Колінчасті вали двигуна V8 умовно поділяються на два типи: один — це поперечний колінчастий вал, а інший — плоский колінчастий вал. Найбільша різниця полягає в тому, що кут між кожними двома колінчастими валами становить 90 градусів замість 180 градусів. Двигун V8 літака з колінчастим валом має просту конструкцію та невелику інерцію, що сприяє високим оборотам та реакції двигуна з супервібрацією...

Існує дві концепції механічної вібрації двигуна: вібрація першого порядку та вібрація другого порядку

наприклад трициліндровий автомат

У будь-який момент, коли колінчастий вал обертається, не тільки кількість поршнів, що рухаються вгору і вниз, завжди змінюється, напрямки руху поршнів циліндра 1 і циліндра 3 завжди протилежні, що змушує двигун не тільки вібрувати вгору і вниз, але й також коливається вперед і назад. Якщо ви хочете використовувати його на автомобілі масового виробництва, ви повинні оснастити його балансирним валом, інакше ви можете використовувати його для керування електричною іграшкою. Як то кажуть: трициліндровий шокував світ.

Але звичайна чотирициліндрова машина

Здається, що два циліндри рухаються вгору, а два циліндри рухаються вниз. Це ідеальний двигун?

Взявши половину чотирициліндрового двигуна для окремого аналізу, неважко виявити, що через геометричну конфігурацію шатуна кривошипа швидкість поршня, що рухається вгору, завжди перевищує швидкість поршня, що рухається вниз, що спричиняє двигун вібрує вгору і вниз кожні 180 градусів колінчастого вала. .

Рішення? Балансирний вал, який обертається вдвічі швидше за колінчастий вал. Можна сказати, що після того, як у 1970-х роках компанія Mitsubishi вперше застосувала подвійний балансирний вал до масового 4-сегментного двигуна, цей тип двигуна справді мав майбутнє.

Однак колінчастий вал перших чотирициліндрових двигунів навіть не мав противаги. На додаток до проблем з процесом обробки на той час, швидкість двигуна була нижчою, ніж у поточного дизельного двигуна.

Тому в 1910-х роках дизайнери Cadillac і Ford хотіли вирішити проблему вібрації за допомогою кута 90 градусів і противаги. (Але теоретично осі площини ця конструкція не потрібна)

Бічний клапан V8 і простий плоский колінчастий вал того часу

Перевага двигуна з кутом 90° полягає в тому, що балансир на колінчастому валу можна використовувати для компенсації крутного моменту вібрації, створюваного рухом поршня в іншому ряду циліндрів. Цей принцип застосовний до 90-градусного V-подібного двигуна з кількома парами циліндрів.

Наприклад, коли верхній циліндр рухається вгору, противага рухається вниз. При обертанні проти годинникової стрілки швидкість противаги після повороту на 6 годин спрямована вправо внизу, але поршень, що рухається справа наліво, протидіє цьому моменту.

Але в 1920-х обороти двигуна зросли, і проблема вторинної вібрації ставала все більш очевидною, тому більшість серійних двигунів V8 стали оснащувати поперечним колінчастим валом.

Найбільша різниця між поперечним колінчастим валом (верхній) і плоским колінчастим валом (нижній) полягає в тому, що кут між кожними двома колінчастими валами становить 90 градусів замість 180 градусів. Плоский колінчастий вал V8 матиме ту саму вторинну проблему вібрації, що й рядний 4-циліндровий двигун, а інтервал у 90 градусів між двома рядами циліндрів також призведе до накладення вібрації у 180 градусів. Перехресний колінчастий вал – це тому, що різниця між двома наборами колінчастих валів, розділених на 180 градусів, становить 90 градусів замість 180 градусів. Частота вторинної вібрації становить лише половину плоского колінчастого вала, а амплітуда сильно зменшена.

Пам'ятаєте переваги 90-градусного двигуна? Проблема вирішується після додавання противаги

Але тут виникає проблема. Оскільки кожен ряд циліндрів має два поршні, які досягають верхньої мертвої точки з інтервалом 90 градусів, незалежно від того, як організовано послідовність запалювання, кожен ряд циліндрів матиме два запалювання з інтервалом 90 градусів, що призведе до серйозних перешкод вихлопу (тобто, загальні двигуни V8 схожі на причину шуму вихлопу сільськогосподарської техніки).

Таким чином, щоб збільшити пропускну здатність на низьких швидкостях, загальний цивільний V8 сконструює балансирну трубу H-типу або X-типу в середині вихлопної системи та використовує різницю тиску між двома вихлопними газами для зменшення впливу вихлопні перешкоди.

Деякі V8, орієнтовані на продуктивність, мають більш заплутаний дизайн. Наприклад, вихлопна труба Ford GT з’єднує сусідній циліндр запалювання з випускним колектором з іншого боку. Більше того (божевільний BMW) не соромиться випускати вихлоп. Вимірюється до внутрішньої частини V для використання складніших випускних колекторів

Таким чином, хрестоподібний колінчастий вал не підходить для високопродуктивних двигунів. Хоча вібрація невелика, важка противага спричиняє надто велику внутрішню інерцію двигуна, що не сприяє чутливій реакції двигуна та реалізації високої швидкості, не кажучи вже про зменшення ваги. Крім того, вплив вихлопних газів також є основним табу для продуктивних двигунів. Отже, європейський високопродуктивний двигун V8 все ще наполягає на використанні плоского колінчастого вала.

Плоский колінчастий вал V8 в основному зварює два рядних 4-х разом. Оскільки поршні, що рухаються вгору та вниз, завжди знаходяться парами, проблем із основною вібрацією не буде, але подвійна вторинна вібрація потребує важчого балансирного валу. Щоб мати справу з. Додавання балансирного вала збільшує масу та момент інерції, тому в цих потужних двигунах використовуються поршні з коротким ходом і більш міцні конструкції для лікування симптомів, а не першопричини, щоб мінімізувати ці вібрації.

Послідовність запалювання плоского колінчастого вала V8 дуже проста, і немає проблеми з тим, що поперечний колінчастий вал V8 і випускні циліндри запалюються послідовно. Циліндри, які працюють, завжди розташовані ліворуч-праворуч-ліворуч-праворуч-ліворуч-праворуч-ліворуч-праворуч..., замість лівого-правого-лівого-лівого-правого-лівого-правого-правого, як поперечна вісь, тому є немає ряду Для вирішення проблем повітряних перешкод ви можете використовувати звичайні випускні колектори однакової довжини, щоб збільшити потужність на високих обертах.

Поперечний вал

Переваги: ​​низька вібрація і плавна робота

Недоліки: велика вага, велика інерційність, перешкоди вихлопу

Вісь площини

Переваги: ​​проста конструкція, низька інерція, хороша для високої швидкості та відгуку двигуна

Недоліки: сильна вібрація