Versão de dois cilindros do virabrequim Crossplane no FZ-07 e Super Tenere explicada
Os movimentos do virabrequim Yamaha Super Ténéré estão separados por 90 graus para um equilíbrio secundário perfeito, mas resulta em um desequilíbrio primário. São utilizados dois eixos de equilíbrio, girando na mesma velocidade do virabrequim, mas na rotação oposta. O layout do FZ-07 é semelhante, mas com um único eixo de equilíbrio. Cortesia da Yamaha
Sou ex-mecânico de aeronaves, então entendo de motores a pistão. Eu estava me perguntando, porém, o que é uma “manivela de planos cruzados”, como na Yamaha FZ-07 ? Robert Millette Laval, Quebec, Canadá
Um virabrequim de plano cruzado elimina o que a Yamaha chama de “torque inercial”, e o termo “plano cruzado” foi cunhado pela Yamaha com a introdução do 2009 YZF-R1 . O torque inercial é produzido em um motor quando o virabrequim não gira a uma velocidade constante ao longo de uma única revolução, mas acelera e desacelera em diferentes pontos de cada curso do pistão. Este torque, afirma a Yamaha, pode mascarar a sensação de torque de combustão para o piloto e eliminá-lo proporciona melhor tração e feedback. Isto pode ser conseguido equilibrando as forças primárias e secundárias do motor para que o virabrequim gire a uma velocidade mais constante ao longo de cada revolução.
Em um motor a pistão, o peso do pistão subindo e descendo no diâmetro do cilindro é o que causa o desequilíbrio primário. Este movimento se repete a cada rotação do virabrequim e pode ser parcialmente compensado por um contrapeso na própria manivela. Qualquer peso adicionado à manivela, entretanto, introduz seu próprio desequilíbrio longitudinal. Também pode ser utilizado um eixo com contrapeso, girando na direção oposta ao virabrequim na mesma velocidade. Outra forma de melhorar o equilíbrio primário é adicionar outro pistão e cilindro ao lado do primeiro; à medida que um pistão desce, o outro subindo compensará esse movimento, e o movimento para frente/trás também é bem contrabalançado. O que resta, porém, é um casal oscilante devido à distância entre os dois cilindros – como um caiaque balança enquanto você rema.
Como o movimento descendente do pistão não corresponde precisamente ao movimento ascendente do contrapeso (considere que o pistão não está no ponto médio do curso quando o moente está na posição de 90 graus), resulta um desequilíbrio secundário. Isto se repete duas vezes para cada rotação do virabrequim e, como o desequilíbrio primário, pode ser compensado com outro cilindro e pistão ou parcialmente com um contrapeso girando a duas vezes a velocidade do motor na direção oposta do virabrequim.
A maioria dos motores é projetada com equilíbrio primário perfeito, pois proporciona menos vibração. A Kawasaki Ninja 650 de dois cilindros, por exemplo, tem virabrequim de 180 graus com um pistão descendo enquanto o outro sobe. Isso proporciona um equilíbrio primário perfeito, e a Kawasaki usa uma haste de equilíbrio para compensar o casal oscilante. O motor não possui equilíbrio secundário perfeito, mas em um motor pequeno isso pode ser ignorado. Um motor tradicional de quatro cilindros com virabrequim de 180 graus também tem equilíbrio primário perfeito, e agora o par oscilante de um par de pistões compensa o outro, portanto, nenhum eixo de equilíbrio primário é necessário. Alguns motores maiores de quatro cilindros terão um único contrapeso para compensar parcialmente o desequilíbrio secundário inerente a este layout.
A frase-chave aqui é “parcialmente compensada”. Para eliminar totalmente o desequilíbrio secundário em um motor tradicional de quatro cilindros, seriam necessários dois contrabalanceadores, e eles teriam que estar em locais específicos em relação aos pistões e ao virabrequim. O virabrequim de planos cruzados de quatro cilindros da Yamaha com seus movimentos de 90 graus (quando vistos da extremidade, os moentes formam planos cruzados, daí o nome) tem equilíbrio primário e secundário perfeito inerente ao seu design, portanto, não são necessários contrabalanceadores secundários. O motor requer um eixo de equilíbrio para compensar o par oscilante primário, mas isso só precisa girar na velocidade do virabrequim.
O motor FZ-09 de três cilindros da Yamaha tem três manivelas uniformemente espaçadas para o mesmo efeito e também precisa de um eixo de equilíbrio para compensar o casal oscilante. O bicilíndrico FZ-07 (e Super Ténéré) possui virabrequim com os dois lances separados por 90 graus, proporcionando equilíbrio secundário perfeito, mas às custas de um desequilíbrio primário além do par oscilante. No Super Ténéré isso é compensado com dois eixos de equilíbrio, enquanto o FZ-07 se contenta com um único eixo de equilíbrio.
