Los cigüeñales de los motores V8 se dividen aproximadamente en dos tipos, uno es un cigüeñal transversal y el otro es un cigüeñal plano. La mayor diferencia es que el ángulo entre cada dos cigüeñales es de 90 grados en lugar de 180 grados. El motor V8 de cigüeñal de avión tiene una estructura simple y pequeña inercia, lo que favorece altas revoluciones y respuesta del motor, con súper vibración...

Hay dos conceptos de vibración mecánica del motor: vibración de primer orden y vibración de segundo orden.

P.ej. máquina de tres cilindros

En cualquier momento cuando el cigüeñal gira, no sólo siempre varía el número de pistones de arriba y de abajo, sino que las direcciones de movimiento de los pistones del cilindro 1 y del cilindro 3 son siempre opuestas, provocando que el motor no sólo vibre hacia arriba y hacia abajo, sino que también oscila hacia adelante y hacia atrás. Si desea usarlo en un automóvil producido en masa, debe equiparlo con un eje de equilibrio; de lo contrario, puede usarlo para conducir un juguete eléctrico. Como dice el refrán: el tres cilindros conmocionó al mundo.

Pero la máquina común de cuatro cilindros

Parece que dos cilindros suben mientras dos cilindros bajan. ¿Es este un motor perfecto?

Sacando la mitad del motor de cuatro cilindros para analizarlo por separado, no es difícil encontrar que debido a la configuración geométrica de la biela del cigüeñal, la velocidad del pistón ascendente es siempre más rápida que la velocidad del pistón descendente, provocando que la motor vibre hacia arriba y hacia abajo cada 180 grados del cigüeñal. .

¿Solución? Un eje de equilibrio que gira dos veces más rápido que el cigüeñal. Se puede decir que después de que Mitsubishi aplicara por primera vez el eje de equilibrio doble al motor de 4 segmentos producido en serie en la década de 1970, este tipo de motor realmente tenía futuro.

Sin embargo, los primeros motores de cuatro cilindros con cigüeñal ni siquiera tenían contrapeso. Además de los problemas del proceso de mecanizado en ese momento, la velocidad del motor era menor que la del motor diésel actual.

Entonces, en la década de 1910, los diseñadores de Cadillac y Ford querían resolver el problema de la vibración mediante un ángulo de 90 grados y un contrapeso. (Pero en teoría, el eje plano no necesita este diseño)

La válvula lateral V8 y el cigüeñal plano simple en ese momento.

La ventaja del motor con ángulo incluido de 90° es que el contrapeso en el cigüeñal se puede utilizar para compensar el par de vibración generado por el movimiento del pistón en otra fila de cilindros. Este principio es aplicable a un motor tipo V de 90 grados con varios pares de cilindros.

Por ejemplo, cuando el cilindro superior se mueve hacia arriba, el contrapeso se mueve hacia abajo. Mientras gira en sentido antihorario, la velocidad del contrapeso apunta hacia la parte inferior derecha después de girar a las 6 en punto, pero el pistón que se mueve de derecha a izquierda contrarresta este momento.

Pero en la década de 1920, la velocidad del motor aumentó y el problema de la vibración secundaria se hizo cada vez más evidente, por lo que la mayoría de los motores V8 producidos en masa comenzaron a estar equipados con un cigüeñal transversal.

La mayor diferencia entre el cigüeñal transversal (arriba) y el cigüeñal plano (abajo) es que el ángulo entre cada dos cigüeñales es de 90 grados en lugar de 180 grados. El cigüeñal plano V8 tendrá el mismo problema de vibración secundaria que el motor de 4 cilindros en línea, y el intervalo de 90 grados entre las dos filas de cilindros también hará que se superponga la vibración de 180 grados. El cigüeñal cruzado se debe a que la diferencia entre los dos juegos de cigüeñales separados por 180 grados es de 90 grados en lugar de 180 grados. La frecuencia de la vibración secundaria es sólo la mitad de la del cigüeñal plano y la amplitud se reduce considerablemente.

¿Recuerda las ventajas del motor de 90 grados? El problema se soluciona tras añadir el contrapeso.

Pero aquí viene el problema. Dado que cada fila de cilindros tiene dos pistones que alcanzan el punto muerto superior a intervalos de 90 grados, no importa cómo esté dispuesta la secuencia de encendido, cada fila de cilindros tendrá dos encendidos a intervalos de 90 grados, lo que provocará graves interferencias en el escape (es decir, (los motores V8 generales son similares a la causa del ruido de escape de la maquinaria agrícola).

Por lo tanto, para aumentar la capacidad de evacuación a bajas velocidades, el V8 civil general diseñará un tubo de equilibrio tipo H o tipo X en el medio del escape y utilizará la diferencia de presión entre los dos escapes para reducir la influencia de interferencia del escape.

Algunos V8 centrados en el rendimiento utilizan un diseño más enredado. Por ejemplo, el tubo de escape del Ford GT conecta el cilindro de encendido adyacente con el colector de escape del otro lado. Es más (el frenético BMW) no duda en agotar el escape. Medido hacia el interior de la V para usar colectores de escape más complicados.

Por tanto, el cigüeñal transversal no es bueno para los motores de alto rendimiento. Aunque la vibración es pequeña, el contrapeso pesado hace que la inercia interna del motor sea demasiado grande, lo que no favorece la respuesta sensible del motor y la realización de altas velocidades, sin mencionar la reducción de peso. Además, la interferencia del escape también es un tabú importante en los motores de alto rendimiento. Por eso, el motor V8 europeo de alto rendimiento todavía insiste en utilizar un cigüeñal plano.

El cigüeñal V8 del avión básicamente suelda dos 4 rectos entre sí. Dado que los pistones que corren hacia arriba y hacia abajo siempre están en pares, no habrá problema de vibración primaria, pero la doble vibración secundaria debe requerir un eje de equilibrio más pesado. Para lidiar con. La adición del eje de equilibrio aumenta la masa y el momento de inercia, por lo que estos motores de alto rendimiento utilizan pistones de carrera corta y estructuras más fuertes para tratar los síntomas y no la causa raíz para minimizar estas vibraciones.

La secuencia de encendido del cigüeñal plano V8 es muy simple y no hay problema en que el cigüeñal transversal V8 y los cilindros de escape se enciendan secuencialmente. Los cilindros que sí funcionan son siempre izquierda-derecha-izquierda-derecha-izquierda-derecha-izquierda-derecha..., en lugar de izquierda-derecha-izquierda-izquierda-derecha-izquierda-derecha-derecha como el eje transversal, por lo que hay No hay fila Para problemas de interferencia del aire, puede utilizar colectores de escape convencionales de igual longitud para aumentar la potencia a altas revoluciones.

Eje transversal

Ventajas: baja vibración y funcionamiento suave

Desventajas: peso pesado, gran inercia, interferencia de escape

Eje plano

Ventajas: estructura simple, baja inercia, buena para alta velocidad y respuesta del motor

Desventajas: gran vibración.