Kurbelwellen für V8-Motoren werden grob in zwei Typen unterteilt: eine Kreuzkurbelwelle und eine Flachkurbelwelle. Der größte Unterschied besteht darin, dass der Winkel zwischen jeweils zwei Kurbelwellen 90 Grad statt 180 Grad beträgt. Der V8-Motor mit ebener Kurbelwelle hat eine einfache Struktur und eine geringe Trägheit, was zu hohen Drehzahlen und einem guten Ansprechverhalten des Motors führt, mit super Vibrationen ...

Es gibt zwei Konzepte für mechanische Vibrationen im Motor: Vibrationen erster Ordnung und Vibrationen zweiter Ordnung

Z.B. Dreizylindermaschine

In jedem Moment, in dem sich die Kurbelwelle dreht, variiert nicht nur die Anzahl der Auf- und Ab-Kolben, sondern auch die Bewegungsrichtungen der Kolben von Zylinder 1 und Zylinder 3 sind immer entgegengesetzt, was dazu führt, dass der Motor nicht nur auf und ab vibriert, sondern auch schwingt hin und her. Wenn Sie es an einem Serienauto verwenden möchten, müssen Sie es mit einer Ausgleichswelle ausstatten, andernfalls können Sie damit ein elektrisches Spielzeug antreiben. Wie heißt es so schön: Der Dreizylinder schockierte die Welt.

Sondern die übliche Vierzylindermaschine

Es scheint, dass sich zwei Zylinder nach oben bewegen, während sich zwei Zylinder nach unten bewegen. Ist das ein perfekter Motor?

Wenn man die Hälfte des Vierzylindermotors zur separaten Analyse herausnimmt, ist es nicht schwer festzustellen, dass aufgrund der geometrischen Konfiguration der Kurbelpleuelstange die Geschwindigkeit des Aufwärtskolbens immer schneller ist als die Geschwindigkeit des Abwärtskolbens, was dazu führt Der Motor vibriert alle 180 Grad der Kurbelwelle auf und ab. .

Lösung? Eine Ausgleichswelle, die doppelt so schnell rotiert wie die Kurbelwelle. Man kann sagen, dass dieser Motortyp wirklich eine Zukunft hatte, nachdem Mitsubishi in den 1970er Jahren erstmals die Doppelausgleichswelle in den serienmäßig hergestellten 4-Segment-Motor einführte.

Allerdings verfügte die Kurbelwelle des frühen Vierzylindermotors nicht einmal über ein Gegengewicht. Zusätzlich zu den damaligen Bearbeitungsprozessproblemen war die Motordrehzahl niedriger als die des aktuellen Dieselmotors.

In den 1910er Jahren wollten die Designer von Cadillac und Ford das Vibrationsproblem durch einen 90-Grad-Winkel und ein Gegengewicht lösen. (Aber theoretisch benötigt die ebene Achse dieses Design nicht)

Der Seitenventil-V8 und die damals einfache flache Kurbelwelle

Der Vorteil des 90°-Einschlusswinkelmotors besteht darin, dass das Ausgleichsgewicht an der Kurbelwelle zum Ausgleich des Vibrationsdrehmoments verwendet werden kann, das durch die Bewegung des Kolbens in einer anderen Zylinderreihe entsteht. Dieses Prinzip ist auf einen 90-Grad-V-Motor mit mehreren Zylinderpaaren anwendbar.

Wenn sich beispielsweise der obere Zylinder nach oben bewegt, bewegt sich das Gegengewicht nach unten. Bei der Drehung gegen den Uhrzeigersinn zeigt die Geschwindigkeit des Gegengewichts nach der Drehung bei 6 Uhr nach rechts unten, die Bewegung des Kolbens von rechts nach links wirkt diesem Moment jedoch entgegen.

Doch in den 1920er-Jahren stieg die Motordrehzahl und das Problem der Sekundärvibrationen wurde immer offensichtlicher, sodass die meisten serienmäßig hergestellten V8-Motoren mit einer Kreuzkurbelwelle ausgestattet wurden.

Der größte Unterschied zwischen der Kreuzkurbelwelle (oben) und der Flachkurbelwelle (unten) besteht darin, dass der Winkel zwischen jeweils zwei Kurbelwellen 90 Grad statt 180 Grad beträgt. Beim V8 mit flacher Kurbelwelle treten die gleichen Sekundärvibrationsprobleme auf wie beim Vierzylinder-Reihenmotor, und der 90-Grad-Abstand zwischen den beiden Zylinderreihen führt auch dazu, dass sich die 180-Grad-Vibration überlagert. Die Kreuzkurbelwelle ist darauf zurückzuführen, dass der Unterschied zwischen den beiden um 180 Grad getrennten Kurbelwellensätzen 90 Grad statt 180 Grad beträgt. Die Frequenz der Sekundärschwingung beträgt nur die Hälfte der ebenen Kurbelwelle und die Amplitude ist stark reduziert.

Erinnern Sie sich an die Vorteile des 90-Grad-Motors? Das Problem ist nach dem Hinzufügen des Gegengewichts gelöst

Aber hier kommt das Problem. Da jede Zylinderreihe über zwei Kolben verfügt, die in 90-Grad-Abständen den oberen Totpunkt erreichen, hat jede Zylinderreihe unabhängig von der Anordnung der Zündreihenfolge zwei Zündungen in 90-Grad-Abständen, was zu erheblichen Abgasstörungen führt (d. h. Die allgemeinen V8-Motoren sind die Ursache für Abgasgeräusche von Landmaschinen.

Um die Spülkapazität bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erhöhen, wird der allgemeine zivile V8 daher ein H-Typ- oder X-Typ-Ausgleichsrohr in der Mitte des Auspuffs konstruieren und den Druckunterschied zwischen den beiden Auspuffen nutzen, um den Einfluss von zu verringern Abgasstörung.

Einige leistungsorientierte V8-Motoren verwenden ein komplizierteres Design. Beispielsweise verbindet das Abgasrohr des Ford GT den benachbarten Zündzylinder mit dem Abgaskrümmer auf der anderen Seite. Darüber hinaus zögert (der rasende BMW) nicht, den Auspuff auszustoßen. Zur Innenseite des V gemessen, um kompliziertere Abgaskrümmer zu verwenden

Für Hochleistungsmotoren ist die Kreuzkurbelwelle also keine gute Sache. Obwohl die Vibration gering ist, führt das schwere Gegengewicht dazu, dass die innere Trägheit des Motors zu groß wird, was dem sensiblen Ansprechverhalten des Motors und der Realisierung hoher Geschwindigkeiten nicht förderlich ist, ganz zu schweigen von der Gewichtsreduzierung. Darüber hinaus sind Abgasstörungen auch bei Hochleistungsmotoren ein großes Tabu. Daher besteht der europäische Hochleistungs-V8-Motor weiterhin auf den Einsatz einer flachen Kurbelwelle.

Der V8 mit flacher Kurbelwelle schweißt im Grunde zwei gerade Vierer zusammen. Da die auf- und abwärtslaufenden Kolben immer paarweise sind, entsteht kein Primärvibrationsproblem, die doppelte Sekundärvibration muss jedoch eine schwerere Ausgleichswelle erfordern. Um damit umzugehen. Die Hinzufügung der Ausgleichswelle erhöht die Masse und das Trägheitsmoment, sodass diese Hochleistungsmotoren Kurzhubkolben und stärkere Strukturen verwenden, um die Symptome und nicht die Grundursache zu behandeln und diese Vibrationen zu minimieren.

Die Zündfolge des V8 mit flacher Kurbelwelle ist sehr einfach, und es stellt kein Problem dar, dass der V8 mit gekreuzter Kurbelwelle und die Auslasszylinder nacheinander gezündet werden. Die funktionierenden Zylinder sind immer links-rechts-links-rechts-links-rechts-links-rechts..., statt links-rechts-links-links-rechts-links-rechts-rechts wie die Querachse, also da Ist keine Reihe vorhanden? Bei Luftinterferenzproblemen können Sie herkömmliche Abgaskrümmer gleicher Länge verwenden, um die Leistung bei hohen Drehzahlen zu erhöhen.

Querwelle

Vorteile: geringe Vibration und reibungsloser Betrieb

Nachteile: hohes Gewicht, große Trägheit, Abgasstörungen

Flugzeugachse

Vorteile: einfacher Aufbau, geringe Trägheit, gut für hohe Geschwindigkeit und Motoransprechverhalten

Nachteile: tolle Vibration