[Đó là gì?] Khác với 180 độ hay 270 độ! "Trục khuỷu crossplane 135 độ" độc đáo của BMW F450GS có những lợi ích gì?

BMW đã thiết kế mới động cơ song song xi-lanh đôi cho F450GS, với "trục khuỷu pha 135 độ" là đặc điểm nổi bật nhất, độc đáo trong số các xe máy sản xuất. Nó khác biệt như thế nào so với trục khuỷu 270 độ hoặc 180 độ, hiện đang phổ biến cho động cơ song song xi-lanh đôi, và nó mang lại những cải tiến gì? Bài viết này sẽ giải thích chi tiết.

Trục khuỷu pha 135 độ mang lại âm thanh và cảm giác độc đáo

Trong những năm gần đây, trục khuỷu pha 270 độ đã trở thành tiêu chuẩn cho động cơ song song xi-lanh đôi, mang lại cảm giác rung động và mô-men xoắn tương tự như động cơ V-twin 90 độ. Nó được áp dụng rộng rãi trên các mẫu xe như Honda Africa Twin/NC750X, dòng Yamaha MT-07, dòng Suzuki GSX-8, dòng BMW F900/800 và dòng Triumph Bonneville. Nó đặc biệt chiếm ưu thế trong phân khúc tầm trung (400-800cc).

Giữa xu hướng này, BMW đã giới thiệu một động cơ song song xi-lanh đôi hoàn toàn mới với trục khuỷu pha 135 độ trên F450GS. Đây là lần đầu tiên trục khuỷu 135 độ được sử dụng trên một chiếc xe máy sản xuất.

F450GS mới, với các đơn hàng giao trong nước bắt đầu từ tháng 9. Thân xe nhẹ và nhỏ gọn 178kg, công suất 48 mã lực và mức giá khởi điểm từ 961.000 yên rất hấp dẫn.

F450GS mới trang bị động cơ song song xi-lanh đôi DOHC 420cc với trục khuỷu 135 độ. Thiết kế của BMW, sản xuất bởi TVS tại Ấn Độ.

So sánh đối thủ trong phân khúc khoảng 400cc (từ tài liệu của BMW). Trục khuỷu 135 độ là độc đáo, công suất tương đương hoặc vượt trội so với các đối thủ.

Trước hết, "trục khuỷu pha" là gì? Ở động cơ nhiều xi-lanh, nó đề cập đến trục khuỷu có vị trí chốt khuỷu được dịch chuyển (lệch) trên trục khuỷu. Điều này cho phép thay đổi thời điểm đánh lửa của mỗi xi-lanh, làm thay đổi đáng kể cảm giác rung động của động cơ và cảm giác bánh xe đẩy khỏi mặt đường (lực kéo).

Bộ phận của trục khuỷu nơi thanh truyền gắn vào là chốt khuỷu. F450GS theo đuổi cảm giác khác biệt so với cả trục khuỷu 270 độ và 180 độ bằng cách dịch chuyển nó ở góc pha 135 độ.

Ưu điểm lớn nhất của trục khuỷu 135 độ là âm thanh và cảm giác độc đáo.

Khi xi-lanh #1 ở điểm chết trên (TDC), chốt khuỷu của xi-lanh #2 lệch 135 độ. Xi-lanh #2 đánh lửa sau xi-lanh #1 một khoảng thời gian ngắn (225 độ), và sau đó là một khoảng chờ tương đối dài (495 độ) cho đến thời điểm đánh lửa tiếp theo.

Thời điểm đánh lửa của trục khuỷu 135 độ. Xi-lanh #2 đánh lửa 225 độ sau xi-lanh #1, và sau đó xi-lanh #1 lại đánh lửa sau 495 độ. Nếu diễn tả bằng âm thanh, có thể là "Đùng... Đùng..."

Ngược lại, trục khuỷu 270 độ, với chốt khuỷu lệch 270 độ, đánh lửa xi-lanh #2 270 độ sau xi-lanh #1. Sau đó xi-lanh #1 lại đánh lửa sau 450 độ quay trục khuỷu. Âm thanh có thể là "Đùng... Đùng..." (Sơ đồ từ buổi ra mắt Honda NC700S/X. Tương tự bên dưới.)

Nói cách khác, trục khuỷu 135 độ tạo ra mô-men xoắn liên tục trong khoảng thời gian ngắn hơn so với trục khuỷu 270 độ, với khoảng thời gian giữa các xung mô-men xoắn dài hơn, dẫn đến thời điểm đánh lửa không đều hơn. Điều này tạo ra âm thanh trầm, mạnh mẽ và giúp bám đường tốt hơn, tăng khả năng kiểm soát trên địa hình off-road hoặc bề mặt trơn trượt.

BMW mô tả âm thanh của trục khuỷu 135 độ là "âm thanh ống xả độc đáo, không đều". Họ cũng nói thêm, "Nó có âm điệu trung gian giữa động cơ V-twin 90 độ (ví dụ: Ducati) và động cơ V-twin 45 độ (ví dụ: Harley-Davidson), nhưng nó không hoàn toàn giống với bất kỳ loại nào. Nó tạo ra ấn tượng 'không đều' và mạnh mẽ hơn so với trục khuỷu 270 độ."

Kết hợp sức mạnh của trục khuỷu 270 độ và 180 độ

Trục khuỷu 135 độ mang lại cảm giác rung động ở dải tua thấp đến trung bình tương tự như trục khuỷu 270 độ, đồng thời mang lại khả năng tăng tốc mượt mà lên dải tua cao đặc trưng của trục khuỷu 180 độ.

Trục khuỷu 270 độ nổi tiếng với cảm giác mô-men xoắn "đùng đùng" giống V-twin trên toàn bộ dải tua. Khoảng thời gian đốt cháy giống với động cơ V-twin 90 độ. Động cơ song song xi-lanh đôi với trục khuỷu 270 độ ban đầu được thiết kế để đạt được cảm giác rung động và hiệu suất bám đường của động cơ V-twin 90 độ.

Trục khuỷu 180 độ phổ biến trên các mẫu xe thể thao, được sử dụng trên các xe như Kawasaki Ninja 650/Z650RS, Ninja 250, Yamaha YZF-R25/R3, Honda CBR250RR và CBR400R/NX400. Với chốt khuỷu lệch 180 độ, hai piston di chuyển lên xuống xen kẽ, triệt tiêu rung động sơ cấp (rung động thẳng đứng) và cho phép động cơ tăng tốc mượt mà lên dải tua cao.

Trục khuỷu 180 độ với chốt khuỷu lệch 180 độ đánh lửa xi-lanh #2 180 độ sau khi xi-lanh #1 đánh lửa. Nó đánh lửa lại sau mỗi 720 độ.

Trục khuỷu 135 độ có một khoảng thời gian đánh lửa "225 độ", gần với "270 độ" của trục khuỷu 270 độ, mang lại cảm giác rung động tương tự trục khuỷu 270 độ ở vòng tua thấp. Khoảng thời gian còn lại, "495 độ", gần với "540 độ" của trục khuỷu 180 độ, dẫn đến khả năng tăng tốc mượt mà và âm thanh tần số cao ở vòng tua cao, tương tự trục khuỷu 180 độ. Nó thực sự mang lại những gì tốt nhất từ cả hai loại trục khuỷu 270 độ và 180 độ.

Ấn tượng cũng đề cập đến cảm giác rung động gần giống trục khuỷu 270 độ và cảm giác quay gợi nhớ trục khuỷu 180 độ. https://news.webike.net/motorcycle/527664/

Nhân tiện, trục khuỷu 360 độ với chốt khuỷu lệch 360 độ (cũng có thể coi là lệch 0 độ) có thời điểm đánh lửa đều sau mỗi 360 độ (một vòng quay) trục khuỷu, mang lại mô-men xoắn ổn định và rung động từ tốc độ thấp. Các mẫu xe hiện tại bao gồm Kawasaki W800, Yamaha TMAX và Harley X350/X500 mới ngừng sản xuất.

Sức hấp dẫn của bộ cân bằng đơn giúp động cơ nhẹ hơn

Trục khuỷu 135 độ cho phép sử dụng bộ cân bằng đơn giản, đây cũng là một lợi thế cho động cơ nhẹ hơn. Trong khi lợi ích của trục khuỷu 270 độ là khả năng triệt tiêu mô-men xoắn quán tính (mô-men xoắn sinh ra do chuyển động tịnh tiến của piston không mong muốn), nó có thể yêu cầu nhiều bộ cân bằng nặng để triệt tiêu rung động lắc của động cơ (rung động quay).

Ngược lại, trục khuỷu 135 độ có thể triệt tiêu rung động sơ cấp khó chịu với cấu trúc bộ cân bằng đơn giản. Điều này cho phép thiết kế động cơ nhẹ hơn. Khối động cơ của F450GS chỉ nặng 41,5kg, một con số đáng kinh ngạc.

Rung động từ độ lệch trục khuỷu được triệt tiêu bởi bộ cân bằng đơn giản dẫn động bằng bánh răng. Nó triệt tiêu rung động khó chịu trong khi vẫn giữ được cảm giác rung động dễ chịu.

Từng có động cơ V-twin với "khoảng thời gian đánh lửa 135 độ"!

Mặc dù trục khuỷu 135 độ trên động cơ song song là lần đầu tiên xuất hiện trên F450GS, bản thân "khoảng thời gian đánh lửa 135 độ" đã được ứng dụng thực tế trên động cơ V-twin của Honda vào những năm 1980.

Điều này đạt được bằng cách kết hợp động cơ V-twin 45 độ với trục khuỷu pha 90 độ, được sử dụng trên các mẫu xe như XLV750R. Về lý thuyết, chuyển động của piston và khoảng thời gian đánh lửa giống như trục khuỷu 135 độ.

Honda XLV750R (ra mắt năm 1983) là mẫu xe địa hình cỡ lớn được phát triển cho giải đua Paris-Dakar. Pacific Coast (ra mắt năm 1989), một mẫu cruiser cao cấp, cũng sử dụng động cơ tương tự.

Mục đích của việc áp dụng là để loại bỏ rung động sơ cấp về mặt lý thuyết mà không cần trục cân bằng. Tuy nhiên, nó quá mượt mà và thiếu sự hấp dẫn, dẫn đến việc ngừng sản xuất. Ý định đằng sau nó hoàn toàn khác với cách tiếp cận hiện tại của BMW.

Nếu chỉ ra bất kỳ nhược điểm nào...

Nếu chỉ ra bất kỳ nhược điểm nào của trục khuỷu 135 độ, đó là trục khuỷu 270 độ có độ bám tốt hơn ở vòng tua cực thấp. Trục khuỷu 135 độ có khoảng thời gian ngắn hơn giữa hai lần đánh lửa (0 đến 225 độ) so với trục khuỷu 270 độ (0 đến 270 độ). Mặc dù trục khuỷu 135 độ vẫn có thể kiểm soát được ở vòng tua rất thấp khi có cảm giác như sắp chết máy, trục khuỷu 270 độ có lẽ sẽ giữ được lâu hơn một chút.

Hơn nữa, việc lựa chọn ống xả độ dự kiến sẽ không tăng ngay lập tức. Thị trường xe song song xi-lanh đôi toàn cầu bị chi phối bởi trục khuỷu 270 độ. Vì trục khuỷu 135 độ hiện chỉ có trên F450GS, kiến thức phát triển còn hạn chế, và rất có thể sẽ mất thời gian để các ống xả độ tùy chỉnh được phát hành, hoặc lựa chọn có thể khan hiếm.

Tuy nhiên, trục khuỷu 135 độ mang lại nhiều lợi thế vượt trội so với những nhược điểm này. Nó kết hợp sức mạnh của cả trục khuỷu 270 độ và 180 độ, sở hữu những ưu điểm thực sự vượt trội. Chúng ta mong chờ sự phát triển trong tương lai và tiềm năng của các mẫu xe phái sinh.

※ Nhấn vào đây để đọc bài báo độc quyền về sự phát triển trong tương lai của BMW F450GS!

BMW cũng đã ra mắt "trục khuỷu 315 độ" vào năm 2012! Husqvarna Nuda 900/R thời điểm đó sử dụng động cơ này, với nền tảng động cơ lấy từ động cơ song song xi-lanh đôi được sử dụng trên F650/800GS. (Ảnh từ Cộng đồng Webike)

Xem bộ sưu tập  (12)