Wie funktioniert es? 
‚Crossplane’ Design heißt, dass jeder der 4 Hubzapfen im 90° Winkel zum nächsten Hubzapfen seht.
Die Hubzapfen (planes) sind mitsamt den Kurbelwangen mit 90° Überschneidung (cross) angeordnet. Daher der Name ‚Crossplane’ Kurbelwelle.
Die Crossplane Kurbelwelle verringert das Trägheitsmoment des Kurbeltriebes im Motor fast auf Null.
Das Drehmoment, welches der Fahrer beim Gasgeben spürt, besteht aus zwei Komponenten: Das Drehmoment aus der eigentlichen Verbrennung, also der Gasexplosion und dem Massenträgheitsmoment der bewegten Teile wie Kurbelwelle, Pleuel und Kolben. Dieses Trägheitsmoment stört das durch die Verbrennung erzeugte eigentliche Drehmoment und beeinflusst das Gefühl für die Leistungsentfaltung des Motors.
Man kann sagen, es ist wie beim Musikgenuss, wo man auch keine Störungen durch Kratzen, Rauschen oder Anderes haben möchte. Mit anderen Worten, man will kein Geräusch in der Musik!
Die Crossplane Kurbelwelle filtert dieses „Geräusch“ heraus, welches das eigentliche Drehmoment (durch die Verbrennung) stört. Durch den Trick mit der Kurbelwelle wird das sonst störende Trägheitsmoment eliminiert und das eigentliche Drehmoment (durch Verbrennung) kommt voll zur Geltung. Da beide Kräfte jetzt nicht mehr gegeneinander arbeiten, wird das Gefühl für die Gasannahme und damit das Gefühl für die abgerufene Leistung für den Fahrer deutlich verbessert.

Bisher ist diese Kurbelwelle nur bei Rennmaschinen (wie bei der MotoGP Maschine von Valentino Rossi) verwendet worden. Denn die Welle ist sehr komplex in der Fertigung. Außerdem sind die durch diese Auslegung auftretenden Belastungen für Lager und Material stärker als bei normalen Vierzylinder Kurbelwellen und die Vibrationen sind stärker. Keine einfache Aufgabe also, diese spezielle Kurbelwelle in der Großserie für Vierzylinder Motoren einzusetzen.

Im Detail: Primäres und sekundäres Trägheitsmoment
Wollen wir zunächst einmal die Kräfte betrachten, die vom Kolben und der Kurbelwelle ausgehen und die Einfluss auf die Gasannahme haben. Jedes Teil erzeugt Kräfte, wenn es beschleunigt bzw. abgebremst wird (F= m x a). Die Massenkraft versucht dabei das Teil weiter in die Richtung zu bewegen in die es beschleunigt wurde. Auf der anderen Seite haben wir die Trägheit der Masse, die das Teil wieder abbremst. Das alles zusammen nennt man Trägheitsmoment. Somit ist das Trägheitsmoment die Summe aus den beiden Einzelkräften, die wir oben beschrieben haben, also aus Massenträgheit und Beschleunigung.

Sehen wir uns das noch etwas genauer an.

Primäre Massenträgheit des Kolbens
Die primäre Massenkraft, welche auf den Kolben wirkt, entsteht durch die Auf und Ab Bewegung des Kolben, geführt durch das Pleuel, das wiederum auf der sich drehenden Kurbelwelle gelagert ist.
So betrachtet, ergibt sich also die maximale Massenkraft, welche auf den Kolben einwirkt, jeweils am Ende des Hubvorganges, also wenn der Kolben entweder am oberen Todpunkt wieder nach unten gedrückt wird, oder aber am unteren Todpunkt sich wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Grund hierfür ist die Tatsache, dass jede Masse einen Wiederstand leistet, sobald eine abrupte Richtungsänderung gemacht wird. Wie man sich vorstellen kann, will der Kolben also im Todpunkt, ob oben oder unten, erst einmal in die gleiche Richtung weitersausen.

Wenn wir nun einen Blick auf einen Vierzylinder Motor werfen, dann werden wir feststellen, dass wir immer eine Gegenkraft haben, nämlich wenn ein sich ein weiterer Kolben zur gleichen Zeit (im Regelfall um 180° versetzt) in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Genauer gesagt, wenn Kolben 1 dem unteren Todpunkt entgegengeht und Kolben 2 dem oberen Todpunkt entgegengeht, heben sich beide Kräfte auf, da beide Kolben mit gleicher Masse und Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung wirken.

Das gilt sowohl für eine konventionelle 180° versetzte Kurbelwelle als auch für die Crossplane Kurbelwelle.

180° Kurbelwelle:
Animation unten: 4 Zylinder Kurbelwelle mit 180° Versatz:
Wenn Kolben 1 im oberen Todpunkt ist, befindet sich Kolben 2 im unteren Todpunkt und umgekehrt.
Wenn Kolben 4 im oberen Todpunkt ist, befindet sich Kolben 3 im unteren Todpunkt und umgekehrt.
In dieser Konfiguration hat man also zwei Kolben, die sich in die gleiche Richtung bewegen und zwei weitere Kolben, die sich in die Gegenrichtung bewegen. Beide Kolbenpaare gleichen also die unterschiedlichen auftretenden Kräfte aus.

Crossplane Kurbelwelle:
Animation unten: 4 Zylinder Kurbelwelle mit „Crossplane“ Versatz:
Wenn Kolben 1 im oberen Todpunkt ist, befindet sich Kolben 4 im unteren Todpunkt und umgekehrt.
Wenn Kolben 3 im oberen Todpunkt ist, befindet sich Kolben 2 im unteren Todpunkt und umgekehrt.
Obwohl jetzt andere Kolbenpaare in die gleiche bzw. entgegengesetzte Richtung gehen, erzielt man das gleiche Ergebnis hinsichtlich Massenausgleichs wie bei der 180° versetzten Kurbelwelle.

Sekundäre Massenträgheit des Kolbens
Es gibt jedoch noch eine zweite Trägheitskraft, welche auf den Kolben einwirkt. Nämlich dann wenn das Pleuel sich auf der 180° Umdrehung am weitesten außerhalb der vertikalen Linie der Kolben Auf und Ab Bewegung befindet.
So wandert also der Kurbelzapfen auf dem das Pleuel sitzt bei der Drehung der Kurbelwelle auf halbem Hub des Kolbens um 90° bzw. 270° aus der Flucht mit der Kolbenlaufbahn, jeweils auf die eine oder andere Seite, abhängig ob der Kolben von oberen oder unteren Todpunkt kommt. In diesem Moment ist die sekundäre Massenträgheit des Kolbens maximal und der Kolben wird verzögert.
Diese sekundäre Massenträgheit auf den Kolben tritt also zu anderen Zeiten auf als die primäre Massenträgheit. Hier liegt also der große Unterschied zwischen der konventionellen 180° Kurbelwelle und der Crossplane Kurbelwelle.

180° Kurbelwelle:
Animation unten: 4 Zylinder Kurbelwelle mit 180° Versatz:
Bei dieser Kurbelwelle werden bei allen 4 Kolben die sekundäre Massenträgheit auf den Kolben in die gleiche Richtung und zur gleichen Zeit erzeugt. Zwei Kolben  gehen vom oberen Todpunkt auf 90° und wiederum zwei Kolben gehen vom unteren Todpunkt aus auf 270° Position des Kurbelzapfens. Das führt dazu, dass sich diese Kräfte addieren, da die Einzelkräfte jetzt alle in eine Richtung wirken. Das heißt die sekundäre Massenträgheit, welche auf die Kolben wirkt, ist bei der 180° versetzten Kurbelwelle relativ hoch.

Crossplane Kurbelwelle:
Animation unten: 4 Zylinder Kurbelwelle mit „crossplane“ Versatz:
Bei dieser Kurbelwelle haben alle 4 Kolben eine unterschiedliche relative Position.
Zwei Kolben sind also immer in einer ungleichen Abwärtsbewegung, die anderen beiden Kolben in einer ungleichen Aufwärtsbewegung.
Kolben 1 ist am oberen Todpunkt und bewegt sich auf eine 90° Stellung des Kurbelzapfens zu, während Kolben 4 vom unteren Todpunkt auf eine 270° Stellung des Kurbelzapfens zugeht. ABER, Kolben 2 ist jetzt bei 270° und geht dem oberen Todpunkt entgegen, während Kolben 3 bei 90° dem unteren Todpunkt entgegengeht. Beide Kolben haben damit die Kraft abwärts gerichtet (also Pleuel geht nach innen).
Das wiederum bedeutet, dass Kolben 1&4 ein Paar sind, dessen Kraft aufwärts gerichtet ist, während das Paar 2&3 eine abwärts gerichtete Kraft haben.
Somit heben sich die Summe der Massenkräfte der zwei Kolbenpaare gegenseitig auf.
Des Pudels Kern: die Crossplane Kurbelwelle hat KEINE sekundären Massenkräfte!

Zusammenfassung
Mit der Crossplane Kurbelwelle wird das Massenträgheitsmoment fast auf Null reduziert. (Ein bisschen etwas bleibt natürlich immer, weil auch die Kurbelwelle ein Biegemoment hat aufgrund der Massenkräfte)
Was bleibt ist das reine Drehmoment, das der Motor durch die Verbrennung produziert. Damit werden das Gefühl und die Präzision am Gasgriff deutlich gesteigert. Klar, denn das reine Drehmoment (durch Verbrennung) wird jetzt nicht mehr durch das nicht erwünschte Massenträgheitsmoment im Kurbeltrieb gestört. Damit wird die Kontrolle der Leistung am Hinterrad einfacher und das Fahrvergnügen und auch die Kontrolle der Maschine verbessern sich.

Zündfolge
Die ‚Crossplane’ Kurbelwelle bedingt jedoch eine andere Zündfolge. Da die Kolben zu unterschiedlichen Zeiten am Zündzeitpunkt ankommen, ergibt sich folgende Zündfolge: 1-3-2-4 bei folgenden Kurbelwellenstellungen: 270°-180°-90°-180°. Damit hat man eine „unregelmäßige“ Zündfolge im vergleich zum konventionellen Vierzylinder, der ja immer bei jeweils 180° zündet.

Siehe Animation der unregelmäßigen Zündfolge.
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Auspuff Führung
Diese Zündfolge hat auch Konsequenzen für die Auspuffführung. Die Gasströme sind extremer, weil nicht gleichmäßig, der Gasdruck selbst ist deutlich höher als bei einem normalen Vierzylinder.
Das bedeutet, dass die Auspuffanlage „offener“ sein muss. Ein 3-Kammern System, wie bislang Standart und bei der letzten R1 verwendet reicht nicht mehr aus and setzt dem Luftstrom zuviel Wiederstand entgegen. Die neue R1 hat ein Einkammer System, wie man es von Rennmaschinen kennt. Damit aber trotzdem die Lärmvorschriften der Homolegation für den öffentlichen Straßenverkehr eingehalten werden können, braucht man natürlich wesentlich größere Schalldämpfer.
Dafür sorgt das Einkammer System mit dem ungehinderten Auspuffgasstrom nicht nur für Leistung, sondern auch für den ganz charakteristischen Sound der neuen R1.
Die Auspuffanlage selbst ist aus leichtem Titan gefertigt und unter der Sitzbank nach oben gezogen. Damit unterscheidet sich die Konstruktion von der R6 bei der die Auspuffanlage unterm Motor platziert ist. Grund hierfür: der R1 Motor braucht größere Auspufflängen, um seine spezielle Drehmoment Charakteristik entfalten zu können. Außerdem braucht das von der M1 GP Rennmaschine übernommen Federsystem hinten mehr Platz als beim Vorgängermodell. Das neue System ist der Motorcharakteristik angepasst und zeigt seine Stärken beim Herhausbeschleunigen aus Kurven, wo Motor und Fahrwerk eine Symbiose eingehen.
Ein Beispiel dafür wie sehr Yamaha für eine ganzheitliche Entwicklung steht, wo alle Komponenten der Maschine eine Symbiose eingehen.