Yamaha mencipta gelombang besar pada tahun 2009 apabila mereka memperkenalkan YZF-R1 dengan enjin ‘crossplane‘ atau dalam Bahasa Melayu “enjin paksi silang.” Ia juga dikenali sebagai ‘CP4’ secara ringkas untuk maksud ‘crossplane 4 cylinder‘ (paksi bersilang empat silinder). Ya, sudah 15 tahun berlalu, namun masih terdapat kekeliruan tentang maksud sebenarnya.

Turut mengeruhkan keadaan ialah kehadiran enjin Yamaha yang dipanngil ‘CP2’ iaitu yang kembar selari (MT-07, Ténéré 700, dan YZF-R7) dan juga enjin ‘CP3’ tiga silinder (MT-09, Tracer/Tracer GT, YZF-R9).

Jadi, mari kita lihat dengan lebih dekat tentang maksud ‘crossplane’ sebenarnya.

Kita mulakan dengan enjin ‘flat plane’ (paksi mendatar)`

“Paksi” (‘plane‘) merujuk kepada lontaran aci engkol iaitu bagaimana pin engkol disusun. Pin aci engkol ialah suatu bahagain di mana hujung besar rod penyambung (‘conrod‘ atau lebih dikenali sebagai ‘jackrod‘ di Malaysia) dipasang. Di bahagian atas rod penyambung ini adalah hujung yang lebih kecil di mana omboh dipasang melalui pin pergelangan. Oleh itu, tekanan pembakaran menolak ke bawah pada atas omboh, memaksa omboh ke bawah. Pergerakan ini dibawa oleh rod penyambung untuk menolak aci engkol, dan membuatnya. Putaran aci engkol inilah yang memberikan tork dan kuasa enjin.

Secara tradisinya, enjin empat silinder sebaris mempunyai pin engkolnya disusun dalam selang 180° antaranya. Dalam erti kata lain, kita piston satu berada di atas, piston kedua dan piston ketiga berada di bawah, dan akhirnya piston keempat berada di atas juga. Dilihat dari satu hujung aci engkol, semua pin engkol kelihatan berada dalam satu paksi, oleh itu enjin dikenali sebagai “paksi rata” (‘flat plane‘).

Selaras dengan ini, susunan nyalaan enjin (susunan api daripada palam pencucuh untuk menyalakan campuran bahan api/udara) adalah pada setiap 180° putaran engkol iaitu 720°/4 silinder = 180°. Mengapa 720°? Ini kerana enjin empat lejang memerlukan dua putaran aci engkol (720°) untuk melengkapkan empat lejang iaitu kemasukan, mampatan, pembakaran, ekzos.

Untuk menggambarkan ini: Bahan api dalam silinder satu dinyalakan, engkol berputar 180°, bahan api dalam silinder tiga pula dinyalakan, engkol berputar 180° lagi, silinder keempat dinyalakan, dan akhirnya, silinder kedua menyala selepas 180°. Ini dipanggil tetapan pembakaran sekata kerana ia adalah berlaku pada setiap 180°-180°-180°-180°.

Struktur aci engkol ini menyebabkan semua 4 piston menjana daya sekunder dalam arah yang sama pada masa yang sama. 2 piston akan bergerak dari posisi paling atas (‘top dead centre‘/TDC) ke arah 90° pusingan aci engkol dan 2 piston yang lain pula bergerak dari posisi paling bawah (‘bottom dead centre‘/BDC) ke 270° pusingan engkol. Ia mengakibatkan semua daya terkumpul, kerana semua daya diarahkan dalam satu paksi yang sama (2 naik, 2 turun). Ini ialah jumlah daya sekunder (gegaran) bagi struktur aci engkol 180° ini.

Dalam erti kata lain, enjin empat piston sebaris mempunyai banyak gegaran tetapi ia hanya terasa lancar kerana gegaran itu dipadamkan oleh sebuah aci pengimbang (‘balancer shaft‘).

Bagaimana pula dengan enjin ‘crossplane‘?

Enjin paksi silang sebenarnya pertama kali dicadangkan pada tahun 1915, sebelum Cadillac memperkenalkan enjin V8 dengan paksi silang yang pertama pada tahun 1923. Enjin V8 menggunakan engkol paksi rata sebelum itu.

Sekarang, oleh kerana kita telah menggambarkan engkol paksi rata, engkol paksi silang mempunyai pin engkolnya diimbangi sebanyak 90°. Ini bermakna, semasa pin engkol silinder satu ke atas sepenuhnya, pin engkol kedua berada pada sudut 90° daripada pin engkol pertama tadi. Pin engkol terakhir adalah 180° dari pin engkol satu, oleh itu pin engkol ketiga adalah 90° dari pin engkol keempat.

Susunan ini akan memberikan susunan pembakaran 90°-90°-90°-90° tetapi(!) ia menghasilkan penghantaran kuasa yang sangat liar seperti motosikal GP dua lejang 500cc tradisional (walaupun V4). Mick Doohan memanggil ini enjin “Screamer”.

Jadi, untuk mengurangkan watak seperti itu, susunan pembakaran ‘Big Bang’ telah diperkenalkan pada tahun 1990 untuk jentera Honda NSR500, yang meletakkan semua sususan pembakaran keempat-empat silinder dengan lebih rapat, sambil meninggalkan aci engkol untuk memusing sepanjang jalan tanpa denyutan kuasa hasil pembakaran bahan api.

Ini amat berguna untuk motosikal berkuasa tinggi, kerana denyutan kuasa akan mengganggu cengkaman tayar. Setiap nadi kuasa “menendang” tayar dan jika tayar belakang mula kehilangan cengkaman dan mula menggelongsor, denyutan kuasa akan membuatnya terus bergelongsor, justeru kehilangan cengkaman. Apabila ini berlaku, penunggang mempunyai dua pilihan: Tutup pengikit sedikit yang mengurangkan pecutan keluar daripada selekoh, atau membiarkannya dan terhempas. Motosikal zaman kini mempunyai kawalan cengkaman akan mengurangkan tork enjin kepada roda belakang menyebabkan penunggang kehilangan pecutan dari selekoh.

Sebaliknya, tayar dapat “berehat” apabila tiada nadi kuasa daripada enjin dan ini membenarkannya masa untuk mencengkam. Satu lagi kelebihan ini ialah hayat tayar yang lebih baik.

Melangkah ke hadapan kepada Yamaha R1, enjin paksi silang empat silinder sebarisnya dinyalakan pada susunan 270°-180°-90°-180°. Tetapan pembakaran juga telah ditukar kepada silinder 1-3-2-4, bukannya 1-3-4-2 seperti pada enjin paksi rata.

Jadi, kami mempunyai 4 piston yang semuanya berada dalam kedudukan yang berbeza antara satu sama lain. Dua omboh berada pada permulaan bergerak ke bawah, dan dua omboh berada pada permulaan bergerak ke atas.

Piston pertama berada di TDC dan bergerak ke 90°, manakala piston 4 berada di BDC dan bergerak ke 270°. Kedua-dua piston ini menjana daya yang diarahkan ke atas, tetapi piston 2 berada pada 270° dan bergerak ke TDC, manakala piston 3 berada pada 90° dan bergerak ke BDC. Kedua-dua omboh ini menghasilkan daya yang diarahkan ke bawah.

Ini bermakna piston 1 dan 4 adalah sepasang yang mempunyai daya ke atas manakala piston 2 dan 3 mempunyai daya yang diarahkan ke bawah. Oleh itu, daya ke atas dibatalkan oleh daya ke bawah. Akhirnya, aci engkol paksi silang tidak mempunyai daya sekunder.

Kelebihan enjin ‘crossplane‘

Dengan reka bentuk aci engkol paksi silang, daya inersia (= tork inersia) dikurangkan kepada hampir sifar, selain daripada sedikit disebabkan oleh kelenturan dan kilasan dari aci engkol. Jadi yang tinggal hanyalah tork pembakaran yang ‘tulen’. Perasaan tork pembakaran adalah apa yang dimaksudkan dengan perasaan pada pendikit/tindakbalas enjin. Tork pembakaran tidak lagi diatasi oleh daya kilas inersia dengan aci engkol paksi silang. Ini memberikan penunggang perasaan dia mengawal terus roda belakang tanpa sebarang gangguan, sekali gus meningkatkan keupayaan tunggangan.

Inilah sebabnya mengapa Valentino Rossi memilih enjin jenis ‘crossplane’ untuk YZR-M1-nya apabila dia menyertai pasukan MotoGP Yamaha pada 2004. Baginya, ia mempunyai tindak balas pendikit yang lebih lancar dan menggalakkan cengkaman tayar belakang yang lebih baik. Ingati bahawa ini merupakan zaman sebelum teknologi kawalan cengkaman serta aerodinamik seperti sekarang.

Yamaha kemudiannya menjadi pengeluar pertama yang mengguna pakai susunan aci engkol tersebut untuk motosikal jalan raya, iaitu YZF-R1 pada tahun 2009. Ia terus menjadi satu-satunya motosikal jalanan dengan enjin empat silinder sebaris dengan aci engkol paksi silang.

Bagaimana pula dengan CP2 and CP3?

Terdapat dua jenis susun atur aci engkol untuk enjin dua silinder selari, pada mulanya. Secara tradisinya, enjin dua silinder British menggunakan susun atur 360° yang mana kedua-dua piston naik dan turun serentak. Kemudian, ia disemak semula kepada jenis 180°, yang mana satu piston berada di TDC manakala satu lagi berada di BDC. Tetapi yang pertama mempunyai getaran sekunder dan utama yang kuat, manakala yang kedua mempunyai getaran utama yang kuat.

Jadi, Yamaha mula-mula memperkenalkan TRX850 pada tahun 1995 dengan enjin dua piston selari dengan aci engkol 270°, untuk meniru susunan pembakaran enjin V-Twin 90°.

Malangnya TRX850 tidak begitu popular dan diberhentikan produksinya. Namun susunan enjinnya kekal kerana Yamaha menghidupkan semula format itu dalam MT-07 pada 2014, dan memanggilnya CP2 (paksi silang 2-silinder).

Bagi CP3 pula, ia adalah enjin tiga silinder dengan aci engkol paksi silang. Walaubagaimanapun, perlu dikatakan bahawa enjin tiga silinder sebaris sudah pun merupakan enjin paksi silang yang semulajadi, kerana pin engkol dijarakkan pada 120° antara satu sama lain dan bukannya berada di atas paksi yang rata. Ia hanyalah untuk mengekalkan ‘kekeluargaan’ (dan untuk tujuan pemasaran) mengapa Yamaha memanggilnya CP3.

Jadi walaupun nama CP2 dan CP3 adalah tanda dagangan untuk Yamaha, teknologinya bukan berasal daripada pengeluar ini.