例如,3、4号活塞到达下止点时,此时的一阶力是向内的,而3、4号活塞是对向的,所以能互相抵消,而二阶力是向外的,但两个活塞同时拥有向外的力,所以二阶力也是平衡的 。对于水平对置发动机来说,一阶力和二阶力都是平衡的 。
仔细观察,会发现其实两个对向的活塞是互相错开的,所以活塞给曲轴的力也是错开的,那么这些力就会使得发动机在自己的平面上左右摇摆(具体表现为俯视观察发动机时,会出现顺时针或逆时针的震动) 。
为什么不让活塞完全对称?当然这么做是可以的,但是这会导致气缸之间的间隙更大,从而发动机也会变长一些,最好的方式还是让它们保持错开的结构,再配合现代化先进的发动机悬置振动隔离技术处理,并且它本身产生的晃动也不会特别大 。
很明显,水平对置发动机的成本更高,它有两个缸体、两个缸头、两组气门装置这都让发动机的复杂程度增加 。同时水平对置发动机宽度很大,需要更宽的地方去安装,维修保养的工作也会更加困难,尤其是缸头方面的工作,例如换个火花塞,普通发动机可能打开发动机盖就可以更换,但是水平对置发动机的车辆可能需要卸下发动机才能更换 。
首先,一阶振动和二阶振动都被平衡掉,这是水平对置发动机主要优势,所以发动机运转会更平顺,振动更小,甚至不需要曲轴配重来平衡活塞运动时重量产生的力,当然不能完全没有配重,还需要一些配重来平衡其他的一些力,不过水平对置发动机可以用一根更轻的曲轴,曲轴更轻意味着转动惯量更小,那么发动机转速的攀升也就更快,响应也更加好 。
另一个巨大的优势是重心低,直列引擎由于结构原因,重心不能降得很低,但是水平对置发动机不同,平躺式的结构让重心更加贴近地面,由于发动机是汽车重量占比较大的部件,降低发动机的重心也就是降低了车辆的重心,对于操控性有积极影响 。
V8发动机跟V6发动机类似,不过V8发动机的1号气缸的位于右侧,然后像V6一样以此类推,而左右两列气缸之间互相错开一些,这样,左右两个活塞就可以安装在同一个曲轴上 。点火间隔,根据之前的理论,V8发动机的点火间隔是90度,也就是曲轴每转90度就会有一个气缸点火,这也是V8发动机的最佳夹角,V8发动机用90度气缸夹角,刚好匹配点火间隔,这里会以十字曲轴的V8作为例子,关于十字曲轴和平面曲轴文章下面会讲到 。
十字曲轴的V8的点火顺序是18436527,V8发动机通过在曲轴上增加平衡配重来平衡发动机的各部分力 。跟很多发动机一样,平衡块运行方向跟活塞运行方向相反,这样就能平衡掉某个活塞的力;当曲轴旋转90度后,平衡块就可以平衡相邻活塞的力 。V8发动机的重点是两侧的活塞共用一个曲轴曲柄,只是位置稍微错开一些 。
V8发动机的优势在于体积上,对于L6发动机来说,它很长,所以刚性也会弱一些;V8发动机把8个活塞都连接到一个更短的曲轴上,所以发动机本身也会更加紧凑,所以更容易安装在尺寸紧凑的机舱内 。如果是十字曲轴的V8,那么它的平衡性会非常好 。同时由于缸数更多,发动机的排量就能做得更大,不像是L4发动机由于二阶振动使得排量无法做得更大 。
V8发动机拥有一些诸如结构复杂、摩擦损耗过高等V型发动机都有的毛病以外,对于平面曲轴的V8来说,平衡性就不是特别好,主要集中在二阶振动的问题上,这里下文会讲到 。对于十字曲轴的V8来讲,需要在曲轴上增加配重来平衡一阶振动,所以曲轴重量会相对重一些 。
之所以被称为十字曲轴和平面曲轴,主要是由于它们的直观形象,纵向看曲轴时,十字曲轴趋向于“十”字型,12活塞的曲柄在上面,78活塞的曲柄在下面,56活塞在左侧,34在右侧 。
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