Os virabrequins do motor V8 são divididos em dois tipos, um é um virabrequim cruzado e o outro é um virabrequim plano. A maior diferença é que o ângulo entre cada dois virabrequins é de 90 graus em vez de 180 graus. O motor V8 de virabrequim plano possui estrutura simples e pequena inércia, o que favorece altas rotações e resposta do motor, com super vibração...

Existem dois conceitos de vibração mecânica do motor: vibração de primeira ordem e vibração de segunda ordem.

Por exemplo máquina de três cilindros

A qualquer momento em que o virabrequim gira, não apenas o número de pistões para cima e para baixo sempre varia, mas as direções de movimento dos pistões do cilindro 1 e do cilindro 3 são sempre opostas, fazendo com que o motor não apenas vibre para cima e para baixo, mas também oscila para frente e para trás. Se quiser usá-lo em um carro produzido em massa, você deve equipá-lo com um eixo de equilíbrio, caso contrário, poderá usá-lo para acionar um brinquedo elétrico. Como diz o ditado: o três cilindros chocou o mundo.

Mas a máquina comum de quatro cilindros

Parece que dois cilindros sobem enquanto dois cilindros descem. Este é um motor perfeito?

Retirando metade do motor de quatro cilindros para analisar separadamente, não é difícil descobrir que devido à configuração geométrica da biela da manivela, a velocidade do pistão ascendente é sempre mais rápida que a velocidade do pistão descendente, fazendo com que o motor vibre para cima e para baixo a cada 180 graus do virabrequim. .

Solução? Um eixo de equilíbrio que gira duas vezes mais rápido que o virabrequim. Pode-se dizer que depois que a Mitsubishi aplicou pela primeira vez o eixo de equilíbrio duplo ao motor de 4 segmentos produzido em massa na década de 1970, esse tipo de motor realmente tinha futuro.

No entanto, o virabrequim do motor de quatro cilindros nem sequer tinha contrapeso. Além dos problemas de processo de usinagem da época, a rotação do motor era inferior à do atual motor diesel.

Assim, na década de 1910, os designers da Cadillac e da Ford queriam resolver o problema da vibração através de um ângulo de 90 graus e contrapeso. (Mas em teoria, o eixo do plano não precisa deste projeto)

A válvula lateral V8 e o virabrequim plano simples da época

A vantagem do motor com ângulo incluído de 90° é que o peso de equilíbrio no virabrequim pode ser usado para compensar o torque de vibração gerado pelo movimento do pistão em outra fileira de cilindros. Este princípio é aplicável a um motor tipo V de 90 graus com vários pares de cilindros.

Por exemplo, quando o cilindro superior se move para cima, o contrapeso se move para baixo. Ao girar no sentido anti-horário, a velocidade do contrapeso aponta para o canto inferior direito após girar às 6 horas, mas o pistão movendo-se da direita para a esquerda neutraliza esse momento.

Mas na década de 1920, a velocidade do motor aumentou e o problema da vibração secundária tornou-se cada vez mais óbvio, de modo que a maioria dos motores V8 produzidos em massa começaram a ser equipados com virabrequim cruzado.

A maior diferença entre o virabrequim cruzado (parte superior) e o virabrequim plano (parte inferior) é que o ângulo entre cada dois virabrequins é de 90 graus em vez de 180 graus. O virabrequim plano V8 terá o mesmo problema de vibração secundária que o motor 4 em linha, e o intervalo de 90 graus entre as duas fileiras de cilindros também fará com que a vibração de 180 graus seja sobreposta. O virabrequim cruzado ocorre porque a diferença entre os dois conjuntos de virabrequins separados por 180 graus é de 90 graus em vez de 180 graus. A frequência da vibração secundária é apenas metade do virabrequim plano e a amplitude é bastante reduzida.

Lembra das vantagens do motor de 90 graus? O problema é resolvido após adicionar o contrapeso

Mas aí vem o problema. Como cada fileira de cilindros tem dois pistões que atingem o ponto morto superior em intervalos de 90 graus, não importa como a sequência de ignição seja organizada, cada fileira de cilindros terá duas ignições em intervalos de 90 graus, resultando em séria interferência no escapamento (ou seja, os motores V8 gerais são semelhantes à causa do ruído de exaustão das máquinas agrícolas).

Portanto, a fim de aumentar a capacidade de eliminação em baixas velocidades, o V8 civil geral projetará um tubo de equilíbrio tipo H ou tipo X no meio do escapamento e usará a diferença de pressão entre os dois escapamentos para reduzir a influência de interferência de exaustão.

Alguns V8s focados no desempenho usam um design mais emaranhado. Por exemplo, o tubo de escape do Ford GT conecta o cilindro de ignição adjacente ao coletor de escape do outro lado. Além do mais (o frenético BMW) não hesita em esgotar o escapamento. Medido no interior do V para usar coletores de escape mais complicados

Portanto, o virabrequim cruzado não é bom para motores de alto desempenho. Embora a vibração seja pequena, o contrapeso pesado faz com que a inércia interna do motor seja muito grande, o que não favorece a resposta sensível do motor e a realização de alta velocidade, sem falar na redução de peso. Além disso, a interferência no escapamento também é um grande tabu nos motores de alto desempenho. Assim, o motor V8 europeu de alto desempenho ainda insiste em usar um virabrequim plano.

O virabrequim plano V8 basicamente solda dois 4s retos. Como os pistões que sobem e descem estão sempre em pares, não haverá problema de vibração primária, mas a vibração secundária dupla deve exigir um eixo de equilíbrio mais pesado. Para lidar com isso. A adição do eixo de equilíbrio aumenta a massa e o momento de inércia, por isso estes motores de desempenho utilizam pistões de curso curto e estruturas mais fortes para tratar os sintomas e não a causa raiz para minimizar estas vibrações.

A sequência de disparo do virabrequim plano V8 é muito simples, e não há problema que o virabrequim cruzado V8 e os cilindros de escape sejam acionados sequencialmente. Os cilindros que funcionam são sempre esquerda-direita-esquerda-direita-esquerda-direita-esquerda-direita..., em vez de esquerda-direita-esquerda-esquerda-direita-esquerda-direita-direita como o eixo transversal, então há não há linha Para problemas de interferência de ar, você pode usar coletores de exaustão convencionais de comprimento igual para aumentar a potência em altas rotações.

Eixo cruzado

Vantagens: baixa vibração e operação suave

Desvantagens: peso pesado, grande inércia, interferência no escapamento

Eixo plano

Vantagens: estrutura simples, baixa inércia, boa para alta velocidade e resposta do motor

Desvantagens: ótima vibração