Bei der cross-plane-Bauweise des V8 liegen die erste und letzte Kröpfung der Kurbelwelle in einer Ebene und die beiden mittleren Kröpfungen in einer dazu senkrechten Ebene. In Blickrichtung der Längsachse bilden die Kröpfungen ein Kreuz. cross-plane-Kurbelwellen sind wesentlich schwieriger zu konstruieren und zu fertigen. Das Design wurde 1915 vorgestellt, aber erst 1923 brachten Cadillac und 1924 Peerless, die ersten Serienmotoren dieser Bauweise auf den Markt. Sie hat den Nachteil, dass die Zündungen und damit auch die Einlass- und die Auslasstakte nicht abwechselnd in der linken und rechten Zylinderbank, sondern unregelmäßig erfolgen. Das ist ungünstig für eine gute Zylinderfüllung und eine gleichmäßige Verteilung des Gemischs bzw. der Verbrennungsluft auf alle Zylinder, was sich durch entsprechende Gestaltung des Ansaugkrümmers aber beherrschen lässt. Auch entsteht dadurch das akustisch markante Auspuffgeräusch („V8-Brabbeln“). Bei hoher Motorleistung, z. B. im Rennsport, erfordert die Bauweise sehr aufwendige Auspuffanlagen.

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