À partir de 2011, la version GT de la Mustang adopte le tout nouveau bloc V8 - 5.0 litres Ford baptisé « Coyote » avec :

- un vilebrequin en croix (et non à plat) ;

- une injection indirecte multipoints (et non directe)

Avant de lire la suite, écoutez le son de ces deux V8...

Vous avez écouté les sons d'un V8 avec un vilebrequins en croix et d'un V8 avec un vilebrequin à plat.

Lisez maintenant la suite...

Source : http://www.lecoindelautomobile.fr/bruit-de-v8-italiens-et-americains/

Ce site présente 2 animations de fonctionnement des V8 avec des vilebrequins en croix (moteurs américains) ou des vilebrequins à plat (moteur italiens).

Le bruit des V8 à plat est régulier et aigu tandis que le bruit des V8 en croix se caractérise par un gloutoutement typique au ralenti et à faible régime.
Le V8 en croix, certes monte moins dans les tours que le V8 à plat, mais est en revanche, beaucoup plus coupleux.

Pour en savoir plus sur le côté technique, voici un extrait d'un autre site :

http://www.engineworld.fr/pourquoi-les-v8-peuvent-ils-avoir-des-sonorites-differentes/

Un cycle moteur (admission – compression – combustion/détente – échappement) se déroule sur deux tours vilebrequin, soit 720°.

Sur un moteur multi-cylindres, pour que le couple moteur délivré soit le plus régulier possible, il faut que les combustions soient espacées d’une même durée.

On a donc :
– pour un moteur 4 cylindres une combustion tous les 720/4= 180°
– pour un moteur 8 cylindres une combustion tous les 720/8= 90°

Il existe deux types de vilebrequins différents :  

- les vilebrequins dits à plat : les manetons se trouvent dans un même plan

- et les vilebrequins dits en croix :

Les V8, une question d'équilibrage...

Le déséquilibre d’un V8 avec un vilebrequin à plat entraîne des vibrations qu’il est important de prendre en compte lors dans la conception et qui peuvent être dommageables au moteur mais également au véhicule.

Un V8 avec un vilebrequin en croix est quant à lui bien équilibré.

L’avantage d’un V8 à plat est d’avoir une masse plus faible (le V8 en croix est certes bien équilibré, mais nécessite pour cela l’intégration de « gros » contre-poids).

Le V8, une question d'allumage...

Pour un V8, on doit avoir une combustion tous les 90° et il y a 8 façons d’organiser l’ordre d’allumage tout en alternant entre les deux bancs de quatre cylindres : G – D – G – D – G – D – G – D.

Avec un V8 en croix, la géométrie du vilebrequin ne permet pas d’avoir des allumages qui alternent entre les deux bancs de quatre cylindres. Et comme on veut un allumage tous les 90°, on n’a pas le choix, on doit au minimum allumer à la suite des cylindres qui se trouvent sur le même banc de 4 cylindres et ceci pour chaque banc.

Ainsi, les ordres d’allumage sont les suivants :

– vilebrequin à plat     : 1 – 4 – 5 – 2 – 7 – 6 – 3 – 8

– vilebrequin en croix : 1 – 8 – 4 – 3 – 6 – 5 – 7 – 2

Le lien ci-dessous illustre les différences (en anglais mais très compréhensible) :

Les graphiques ci-dessous donnent l’évolution de la pression d’échappement pour chaque banc et chaque moteur :

Vilebrequin à plat :

- Pour chaque banc, les pulsations de pression ont la même amplitude (environ 1,25 bar) et sont déphasées de 180°.

Le fonctionnement d’un banc de 4 cylindres correspond vraiment au fonctionnement d’un moteur 4 cylindres « traditionnel » (avec allumage 1 - 3 - 4 - 2).

- Entre les deux bancs, le signal de pression est déphasé de 90°. La moyenne de la pression échappement est représentée en pointillé rouge. Elle est constante (environ 1,15 bar).

Vilebrequin en croix :

- les pulsations de pression n’ont pas la même amplitude (entre 1,2 et 1,3 bar) et sont déphasées de 90° ou 180°, en fonction du moment où on se trouve dans le cycle.

Explication : lorsque deux cylindres sont allumés séquentiellement d’un même côté, la pression d’échappement du deuxième cylindre « s’ajoute » à celle du premier (par exemple les cylindres 7 et 5 ou les cylindres 8 et 4).

- Entre les deux bancs le signal de pression est déphasé de 360°. La moyenne de la pression échappement est représentée en pointillé bleu. Elle n’est pas constante et oscille entre 1,075 et 1,225 bar.

Ce sont ces variations d’amplitude de pression d’échappement qui font qu’un V8 avec un vilebrequin en croix à une sonorité si particulière et irrégulière.

(a contrario, le V8 avec un vilebrequin à plat a une sonorité parfaitement régulière qui pourrait être comparée à celle de deux moteurs 4 cylindres qui fonctionnent en décalé)

Exemple : Mercedes-Benz C63 AMG équipée d’un vilebrequin en croix et Ferrari 458 Italia d’un vilebrequin à plat.

Le V8, une question de remplissage en air :

L'ordre d'allumage a également une influence sur le remplissage en air et donc sur la sonorité.

Ces cylindres qui sont allumés séquentiellement sur un même banc n’ont pas uniquement pour conséquence de générer un bruit moteur particulier : le remplissage en air du moteur est également impacté.

Les 3 graphes ci-dessous montrent, pour un cylindre, les lois de levées de soupape (admission en bleu et échappement en rouge), l’évolution des différentes pressions (admission, cylindre et échappement) et les débits de gaz.

Lorsque la phase d’échappement a lieu, on a bien un débit d’échappement positif qui permet d’évacuer les gaz brûlés présents dans le cylindre vers l’échappement. A la fin de la phase d’échappement, la soupape d’admission commence à s’ouvrir : c’est ce qu’on appelle la phase de croisement. A cet instant, la pression d’admission est supérieure à la pression d’échappement : l’air permet donc d’évacuer les gaz brûlés restant dans la chambre.

Cette opération est bénéfique puisque plus on évacue les gaz brûlés, plus on pourra enfermer d’air donc plus on pourra brûler de carburant donc plus on pourra générer de couple.

Prenons maintenant comme exemple un autre cylindre (par exemple le cylindre 5 dont l’allumage a lieu juste avant celui du 7). 

Si l’on regarde le débit à l’échappement on note qu’il est positif au début de l’ouverture de la soupape. Il devient ensuite négatif, ce qui veut dire que des gaz qui étaient dans l’échappement reviennent dans le cylindre. Ce pic négatif est généré par l’ouverture de la soupape d’échappement du cylindre 7. Ce n’est pas tout puisque pendant la phase de croisement, on note que le débit d’admission est négatif : une partie des gaz d’échappement remontent dans l’admission et seront réadmis dans le cylindre une fois que la soupape d’échappement sera fermée. C’est mauvais pour le remplissage en air.

Les courbes ci-dessous montrent l’évolution du rendement volumétrique en fonction du régime moteur pour les différents cylindres. Ne faites pas attention à la numérotation des cylindres, l’intérêt ici est juste de constater l’écart. Le rendement volumétrique correspond au rapport entre la masse d’air enfermée dans le cylindre sur la masse d’air théoriquement enfermable. S’il est égal à 0, ça veut dire qu’on n’a pas enfermé d’air, s’il est égal à 1, ça veut dire qu’on a enfermé le maximum dans les conditions atmosphériques. Il peut être supérieur à 1 lorsqu’on utilise de la suralimentation.

On note qu'à certains régimes, on a des écarts allant jusqu'à 0,15 ; c'est une perte de couple mais aussi une source d'acyclisme.

Il existe des solutions pour réduire cet effet mais je pense que l’article est déjà bien assez long

Le V8 avec un vilebrequin à plat ne rencontre pas les mêmes problèmes puisque que les allumages ont lieu successivement sur chaque banc. Il n’y a donc pas de risque de perturbation d’un cylindre par un autre.

* Un V8 avec un vilebrequin à plat c’est :

– des vibrations à gérer (l’utilisation de deux arbres d’équilibrages est possible mais annule le point positif suivant)

– un vilebrequin léger qui autorise donc des régimes élevés et des variations de régimes rapides (peu d’inertie)

– une sonorité « propre » et « régulière »

– un remplissage en air des cylindres optimal

* Un V8 avec un vilebrequin en croix c’est :

– pas de vibrations (on trouvera donc plus facilement des moteurs avec des cylindrées élevées)

– un vilebrequin plus lourd qui limitera les régimes et le temps de réponse du moteur

– une sonorité caractéristique !

– un remplissage en air perturbé si un travail sur l’échappement n’est pas mené

Les V8 les plus répandus sont équipés de vilebrequin à croix.

Ils proposent un excellent confort d’utilisation et peuvent être associés à de fortes cylindrées.

Les V8 avec un vilebrequin en plat sont, par leur nature « vibrante »  sont quant à eux réservés aux véhicules de compétition ou à des marchés de niche.