Sau khi tham dự giải đua WorldGP vào đầu những năm 1960, Yamaha Motor đã nhanh chóng giành chức vô địch thế giới và tới nửa cuối của thế kỉ 20, công ty vùng Hamamatsu đã được cả thế giới biết đến như là một thương hiệu sản xuất xe đua. Cùng lúc đó nhiều nhà sản xuất khác tới từ Nhật Bản cũng bắt đầu thử sức ở lĩnh vực mô tô phân phối lớn và từ đây đã tạo nên một kỷ nguyên mới trong quá trình phát triển chuyên sâu về xe mô tô tại Nhật Bản. Mặc dù chuyên về các mẫu xe hai kỳ nhưng Yamaha vẫn muốn có một sự đột phá. Và họ đã định hướng những nghiên cứu và phát triển của mình theo một hướng đi mới đó là tạo ra những chiếc xe sử dụng động cơ 4 kỳ hai xi-lanh dung tích lớn.
Ken Nemoto – tham gia WorldGP từ năm 1975 đến năm 1978
Trong khi nhiều hãng xe khác còn đang loay hoay trong việc phát triển động cơ 4 xi-lanh thì Yamaha tập trung mọi nỗ lực của mình vào dự án riêng là phát triển động cơ xi-lanh đôi dung tích lớn. Trước đó, Yamaha đã thành công trong việc sản xuất ra những chiếc xe có trọng lượng nhẹ công suất lớn và đây chính là sự khác biệt của Yamaha so với những đối thủ còn lại. Tuy nhiên, ít ai nghĩ rằng công ty sẽ lựa chọn loại động cơ hai xi-lanh để cạnh tranh với các mẫu xe 4 xi-lanh. Chính việc theo đuổi triết lí ấy đã khiến họ phải đối mặt với nhiều thử thách nhưng nhờ vậy Yamaha biết được cách giải quyết những vấn đề khó khăn khi tạo ra một mẫu xe mới. Từ đó hãng sẽ tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm cho các giải đua tiếp theo và những kiến thức ấy sẽ áp dụng trên các mẫu xe thương mại sử dụng động cơ 4 kỳ sau này.
Phát triển mẫu xe Big-Bike bắt đầu từ quá trình khảo sát tại thị trường Mỹ.
Vào năm 1967 khi các nhà sản xuất Nhật Bản vẫn còn tập trung cho giải đua WorldGP thì Honda đã tiết lộ mẫu CB450 hai xi-lanh thẳng hàng, đây là chiếc xe phân khối lớn đầu tiên sử dụng động cơ trục cam đôi DOHC. Sau khi khẳng định được vị thế của mình với tư cách là hãng sản xuất xe mô tô nhanh nhất thế giới với các mẫu CB72 (250cc) và CB77 (305cc), Honda đã chuyển sang những thử nghiệm lớn hơn. Kawasaki cũng tham gia vào thị trường xe mô tô phân khối lớn bằng mẫu W1 sử dụng động cơ xi-lanh đôi OHV mà công ty đã mua lại bản quyền từ nhà sản xuất Meguro sau đó nâng dung tích động cơ lên 650cc từ chiếc Mach III với động cơ 500cc 3 xi-lanh hai kỳ.
Trên thực tế đã từng có một số nhà sản xuất Nhật Bản tạo ra những mẫu xe 500cc hoặc lớn hơn trong thời kì sơ khai của ngành công nghiệp sản xuất xe mô tô hai bánh trước những năm 1960. Tuy nhiên chúng không thể so sánh được với các mẫu xe tới từ Đức hay Anh Quốc. Những chiếc xe đến từ đất nước mặt trời mọc chủ yếu phục vụ cho thị trường trong nước, bởi nhiều khách hàng không thể mua được những chiếc xe nhập khẩu đắt tiền khi chúng không có sẵn ở thị trường nội địa. Về mặt chất lượng những mẫu xe này không đủ tiêu chuẩn để xuất khẩu.
Tuy nhiên ngành công nghiệp sản xuất xe mô tô phân khối lớn tại Nhật Bản đã phát triển trở lại vào nửa cuối thập niên 60 với mục tiêu tiêu chính là nhắm vào thị trường nước ngoài, đặc biệt là Hoa Kỳ. Vào thời điểm những năm 1960 và 1970, đối với nhiều hãng xe thì đất nước này là một trong những thị trường tiềm năng nhất trên thế giới. Ở đây hầu hết giới trẻ đều sử dụng mô tô phân khối lớn, ví dụ trong phân khúc 650cc có các thương hiệu như Triumph hay BSA do Anh sản xuất. Ngoài ra BMW cũng ra mắt mẫu xe 750cc tại thị trường này với màu sơn bên ngoài gồm các tone màu của quốc kỳ Mỹ.
Giờ đây các nhà sản xuất Nhật Bản đủ khả năng để sản xuất ra các mẫu xe phân khối lớn có chất lượng nhưng mức giá chỉ tương đương với những chiếc 250cc hoặc 350cc, ưu tiên hàng đầu của họ là đẩy mạnh quá trình phát triển các mẫu xe phân khối lớn tại thị trường Mỹ. Việc ưu tiên này thể hiện qua chiếc CB750 FOUR bốn xi-lanh được ra mắt vào năm 1969. Trước đó khối động cơ này chỉ chỉ dùng trên những mẫu xe đua tại MotoGP và CB750 FOUR bốn xi-lanh không chỉ xuất hiện riêng ở thị trường Mỹ mà còn có mặt trên toàn thế giới.
Sự kiện lớn tiếp theo là sự ra mắt của Kawasaki Z1, ban đầu được định hình là một mẫu xe phân khúc 750cc nhưng sau đó chiếc xe này đã nhanh chóng nâng dung tích động cơ lên 900cc khi Honda ra mắt CB750 (mặc dù ban đầu tại Nhật Bản được giới thiệu là Z2 với dung tích 750cc). Với những mẫu xe được giới thiệu, các nhà sản xuất Nhật Bản đã có một bước tiến lớn và nhanh chóng bước vào kỷ nguyên của những chiếc mô tô phân khối lớn. Để không bị bỏ lại phía sau, Yamaha đã chuyển sang phát triển những chiếc phân khối lớn của riêng mình. Tuy nhiên những nỗ lực đầu tiên để sản xuất ra một mẫu xe động cơ bốn kỳ dung tích xi-lanh lớn là một chặng đường dài khi phải đối mặt nhiều khó khăn kéo dài qua nhiều năm.
Con đường đầy sỏi đá này khởi đầu là những khó khăn trong việc tìm kiếm một mẫu xe thử nghiệm để thực hiện quá trình nghiên cứu. Lý do là bởi Yamaha không giống như các thương hiệu khác tới Nhật Bản, họ không theo đuổi triết lí động cơ 4 xi-lanh mà tập trung vào phát triển động cơ xi-lanh đôi giống như các mẫu xe tới từ Anh Quốc đang phổ biến tại Mỹ. Điều dễ nhận thấy đối với một chiếc xe phân khối lớn sử dụng động cơ xi-lanh đôi là các vấn đề trong quá trình vận hành.
Nếu mục đích sử dụng đơn giản chỉ là tạo ra một chiếc xe có cảm giác lái tốt và không quá chú trọng vào hiệu suất động cơ giống như những chiếc xe của Anh thì mọi thứ sẽ trở nên dễ dàng hơn. Nhưng để như những cỗ máy 4 xi-lanh tại các giải đua được phát huy tối đa sức mạnh và tốc độ, thì khối động cơ xi-lanh đôi đã gặp phải nhiều rảo cản như trọng tâm xe cao hơn, thậm chí bộ khung đỡ mỏng hơn và việc xử lí độ ổn định khi động cơ hoạt động sẽ là một nhiệm vụ cực kì khó khăn.
Trong quá trình phát triển “Big-Twin”, Yamaha đã có những hướng giải quyết tích cực
Takafumi Fujmori nói về quá trình phát triển XS-1 (1996)
Chiếc xe phân khối lớn 4 kỳ đầu tiên của Yamaha là chiếc XS-1 ra mắt vào năm 1970 sử dụng động hai xi-lanh thẳng hàng SOHC dung tích 650cc. Đó là một chiếc xe có kiểu dáng bắt mắt lấy cảm hứng từ những chiếc Triumph và BSA của Anh, nhưng nó đã khiến các kỹ sư phải đau đầu trong việc nghiên cứu quá trình vận hành của khối động cơ. Takafumi Fujimori nói “Trong quá trình phát triển động cơ đầu tiên của XS, nó đã không đạt được các tiêu chuẩn về hiệu suất như đã đề ra, vì vậy đây là vấn đề đầu tiên mà các ký sư của chúng tôi phải giải quyết” – ông giải thích từng vấn đề nhóm phải đối mặt.
“Vào thời điểm đó, tôi thường quan sát rất kỹ những gì đang diễn ra trên bàn treo động cơ. Không giống như đường hút và xả trên động cơ hai thì, động cơ 4 thì tất cả đều phụ thuộc vào trục cam, để thay đổi cấu hình cam họ đã hàn thêm trên đỉnh gối cam sau đó sử dụng máy mài để mài lại. Nó thực sự giống như chúng ta đang vượt qua một thời kỳ đen tối. Trải qua những cố gắng hết lần này tới lần khác, cuối cùng nhóm tiến đã gần hơn tới mục tiêu về hiệu suất động cơ đề ra và bắt đầu tiến hành chạy thử. Trong khỏang thời gian thử nghiệm, Yamaha Fukuroi có thể kiểm tra chiếc xe vận hành ở tốc độ cao và vượt qua những khúc cua. Fujimori nói “Ban đầu chiếc xe cho thấy độ ổn đinh trong điều kiện thử nghiệm ở dải tốc độ 140-150km/h. Sau đó tốc độ đẩy lên 180km/h bắt đầu xuất hiện độ rung lắc tới từ tay lái.” Fujimori chia sẻ.
“Khi chạy tốc độ càng cao độ rung sẽ càng tăng lên và nếu phản ứng bằng cách hạ ga đột ngột hiện tượng rung lắc trên sẽ ngay lập tức phải hồi lại khiến tay lái mất ổn định hơn và có thể gây ngã. Sau khi thử nghiệm chiếc xe tôi đã quay trở lại gặp các kỹ sư nói về hiện tượng rung lắc lớn. Đây cũng là một trải nghiệm mới đối với họ, họ đã quay lại hỏi tôi ‘Chúng ta nên làm gì?’ Vì chiếc xe có độ rung lớn nên rõ ràng hệ thống khung gầm chưa đủ độ cứng và chắc chắn. Do vậy họ đã cố gắng thay đổi lại mọi thứ từ khung treo động cơ đến phần gắp sau. Trên khung họ hàn một đoạn ống kim loại chéo và các bản kim loại ở những đoạn khớp nối để gia cố”.
“Sau khi gia cố và thử nghiệm lại chiếc xe không còn hiện tượng rung và chiếc xe trở nên ổn định hơn và bắt đầu cảm nhận được sự khác biệt. Đây có lẽ là lần đầu tiên chúng tôi coi việc xử lý độ ổn định là một yếu tố cơ bản trong công nghệ phát triển một mẫu xe. Bởi đây là một mẫu xe phân khối lớn nên chúng tôi buộc phải giải quyết vấn đề này. Tôi thấy thật may mắn khi vấn đề này xuất hiện ở giai đoạn đầu trong quá trình phát triển mẫu xe Big-Bike của chúng tôi”.
“Trước đó, thiết kế động cơ thường sẽ được tiến hành đầu tiên sau đó bố trí và định hình động cơ sẽ được quyết định và cuối cùng sẽ bắt đầu quá trình thử nghiệm. Vì vào thời điểm đó có không đầy đủ đủ các trang thiết bị như ngày nay để các kỹ sư có thể nắm bắt thông tin kỹ thuật về hệ thống khung sườn để hạn chế những sự cố kĩ thuật xảy ra sau này trong quá trình phát triển. Ngoài ra tôi cũng muốn chia sẻ rằng tiêu chuẩn về hiệu suất và cảm giác lái là xem xét những gì đối thủ đã làm với mẫu xe của họ và đánh giá những thứ tốt nhất mà họ đã đạt được. Việc rung lắc cũng xảy ra trên những chiếc Triumph và BSA khi chạy ở tốc độ cao nhưng đây là vấn đề nghiêm trọng trong giai đoạn đầu phát triển XS-1”.
