o înțelegere a modului în care forțele interne influențează ceea ce simte pilotul la accelerație.
Arborele cotit – coloana vertebrală a motorului
Arborele cotit (crankshaft) este componenta principală care transformă mișcarea pistoanelor în mișcare de rotație, producând astfel putere. În motoarele tradiționale în linie cu patru cilindri, toate manetoanele (sau „crankpins”) sunt aranjate în același plan, la un unghi de 180°, motiv pentru care aceste motoare sunt numite cu arbore „flat-plane”.
La motoarele cu arbore cotit de tip crossplane, fiecare maneton este așezat la 90° față de cel precedent, formând astfel un arbore cu patru planuri încrucișate – de unde și denumirea de „c rossplane” (arbore încrucișat).
Diferența fundamentală: forțele de inerție
Când motorul funcționează, pilotul simte la accelerație o combinație de două tipuri de cuplu:
- Cuplul de ardere (combustion torque) – rezultatul direct al arderii combustibilului în cilindri.
- Cuplul de inerție (inertial torque) – generat de masa componentelor interne aflate în mișcare (pistoane, biele, arbore cotit).
Într-un motor cu arbore tradițional, acest cuplu de inerție fluctuează și interferează cu cel de ardere, creând o senzație de accelerație inconsistentă. Yamaha a identificat acest efect ca fiind un „zgomot” intern care maschează adevărata reacție a motorului la comanda de accelerație.
Arborele crossplane reduce aproape complet acest cuplu de inerție, oferind un „cuplu pur” și un răspuns liniar, direct și previzibil la accelerație.
Forțele primare și secundare: ce simți și de ce contează
Forțele primare
Forțele primare sunt generate de mișcarea sus-jos a pistoanelor, ca rezultat direct al rotației arborelui cotit. Aceste forțe apar la fiecare 180° de rotație, atunci când un piston ajunge la capătul cursei sale (PMS – punct mort superior sau PMI – punct mort inferior).
Într-un motor în linie cu patru cilindri, aceste forțe se pot anula între ele: când un piston urcă, altul coboară. Aceasta este valabil atât pentru arborele de tip 180°, cât și pentru cel de tip crossplane – ambele configurații reușesc să anuleze forțele primare.
Forțele secundare
Mai problematice sunt forțele secundare, care apar din mișcarea oblică a bielei în raport cu axa pistonului. Aceste forțe sunt mai greu de compensat și, în motoarele convenționale, toate cele patru pistoane tind să genereze aceste forțe în aceeași direcție în același timp – amplificând vibrațiile.
În schimb, în configurația crossplane, fiecare piston este în faze diferite ale cursei sale. Două pistoane generează forțe în sus, iar celelalte două în jos, rezultatul fiind anularea reciprocă a acestor forțe secundare. Astfel, vibrațiile sunt mult reduse și nu mai interferează cu comportamentul motorului.
Ordinea de aprindere și avantajele manevrabilității
Un alt aspect cheie al designului crossplane este modificarea ordinii de aprindere. În locul secvenței regulate (1-3-4-2) cu intervale de 180°, motorul crossplane folosește o secvență 1-3-2-4, cu următoarele intervale: 270°–180°–90°–180°.
Această aprindere neregulată imită comportamentul motoarelor V4 de curse (precum cele din MotoGP) și permite pauze mai lungi între unele impulsuri de putere. Acest lucru oferă timp roții spate să „se stabilizeze” între explozii, crescând aderența, reducând uzura anvelopei și oferind o accelerație mai controlabilă la ieșirea din viraje.
De la competiții la motociclete de stradă
Până în 2009, această tehnologie era rezervată exclusiv motocicletelor de competiție, din cauza complexității constructive a arborelui și a costurilor de fabricație. Introducerea pe YZF-R1 a presupus întărirea arborelui cotit și adaptarea întregului ansamblu motor pentru a gestiona forțele interne.
În anii următori, Yamaha a extins această filozofie de design și la motoarele cu două și trei cilindri:
- CP2: Motorul de 689 cmc cu doi cilindri în paralel (folosit pe MT-07, Tenere 700, R7) utilizează un arbore cu manetoane la 270°, care imită caracterul unui V-Twin de 90°, oferind o livrare a puterii mai „bărbătească” și cuplu liniar.
- CP3: Motorul de 847 cmc cu trei cilindri (MT-09, Tracer) are manetoane la 120°, ceea ce în sine reprezintă o configurație „crossplane” din punct de vedere tehnic. Yamaha a păstrat denumirea „CP” pentru coerență de gamă, dar beneficiile sunt similare: reducerea vibrațiilor și un răspuns mai fin.
Impactul în competiție și experiența pilotului
Avantajele oferite de tehnologia crossplane au fost imediat observabile în competițiile MotoGP. Pilotul Valentino Rossi, care a contribuit la dezvoltarea motocicletei Yamaha YZR-M1, a evidențiat comportamentul mai previzibil al motorului și capacitatea acestuia de a gestiona mai eficient pierderile de aderență – un avantaj decisiv în condiții de cursă.
Pe motocicletele de serie, această tehnologie oferă o experiență de condus mai rafinată, mai conectată la aderența reală a roții spate și, în general, mai sigură și mai satisfăcătoare pentru pilot.
Arborele cotit de tip crossplane reprezintă o soluție avansată pentru una dintre cele mai vechi probleme ale motoarelor cu ardere internă: balansul între putere, control și vibrații. Prin reorganizarea fundamentală a modului în care pistoanele se mișcă și în care are loc aprinderea, Yamaha a creat un motor care se comportă mai bine, se simte mai natural și oferă o transmisie mai directă între mâna dreaptă a pilotului și asfaltul de sub roată.
