Poros engkol mesin V8 secara kasar dibagi menjadi dua jenis, satu poros engkol silang dan yang lainnya poros engkol datar. Perbedaan terbesarnya adalah sudut antara setiap dua poros engkol adalah 90 derajat, bukan 180 derajat. Mesin V8 poros engkol pesawat memiliki struktur sederhana dan inersia kecil, yang kondusif untuk putaran tinggi dan respons mesin, dengan getaran super...

Ada dua konsep getaran mekanis mesin: getaran orde pertama dan getaran orde kedua

Misalnya. mesin tiga silinder

Pada saat poros engkol berputar, tidak hanya jumlah piston atas dan bawah yang selalu berbeda-beda, arah pergerakan piston silinder 1 dan silinder 3 selalu berlawanan sehingga menyebabkan mesin tidak hanya bergetar naik turun, tetapi juga berosilasi maju mundur. Jika Anda ingin menggunakannya pada mobil yang diproduksi secara massal, Anda harus melengkapinya dengan poros keseimbangan, jika tidak, Anda dapat menggunakannya untuk menggerakkan mainan listrik. Seperti kata pepatah: tiga silinder mengejutkan dunia.

Tapi mesin empat silinder biasa

Tampaknya dua silinder bergerak ke atas sedangkan dua silinder bergerak ke bawah. Apakah ini mesin yang sempurna?

Mengambil separuh dari mesin empat silinder untuk dianalisis secara terpisah, tidak sulit untuk menemukan bahwa karena konfigurasi geometris batang penghubung engkol, kecepatan piston ke atas selalu lebih cepat daripada kecepatan piston ke bawah, sehingga menyebabkan mesin bergetar naik turun setiap 180 derajat poros engkol. .

Larutan? Poros keseimbangan yang berputar dua kali lebih cepat dari poros engkol. Bisa dibilang, setelah Mitsubishi pertama kali mengaplikasikan dual balance poros pada mesin 4 segmen yang diproduksi massal pada tahun 1970-an, mesin jenis ini benar-benar punya masa depan.

Namun, poros engkol mesin empat silinder awal bahkan tidak memiliki bobot penyeimbang. Selain kendala proses pemesinan saat itu, putaran mesin lebih rendah dibandingkan mesin diesel saat ini.

Jadi pada tahun 1910-an, desainer Cadillac dan Ford ingin memecahkan masalah getaran melalui sudut 90 derajat dan penyeimbang. (Namun secara teori, sumbu bidang tidak memerlukan desain ini)

Katup samping V8 dan poros engkol datar sederhana pada saat itu

Keunggulan mesin sudut termasuk 90° adalah keseimbangan bobot pada poros engkol dapat digunakan untuk mengimbangi torsi getaran yang dihasilkan oleh pergerakan piston pada deretan silinder lainnya. Prinsip ini berlaku untuk mesin tipe V 90 derajat dengan beberapa pasang silinder.

Misalnya, ketika silinder atas bergerak ke atas, beban penyeimbang bergerak ke bawah. Saat berputar berlawanan arah jarum jam, kecepatan penyeimbang mengarah ke kanan bawah setelah berputar pada pukul 6, tetapi piston yang bergerak dari kanan ke kiri melawan momen tersebut.

Namun pada tahun 1920-an, kecepatan mesin meningkat, dan masalah getaran sekunder menjadi semakin jelas, sehingga sebagian besar mesin V8 yang diproduksi secara massal mulai dilengkapi dengan poros engkol silang.

Perbedaan terbesar antara poros engkol silang (atas) dan poros engkol bidang (bawah) adalah sudut antara setiap dua poros engkol adalah 90 derajat, bukan 180 derajat. Poros engkol pesawat V8 akan memiliki masalah getaran sekunder yang sama dengan mesin lurus 4, dan interval 90 derajat antara dua baris silinder juga akan menyebabkan getaran 180 derajat ditumpangkan. Poros engkol bersilangan terjadi karena perbedaan dua set poros engkol yang dipisahkan 180 derajat adalah 90 derajat, bukan 180 derajat. Frekuensi getaran sekunder hanya setengah dari poros engkol bidang, dan amplitudonya sangat berkurang.

Ingat kelebihan mesin 90 derajat? Masalahnya terpecahkan setelah menambahkan penyeimbang

Tapi inilah masalahnya. Karena setiap baris silinder memiliki dua piston yang mencapai titik mati atas pada interval 90 derajat, tidak peduli bagaimana urutan pengapian diatur, setiap baris silinder akan memiliki dua pengapian pada interval 90 derajat, yang mengakibatkan gangguan gas buang yang serius (yaitu, Mesin V8 pada umumnya mirip dengan penyebab bunyi knalpot dari mesin pertanian).

Oleh karena itu, untuk meningkatkan kapasitas pemulungan pada kecepatan rendah, V8 sipil umum akan merancang pipa keseimbangan tipe H atau tipe X di tengah knalpot, dan menggunakan perbedaan tekanan antara kedua knalpot untuk mengurangi pengaruhnya. gangguan knalpot.

Beberapa V8 yang berfokus pada performa menggunakan desain yang lebih kusut. Misalnya, pipa knalpot Ford GT menghubungkan silinder pengapian yang berdekatan dengan manifold buang di sisi lain. Terlebih lagi (BMW yang hiruk pikuk) tak segan-segan membuang knalpotnya. Diukur hingga bagian dalam huruf V untuk menggunakan manifold buang yang lebih rumit

Jadi poros engkol silang bukanlah hal yang baik untuk mesin berperforma tinggi. Walaupun getarannya kecil, namun beban penyeimbang yang berat menyebabkan inersia internal mesin menjadi terlalu besar, sehingga tidak kondusif bagi respon sensitif mesin dan realisasi kecepatan tinggi, belum lagi pengurangan bobot. Selain itu, gangguan knalpot juga menjadi pantangan utama performa mesin. Jadi mesin V8 performa tinggi Eropa masih ngotot menggunakan poros engkol datar.

Poros engkol bidang V8 pada dasarnya mengelas dua buah 4 lurus menjadi satu. Karena piston yang bergerak ke atas dan ke bawah selalu berpasangan, tidak akan ada masalah getaran primer, tetapi getaran sekunder ganda harus memerlukan poros penyeimbang yang lebih berat. Untuk menghadapinya. Penambahan poros keseimbangan meningkatkan massa dan momen inersia, sehingga mesin performa ini menggunakan piston langkah pendek dan struktur yang lebih kuat untuk mengatasi gejalanya dan bukan penyebab utama untuk meminimalkan getaran tersebut.

Urutan pembakaran poros engkol bidang V8 sangat sederhana, dan tidak ada masalah jika poros engkol silang V8 dan silinder buang dinyalakan secara berurutan. Silinder yang melakukan usaha selalu kiri-kanan-kiri-kanan-kiri-kanan-kiri-kanan..., bukannya kiri-kanan-kiri-kiri-kanan-kiri-kanan seperti sumbu silang, jadi disana tidak ada baris Untuk masalah gangguan udara, Anda dapat menggunakan manifold buang konvensional dengan panjang yang sama untuk meningkatkan tenaga pada putaran tinggi.

Poros silang

Keuntungan: getaran rendah dan pengoperasian lancar

Kekurangan : beban berat, inersia besar, gangguan knalpot

Sumbu bidang

Keuntungan: struktur sederhana, inersia rendah, baik untuk kecepatan tinggi dan respon mesin

Kekurangan: getaran yang hebat