Wały korbowe silników V8 można z grubsza podzielić na dwa typy: jeden to wał korbowy krzyżowy, a drugi to wał korbowy płaski. Największą różnicą jest to, że kąt pomiędzy każdymi dwoma wałami korbowymi wynosi 90 stopni zamiast 180 stopni. Silnik V8 z płaskim wałem korbowym ma prostą konstrukcję i małą bezwładność, co sprzyja wysokim obrotom i reakcji silnika, z super wibracjami...

Istnieją dwie koncepcje drgań mechanicznych silnika: wibracje pierwszego rzędu i wibracje drugiego rzędu

Np. maszyna trzycylindrowa

W dowolnym momencie, gdy wał korbowy się obraca, nie tylko liczba tłoków poruszających się w górę i w dół zawsze się zmienia, ale także kierunki ruchu tłoków cylindra 1 i cylindra 3 są zawsze przeciwne, co powoduje, że silnik nie tylko wibruje w górę i w dół, ale także oscyluje tam i z powrotem. Jeśli chcesz używać go w samochodzie produkowanym masowo, musisz wyposażyć go w wałek balansowy, w przeciwnym razie możesz go używać do napędzania zabawki elektrycznej. Jak to się mówi: trzycylindrowy zszokował świat.

Ale zwykła czterocylindrowa maszyna

Wygląda na to, że dwa cylindry poruszają się w górę, a dwa w dół. Czy to silnik idealny?

Wyjmując do osobnej analizy połowę silnika czterocylindrowego, nietrudno stwierdzić, że ze względu na geometryczną konfigurację korbowodu prędkość tłoka skierowanego w górę jest zawsze większa od prędkości tłoka skierowanego w dół, co powoduje silnik wibruje w górę i w dół co 180 stopni wału korbowego. .

Rozwiązanie? Wałek wyrównoważający, który obraca się dwa razy szybciej niż wał korbowy. Można powiedzieć, że po tym, jak Mitsubishi po raz pierwszy zastosowało podwójny wałek wyważający w masowo produkowanym silniku 4-segmentowym w latach 70. XX wieku, ten typ silnika naprawdę miał przyszłość.

Jednak wczesny wał korbowy silnika czterocylindrowego nie miał nawet przeciwwagi. Oprócz ówczesnych problemów z procesem obróbki, prędkość obrotowa silnika była niższa niż w przypadku obecnego silnika wysokoprężnego.

Dlatego w latach 1910-tych projektanci Cadillaca i Forda chcieli rozwiązać problem wibracji za pomocą kąta 90 stopni i przeciwwagi. (Ale teoretycznie oś płaska nie potrzebuje tego projektu)

Zawór boczny V8 i prosty płaski wał korbowy w tamtym czasie

Zaletą silnika o kącie obrotu 90° jest to, że ciężar wyważający na wale korbowym może zostać wykorzystany do kompensacji momentu obrotowego wibracji generowanego przez ruch tłoka w innym rzędzie cylindrów. Zasada ta ma zastosowanie do silnika typu V o kącie 90 stopni i kilku par cylindrów.

Na przykład, gdy górny cylinder porusza się w górę, przeciwwaga przesuwa się w dół. Przy obrocie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara prędkość przeciwwagi po obrocie o godzinie 6 skierowana jest w prawy dolny róg, natomiast tłok poruszający się od prawej do lewej przeciwdziała temu momentowi.

Jednak w latach dwudziestych XX wieku prędkość obrotowa silnika wzrosła, a problem wibracji wtórnych stawał się coraz bardziej oczywisty, dlatego większość masowo produkowanych silników V8 zaczęto wyposażać w krzyżowy wał korbowy.

Największą różnicą między poprzecznym wałem korbowym (na górze) a płaskim wałem korbowym (na dole) jest to, że kąt między każdymi dwoma wałami korbowymi wynosi 90 stopni zamiast 180 stopni. Płaski wał korbowy V8 będzie miał ten sam problem z wibracjami wtórnymi, co prosty silnik 4, a odstęp 90 stopni między dwoma rzędami cylindrów również spowoduje nałożenie się wibracji o 180 stopni. Poprzeczny wał korbowy wynika z tego, że różnica między dwoma zestawami wałów korbowych oddzielonych o 180 stopni wynosi 90 stopni zamiast 180 stopni. Częstotliwość drgań wtórnych wynosi tylko połowę płaskiego wału korbowego, a amplituda jest znacznie zmniejszona.

Pamiętasz zalety silnika 90 stopni? Problem rozwiązuje się po dodaniu przeciwwagi

Ale tu pojawia się problem. Ponieważ w każdym rzędzie cylindrów znajdują się dwa tłoki osiągające górny martwy punkt w odstępach co 90 stopni, niezależnie od kolejności zapłonu, każdy rząd cylindrów będzie miał dwa zapłony w odstępach co 90 stopni, co spowoduje poważne zakłócenia w układzie wydechowym (tzn. ogólne Silniki V8 są podobne do przyczyny hałasu wydechowego maszyn rolniczych).

Dlatego też, aby zwiększyć wydajność oczyszczania przy niskich prędkościach, cywilny silnik V8 zaprojektuje rurkę równoważącą typu H lub X pośrodku wydechu i wykorzysta różnicę ciśnień między dwoma wydechami w celu zmniejszenia wpływu zakłócenia wydechu.

Niektóre silniki V8 nastawione na osiągi mają bardziej splątaną konstrukcję. Na przykład rura wydechowa Forda GT łączy sąsiadujący cylinder zapłonowy z kolektorem wydechowym po drugiej stronie. Co więcej (wściekłe BMW) nie waha się dopuścić do wydechu. Mierzone do wnętrza litery V w celu zastosowania bardziej skomplikowanych kolektorów wydechowych

Zatem krzyżowy wał korbowy nie jest dobrą rzeczą w silnikach o wysokich osiągach. Chociaż wibracje są niewielkie, ciężka przeciwwaga powoduje, że wewnętrzna bezwładność silnika jest zbyt duża, co nie sprzyja wrażliwej reakcji silnika i realizacji dużych prędkości, nie mówiąc już o zmniejszeniu masy. Ponadto zakłócenia w działaniu układu wydechowego są również głównym tematem tabu w przypadku silników o wysokich osiągach. Dlatego europejski, wysokowydajny silnik V8 nadal kładzie nacisk na stosowanie płaskiego wału korbowego.

Płaski wał korbowy V8 zasadniczo spawa ze sobą dwie proste części 4. Ponieważ tłoki poruszające się w górę i w dół są zawsze parami, nie będzie problemu z wibracjami pierwotnymi, ale podwójne wibracje wtórne będą wymagały cięższego wałka wyważającego. Aby sobie z tym poradzić. Dodanie wałka wyrównoważającego zwiększa masę i moment bezwładności, dlatego w tych wydajnych silnikach stosuje się tłoki o krótkim skoku i mocniejsze konstrukcje do leczenia objawów, a nie pierwotnej przyczyny, aby zminimalizować te wibracje.

Kolejność zapłonu płaskiego wału korbowego V8 jest bardzo prosta i nie ma problemu, aby poprzeczny wał korbowy V8 i cylindry wydechowe zapalały się sekwencyjnie. Cylindry, które działają, są zawsze lewe-prawe-lewe-prawe-lewe-prawe-lewe-prawe... zamiast lewego-prawego-lewego-lewego-prawego-lewego-prawego-prawego jak oś poprzeczna, więc nie ma nie ma rzędu W przypadku problemów z zakłóceniami powietrza można zastosować konwencjonalne kolektory wydechowe o równej długości, aby zwiększyć moc przy wysokich obrotach.

Wał krzyżowy

Zalety: niski poziom wibracji i płynna praca

Wady: duża waga, duża bezwładność, zakłócenia wydechu

Oś płaska

Zalety: prosta konstrukcja, niska bezwładność, dobry do dużych prędkości i reakcji silnika

Wady: świetne wibracje