Tìm hiểu cấu tạo của động cơ Crossplane

Việc tinh chính thiết kế của trục biên (crank) và ắc dên cho phép nhà sản xuất thay đổi chu kỳ đánh lửa theo hướng thích hợp, qua đó tạo ra đặc trưng riêng của mỗi loại động cơ. Động cơ xe phân khối lớn ngày nay thường được chế tạo theo hai thiết kế trục biên và ắc dên chính là flat plane (ắc dên thẳng hàng) và cross plane (ắc dên vuông góc). 

 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hai loại động cơ  

Flat plane là các loại động cơ có thiết kế trục biên với các ắc dên đặt trên cùng một mặt phẳng. Đây là thiết kế phổ biến với các động cơ từ 2 xy lanh trở lên.

Động cơ 4 xy lanh thẳng hàng sẽ tồn tại 2 loại momen lực bởi thì nổ và quán tính trong đó chu kỳ đánh lửa giữa các xy lanh thường sẽ cách nhau đều 180˚. Với chu kỳ đánh lửa này, momen lực đến từ thì nổ lớn nhất tại hướng 12 giờ khi xy lanh di chuyển từ điểm chết trên đi xuống, và 6 giờ vì tại hướng 6 giờ thì vận tốc của trục biên đạt lớn nhất nên đạt được momen lực lớn gần như bằng tại điểm 12 giờ. Trong khi đó, tại hướng 3 giờ và 9 giờ, trục biên chỉ tồn tại momen lực quán tính. 

Trong khi đó, động cơ cross plane thiết kế trục biên rất đặc biệt, với góc đặt các ắc dên cách nhau 90˚, hay còn gọi là các ắc dên đặt trên hai mặt phẳng vuông góc với nhau. 

4 xy lanh thẳng hàng có chu kỳ nổ hoàn toàn khác với flat plane crank và tuần tự theo các góc 270˚-180˚-90˚-180˚. Khi xy lanh ở hướng 3 giờ và 9 giờ đều sẽ có một xy lanh đang ở trong thì nổ và tạo ra momen lực, vì vậy chu kỳ đánh lửa, giúp động cơ loại bỏ hoàn toàn momen quán tính tại điểm 3 giờ và 9 giờ. 

2. Các đặc trưng của động cơ Crossplane 

Với động cơ flat plane, lực máy truyền ra bánh sau sẽ đều hơn và được sản sinh đều đặn mỗi chu kỳ đánh lửa của động cơ (720˚). Tuy nhiên, sự tồn tại của mô men quán tính sẽ ảnh hưởng đến công suất được tạo ra bởi thì nổ.  

Ngược lại, động cơ Crossplane nhờ chu kỳ đánh lửa không đều đã loại bỏ hoàn toàn được mô men quán tính, giúp tận dụng tối đa công suất động cơ qua thì nổ, qua đó giúp người lái cảm nhận được ống ga tốt hơn và trực tiếp điều khiển được lực máy ra bánh sau.  

Một ưu điểm khác đó là động cơ Crossplane tạo ra độ bám giữa bánh sau và mặt đường tốt hơn. Nguyên nhân là do khoảng nghỉ giữa các điểm tạo lực dài hơn, cho phép bề mặt lốp có thời gian co giãn để tối ưu độ bám. Như hình minh họa các động cơ 4 xy lanh thẳng hàng và lực trên bề mặt lốp xe, động cơ Crossplane 4 máy thẳng hàng cho lực nổ lên bề mặt lốp xe và động cơ Crossplane cho ra các khoảng nghỉ và lực dài hơn so với 4 máy thẳng hàng flat plane. 

3. Các loại động cơ Crossplane khác 

Ngoài Crossplane 4 xy lanh thẳng hàng, còn có động cơ Crossplane 2 xy lanh thẳng hàng và động cơ cross plane 3 xy lanh thẳng hàng. Tuy nhiên tất cả đều có chung mục đích đó là loại bỏ momen quán tính của động cơ, góp phần tăng momen xoắn cực đại so với các dòng máy sử dụng flat plane. 

Động cơ crossplane 3 xy lanh trên MT-09 hoàn toàn mới