V8 엔진 크랭크샤프트는 대략 두 가지 유형으로 나누어집니다. 하나는 크로스 크랭크샤프트이고 다른 하나는 플랫 크랭크샤프트입니다. 가장 큰 차이점은 두 개의 크랭크샤프트 사이의 각도가 180도가 아닌 90도라는 점입니다. 평면 크랭크 샤프트 V8 엔진은 구조가 간단하고 관성이 작아서 높은 회전수와 엔진 반응에 도움이 되며 초진동이 가능합니다.

엔진의 기계적 진동에는 1차 진동과 2차 진동이라는 두 가지 개념이 있습니다.

예: 3기통 기계

크랭크샤프트가 회전하는 순간마다 상하 피스톤의 수는 항상 변할 뿐 아니라, 실린더 1과 실린더 3의 피스톤 운동 방향이 항상 반대가 되어 엔진이 상하로 진동하게 될 뿐만 아니라, 앞뒤로 진동합니다. 양산차에 사용하려면 밸런스 샤프트를 장착해야 하고, 그렇지 않으면 전동 장난감을 구동하는 데 사용할 수 있다. 속담처럼: 3기통은 세계를 놀라게 했습니다.

하지만 일반적인 4기통 기계는

두 개의 실린더가 위로 이동하고 두 개의 실린더가 아래로 이동하는 것처럼 보입니다. 이것이 완벽한 엔진인가?

4기통 엔진의 절반을 꺼내 별도로 분석한 결과, 크랭크 커넥팅 로드의 기하학적 구성으로 인해 상승 피스톤의 속도가 하강 피스톤의 속도보다 항상 빠르다는 것을 발견하는 것은 어렵지 않습니다. 크랭크 샤프트의 180도마다 엔진이 위아래로 진동합니다. .

해결책? 크랭크샤프트보다 2배 빠르게 회전하는 밸런스 샤프트. 미쓰비시가 1970년대 대량 생산된 4세그먼트 엔진에 듀얼 밸런스 샤프트를 처음 적용한 이후 이러한 유형의 엔진에는 실제로 미래가 있었다고 할 수 있습니다.

그러나 초기의 4기통 엔진 크랭크샤프트에는 평형추조차 없었습니다. 당시의 가공 공정 문제에 더해 엔진 속도도 현행 디젤 엔진보다 낮았다.

그래서 1910년대 캐딜락과 포드 디자이너들은 90도 각도와 균형추를 통해 진동 문제를 해결하고 싶었습니다. (그러나 이론상으로는 평면축에는 이런 디자인이 필요하지 않습니다.)

당시의 사이드 밸브 V8과 단순한 플랫 크랭크샤프트

90° 포함 각도 엔진의 장점은 크랭크샤프트의 균형추를 사용하여 다른 실린더 열의 피스톤 이동으로 생성되는 진동 토크를 상쇄할 수 있다는 것입니다. 이 원리는 여러 쌍의 실린더가 있는 90도 V형 엔진에 적용됩니다.

예를 들어 상부 실린더가 위로 이동하면 균형추가 아래로 이동합니다. 반시계 방향으로 회전하면서 평형추의 속도는 6시 방향으로 회전한 후 오른쪽 아래를 향하지만 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하는 피스톤이 이 순간 반작용을 하게 됩니다.

그러나 1920년대에 들어서면서 엔진 속도가 증가하고 2차 진동 문제가 점점 더 뚜렷해지면서 양산되는 V8 엔진에는 대부분 크로스 크랭크샤프트가 장착되기 시작했습니다.

크로스 크랭크샤프트(상단)와 평면 크랭크샤프트(하단)의 가장 큰 차이점은 두 개의 크랭크샤프트 사이의 각도가 180도가 아닌 90도라는 점입니다. 평면형 크랭크샤프트 V8은 스트레이트 4엔진과 동일한 2차 진동 문제를 가지게 되며, 두 열의 실린더 사이의 90도 간격으로 인해 180도 진동도 중첩되게 됩니다. 크로스크랭크샤프트는 180도로 분리된 두 세트의 크랭크샤프트의 차이가 180도가 아닌 90도이기 때문이다. 2차 진동의 주파수는 평면 크랭크샤프트의 절반에 불과하며 진폭은 크게 감소됩니다.

90도 엔진의 장점을 기억하시나요? 균형추를 추가한 후 문제가 해결되었습니다.

그러나 여기서 문제가 발생합니다. 각 실린더 열에는 90도 간격으로 상사점에 도달하는 두 개의 피스톤이 있으므로 점화 순서가 어떻게 배열되어 있더라도 각 실린더 열에는 90도 간격으로 두 개의 점화가 발생하므로 심각한 배기 간섭이 발생합니다(즉, 일반적인 V8엔진의 경우 농기계 배기소음의 원인과 유사합니다.

따라서 저속에서 소기 능력을 높이기 위해 일반 토목 V8은 배기 중간에 H형 또는 X형 밸런스 파이프를 설계하고 두 배기 사이의 압력 차이를 이용하여 공기의 영향을 줄입니다. 배기 간섭.

일부 성능 중심의 V8은 좀 더 복잡한 디자인을 사용합니다. 예를 들어, Ford GT의 배기관은 인접한 점화 실린더를 반대편의 배기 매니폴드에 연결합니다. 게다가 (열광적인 BMW는) 배기가스 배출에도 주저하지 않습니다. 보다 복잡한 배기 매니폴드를 사용하기 위해 V 내부까지 측정

따라서 크로스 크랭크샤프트는 고성능 엔진에 적합하지 않습니다. 진동은 작지만 무거운 평형추로 인해 엔진의 내부 관성이 너무 커지게 되어 경량화는 물론이고 민감한 엔진 반응과 고속 구현에도 도움이 되지 않습니다. 또한, 배기 간섭 역시 고성능 엔진의 주요 금기 사항입니다. 그래서 유럽의 고성능 V8 엔진은 여전히 ​​플랫 크랭크샤프트 사용을 고집합니다.

평면 크랭크샤프트 V8은 기본적으로 두 개의 직선형 4를 함께 용접합니다. 위쪽과 아래쪽으로 움직이는 피스톤은 항상 쌍을 이루므로 1차 진동 문제는 없지만 이중 2차 진동에는 더 무거운 밸런스 샤프트가 필요합니다. 처리합니다. 밸런스 샤프트를 추가하면 질량과 관성 모멘트가 증가하므로 이러한 고성능 엔진은 짧은 행정 피스톤과 더 강한 구조를 사용하여 근본 원인이 아닌 증상을 치료하여 이러한 진동을 최소화합니다.

평면크랭크샤프트(V8)의 점화순서는 매우 간단하며, 십자크랭크샤프트(V8)와 배기실린더가 순차적으로 점화되는 데에는 문제가 없다. 작동하는 실린더는 교차축처럼 왼쪽-오른쪽-왼쪽-왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽-오른쪽 대신 항상 왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽입니다. 행 없음 공기 간섭 문제의 경우 기존의 동일한 길이의 배기 매니폴드를 사용하여 높은 회전수에서 출력을 높일 수 있습니다.

크로스 샤프트

장점: 진동이 적고 작동이 원활함

단점: 무거운 무게, 큰 관성, 배기 간섭

평면축

장점 : 간단한 구조, 낮은 관성, 고속 및 엔진 응답에 좋음

단점: 진동이 크다