Коленчатые валы двигателей V8 условно делятся на два типа: крестообразный и плоский коленчатый вал. Самая большая разница в том, что угол между каждыми двумя коленчатыми валами составляет 90 градусов вместо 180 градусов. Плоский двигатель V8 с коленчатым валом имеет простую конструкцию и небольшую инерцию, что способствует высоким оборотам и отклику двигателя, а также супервибрации...

Существует два понятия механической вибрации двигателя: вибрация первого порядка и вибрация второго порядка.

Например. трехцилиндровый автомат

В любой момент, когда коленчатый вал вращается, не только всегда меняется количество поршней, перемещающихся вверх и вниз, но и направления движения поршней цилиндра 1 и цилиндра 3 всегда противоположны, в результате чего двигатель не только вибрирует вверх и вниз, но и вибрирует. колеблется вперед и назад. Если вы хотите использовать его на серийном автомобиле, необходимо оснастить его балансирным валом, иначе вы сможете использовать его для привода электрической игрушки. Как говорится: трехцилиндровый двигатель потряс мир.

Но обычная четырехцилиндровая машина

Кажется, что два цилиндра движутся вверх, а два цилиндра движутся вниз. Это идеальный двигатель?

Вынув для отдельного анализа половину четырехцилиндрового двигателя, нетрудно обнаружить, что из-за геометрической конфигурации кривошипно-шатунного механизма скорость поршня, направленного вверх, всегда выше скорости поршня, направленного вниз, что приводит к двигатель вибрирует вверх и вниз каждые 180 градусов коленчатого вала. .

Решение? Балансировочный вал, вращающийся в два раза быстрее коленчатого вала. Можно сказать, что после того, как компания Mitsubishi впервые применила двойной балансирный вал в серийном 4-сегментном двигателе в 1970-х годах, у этого типа двигателя действительно было будущее.

Однако коленчатый вал раннего четырехцилиндрового двигателя не имел даже противовеса. Помимо проблем с процессом обработки в то время, частота вращения двигателя была ниже, чем у нынешнего дизельного двигателя.

Поэтому в 1910-х годах дизайнеры Cadillac и Ford хотели решить проблему вибрации с помощью угла поворота в 90 градусов и противовеса. (Но теоретически плоская ось в такой конструкции не нуждается)

Боковой клапан V8 и простой на тот момент плоский коленвал

Преимущество двигателя с включенным углом 90° заключается в том, что балансировочный груз на коленчатом валу можно использовать для компенсации вибрационного момента, создаваемого движением поршня в другом ряду цилиндров. Этот принцип применим к 90-градусному V-образному двигателю с несколькими парами цилиндров.

Например, когда верхний цилиндр движется вверх, противовес движется вниз. При вращении против часовой стрелки скорость противовеса указывает вниз вправо после поворота на 6 часов, но поршень, движущийся справа налево, противодействует этому моменту.

Но в 1920-е годы обороты двигателя возросли, и проблема вторичной вибрации становилась все более очевидной, поэтому большинство серийно выпускаемых двигателей V8 стали оснащаться крестовидным коленчатым валом.

Самая большая разница между поперечным коленчатым валом (вверху) и плоским коленчатым валом (внизу) заключается в том, что угол между каждыми двумя коленчатыми валами составляет 90 градусов вместо 180 градусов. У плоского коленчатого вала V8 будет та же проблема вторичной вибрации, что и у рядного четырехцилиндрового двигателя, а интервал в 90 градусов между двумя рядами цилиндров также приведет к наложению вибрации на 180 градусов. Перекрестный коленвал обусловлен тем, что разница между двумя наборами коленчатых валов, разделенных на 180 градусов, составляет 90 градусов вместо 180 градусов. Частота вторичной вибрации составляет лишь половину плоскости коленвала, а амплитуда сильно снижается.

Помните преимущества 90-градусного двигателя? Проблема решена после установки противовеса.

Но вот проблема. Поскольку в каждом ряду цилиндров есть два поршня, достигающих верхней мертвой точки с интервалом в 90 градусов, независимо от того, как организована последовательность зажигания, в каждом ряду цилиндров будет два зажигания с интервалом в 90 градусов, что приведет к серьезным помехам выхлопа (т. е. Двигатели V8 в целом аналогичны источнику шума выхлопных газов сельскохозяйственной техники).

Поэтому, чтобы увеличить производительность продувки на низких скоростях, в обычном гражданском двигателе V8 в середине выхлопной трубы будет установлена ​​уравнительная труба типа H или X, и будет использоваться разница давлений между двумя выхлопными газами, чтобы уменьшить влияние помехи выхлопа.

Некоторые V8, ориентированные на производительность, имеют более запутанную конструкцию. Например, выхлопная труба Ford GT соединяет соседний цилиндр зажигания с выпускным коллектором на другой стороне. Более того (бешеный БМВ) не колеблясь выпускает выхлоп. Измерено до внутренней части V для использования более сложных выпускных коллекторов.

Так что поперечный коленчатый вал не подходит для высокопроизводительных двигателей. Хотя вибрация невелика, тяжелый противовес приводит к слишком большой внутренней инерции двигателя, что не способствует чувствительной реакции двигателя и реализации высокой скорости, не говоря уже о снижении веса. Кроме того, помехи от выхлопных газов также являются основным табу для высокопроизводительных двигателей. Таким образом, европейский высокопроизводительный двигатель V8 по-прежнему настаивает на использовании плоского коленчатого вала.

Плоский коленчатый вал V8 по сути сваривает вместе две прямые четверки. Поскольку поршни, движущиеся вверх и вниз, всегда расположены парами, проблем с первичной вибрацией не будет, но двойная вторичная вибрация должна потребовать более тяжелого уравновешивающего вала. Чтобы разобраться. Добавление балансирного вала увеличивает массу и момент инерции, поэтому в этих высокопроизводительных двигателях используются поршни с коротким ходом и более прочные конструкции для устранения симптомов, а не основной причины, чтобы минимизировать эти вибрации.

Последовательность воспламенения плоского коленчатого вала V8 очень проста, и нет проблем в том, что поперечный коленчатый вал V8 и выхлопные цилиндры воспламеняются последовательно. Цилиндры, которые работают, всегда левые-правые-левые-правые-левые-правые-левые-правые..., а не левые-правые-левые-левые-правые-левые-правые-правые, как поперечная ось, так что нет строк. Для решения проблем с воздушными помехами вы можете использовать обычные выпускные коллекторы одинаковой длины, чтобы увеличить мощность на высоких оборотах.

Поперечный вал

Преимущества: низкая вибрация и плавная работа.

Недостатки: большой вес, большая инерционность, помехи выхлопа.

Плоская ось

Преимущества: простая конструкция, низкая инерция, хорошая реакция на высокую скорость и реакцию двигателя.

Недостатки: сильная вибрация.