یکی از محبوب‌ترین موتورها در خودروسازی، موتورهای ۸ سیلندر با آرایش V شکل بوده که این محبوبیت به دلیل توانایی در تولید قدرت بالا و انتقال خوب آنها می باشد. خیلی از خودروهای اسپرت، سوپراسپرت و حتی ابرخودروها هم از این نوع موتور استفاده می‌کنند. همچنین در راس محبوبیت این موتورها، خودروهای عضلانی V8 آمریکایی نیز نقش بسزایی دارند.
تاریخچه موتور V8
اولین موتور v8 دنیا Antoinette
اولین نمونه ۸ سیلندر وی شکل سال ۱۹۰۲ میلادی توسط یک مهندس و مخترع فرانسوی به نام «لئون لوواواسور» ساخته شد. او اختراع خود را ثبت نمود و این موتور بنزینی را به اسم Antoinette نامگذاری کرد که در هواپیماها و قایق‌های موتوری آن دوران استفاده میشد.
در سال ۱۹۰۴، رنو و باقی تولیدکنندگان خودرو، در ماشین های مسابقه‌ای خود از نمونه های v8 استفاده نمودند و در سالهای بعد نیز سایر خودروسازان از وی۸ برای ساخت ماشین های خود بهره بردند.
آقای دراک برای اولین بار در سال ۱۹۰۵ (تلاش برای شکستن رکورد سرعت جهانی) از پیشرانه ۳.۵ لیتر هشت سیلندر v8 ساخت رولزرویس در خودروی خود استفاده کرد. یک سال بعد آن نیز، شرکت Hewitt Motor یک موتور وی۸ را روی محصولات خود نصب نمود.
رولزرویس وی۸ ۱۹۰۵
در سال ۱۹۰۷ اولین خودرو آمریکایی با موتور ۸ سیلندر وی شکل، مدل Hewitt Touring بود که موتور ۷.۴ لیتری آن توانایی تولید ۵۰ تا ۶۰ اسب بخار قدرت را داشته و احتمالا قیمت بسیار گران ۵۵۰۰ دلار در آن زمان برای این خودرو تعیین شده بود. در سال ۱۹۱۰ نیز شرکت فرانسوی De Dion-Bouton اولین خودروی وی۸ خود را عرضه کرد.
Hewitt Touring اولین خودرو آمریکایی با موتور ۸ سیلندر وی شکل
موتور V8 چیست؟
به پیشرانه‌های ۸ سیلندری که بلوک سیلندر آنها با شکل V نصب شده است، V8 گفته می‌شود. پیشرانه‌ی LS3 که ویدئوی آن قرار داده شده است، زاویه‌ی نصب بلوک سیندر ۹۰ درجه دارد اما نمونه‌های مختلف با زاویه‌های ۴۵، ۶۰ و ۷۲ درجه هم تولید می‌شود. علاوه بر این ممکن است، ترتیب شمارش سیلندرها هم در تولیدات برندهای مختلف، متفاوت باشد.
موتورهای V8 از نوع احتراقی چهارزمانه هستند که به این ترتیب، تولید قدرت در چهار مرحله‌ی تنفس، تراکم، انفجار و تخلیه انجام می‌شود. با مکش هوا و پایین رفتن پیستون، مرحله‌ی تنفس و ترکیب شدن هوا و سوخت آغاز می‌شود؛ با برگشتن پیستون به بالا، مخلوط سوخت و هوا فشرده می‌شود. در مرحله‌ی بعد، با جرقه‌زنی شمع مخلوط هوا و سخت شعله‌ور و منفجر شده و پیستون دوباره به پایین رانده می‌شود. مرحله‌ی آخر خروج دود انفجار است که با بالا رفتن پیستون و قبل از تکرار این چرخه، انجام می‌شود.
روش کارکرد اجزای موتور V8
ترتیب چرخه‌ی انفجار موتور v8
در یک پیشرانه ۸ سیلندر V شکل، به خاطر تولید و انتقال قدرت روان، چرخه احتراق در هر سیلندر همزمان انجام نمی‌شود. چرخه‌ی انفجار هر سیلندر در پیشرانه‌ی LS3 همانند تصویر متحرک بالا به ترتیب ۱، ۸، ۷، ۲، ۶، ۵، ۴، ۳ است. یعنی در واقع با وجود ۸ سیلندر، در هر چرخش ۹۰ درجه‌ای میل لنگ یک انفجار در یک سیلندر انجام می‌شود.
با این طراحی، در هر زمان دو سیلندر در جریان احتراق فعال هستند تا تولید و انتقال قدرت به شکلی روان صورت گیرد. در پیشرانه‌های ۴ سیلندر در هر زمان، فقط یک سیلندر درگیر چرخه‌ی احتراق است. در ادامه مطلب عملکرد سوپاپ های پیشرانه‌ی V8 را بررسی می‌کنیم.
عملکرد سوپاپ های پیشرانه‌ی V8
نقطه‌ی ورودی هوا از بالای موتور شروع شده و سپس به بخش جانبی (به سمت داخل) سرسیلندر ختم می‌شود. خروجی هوا نیز از سمت خارجی سرسیلندر به منیفولد و سیستم اگزوز فرستاده می‌شود. با مشاهده‌ی سرسیلندر، می‌توان سوپاپ‌های ورودی و خروجی پیشرانه را تشخیص داد؛ در برخی نمونه‌ها، دو سوپاپ ورودی و خروجی تعبیه شده است اما در پیشرانه‌ی LS3، یک سوپاپ ورودی و خروجی وجود دارد که البته سوپاپ ورودی بزرگ‌تر از خروجی است.
در موتور ۸ سیلندر LS3 جنرال موتورز، میله‌های فشاری به میل اسبک‌ها فشار می آورند تا سوپاپ‌ها باز شوند و میل سوپاپ که در مرکز شکل V بلوک پیشرانه قرار گرفته است با لوب‌ها یا همان برآمدگی‌های خود با میله‌های فشاری تماس پیدا کرده تا در نهایت سوپاپ باز گردد. همچنان که میل سوپاپ که باعث باز و بسته شدن سوپاپ‌ها می‌گردد، با یک دنده به میل لنگ متصل شده و با توجه به ابعاد دو دنده‌ی اتصالی میل سوپاپ و میل لنگ، با هر بار چرخش میل سوپاپ، میل لنگ دو بار می چرخد.
موتور ۸ سیلندر LS3 جنرال موتورز
در کنار میل لنگ و وزنه‌های تعادل آنها، شاتون‌ها قرار گرفته‌اند تا اتصال به پیستون‌ها ممکن شود. نکته‌ی جالب در پیشرانه‌های V8 این است که دو سیلندر روبروی هم، به یک یاتاقان میل لنگ متصل شده‌اند.
در چرخش کامل میل لنگ، وزنه های متعادل کننده نقش مهمی ایفاء می‌کنند. به عنوان مثال در یک جفت سیلندر، با بالا رفتن پیستون وزنه تعادل میل لنگ درست در زاویه‌ی مخالف پایین آن قرار می‌گیرد. با چرخش ۹۰ درجه‌ی دیگر، هیمن مورد برای پیستون دیگر انجام می‌شود تا عملکرد پیشرانه در هر حرکت ۹۰ درجه‌ای متعادل باشد. در طراحی میل لنگ باید به طرح تخت یا ۹۰ درجه‌ای (ضربدری) آن هم توجه کرد.
اجزای موتور ۸ سیلندر LS3 جنرال موتورز
در موتور محبوب LS3 میل لنگ به شکل ۹۰ درجه استفاده شده و از مزایای این طرح می‌توان به حجم بالا، قدرت تولیدی بیشتر و لرزش‌های کم اشاره کرد. البته این نوع پیشرانه های v8 در مقایسه با نمونه‌های دیگر به دلیل داشتن دو سرسیلندر مجزا پیچیده‌تر بوده و مرکز ثقل بالاتری نیز دارند. با اینکه مدل V8 جمع و جور می باشد ولی در مقایسه با نمونه‌های کوچک‌تر، وزن بیشتری داشته که این عیب با قدرت بیشتر قابل چشم پوشی است.
انواع میل لنگ در موتور هشت سیلندر v8
- تک میل لنگ (سیستم میل لنگ تخت)
- دو میل لنگ (سیستم میل لنگ صلیبی)
۱- تک میل لنگ
مدل تک میل لنگ که به عنوان سیستم میل لنگ تخت نیز شناخته می‌شود، میل‌لنگی است که در توسعه اولیه v8 نقش اول را بازی می‌کرد. میل‌لنگ در این طرح، زاویه‌ای مستقیم (۱۸۰ درجه) دارد. در حین کارکرد موتور، دو پیستون هنگام حرکت به هم برخورد می‌کنند.
حالت تعادل برای این سیستم استفاده نمی‌شود؛ زیرا میل‌لنگ متوازن است. موتورهای وی ۸ که دارای میل‌لنگ تخت هستند، در خودروهای جاده‌ای رایج نیستند. برخی از تولیدکنندگان هنوز هم برای اتومبیل‌های جاده‌ای خود از میل‌لنگ تخت استفاده می‌کنند. با این حال، برای اتومبیل‌های مسابقه‌ای، طراحی میل لنگ های تخت عالی است.
۲- دو میل لنگ
این پیکربندی، نام خود را از ظاهر خود اقتباس کرده است. اولین و آخرین میل لنگ و همچنین میل‌لنگ‌های دوم و سوم در زاویه ۱۸۰ درجه‌ای از یکدیگر قرار دارند و از انتهای آنها مشاهده می‌شود که میل‌لنگ، شکل صلیبی را تشکیل می‌دهد.
مزایا و معایب موتور ۸ سیلندر v8
مزایای موتور ۸ سیلندر
- موتور v8 دارای چندین قسمت جانبی است که باعث می‌شود آن را نسبت به سایر اشکال موتور مقدم‌تر سازد.
- قسمت‌های مختلف موتور v8 آسان‌تر از موتورهای خطی سازگار می‌شوند.
- لرزش‌های حداقلی و در نتیجه عملکرد روان‌تر در آن وجود دارد.
- شتاب بهتری را نیز فراهم می‌کند.
معایب این موتور
- پیچیده‌تر از موتورهای شش‌خطی است و در نتیجه، تعمیر آن کمی دشوار است.
- موتور v8 با سیلندرهای زاویه ۹۰ درجه عموماً به‌دلیل ابعاد گسترده‌ای که دارند، محدود به خودروهای محورعقب (دیفرانسیل عقب) و کامیون‌ها هستند.