Dlaczego silniki spalinowe mają określone „rozkazy strzelania”?

Po co mieć kolejność strzelania? Czytałem, że pomaga to zrównoważyć moc, aby nie być zbyt dużym z jednej strony, jeśli wał korbowy, ale dlaczego mamy takie konkretne zamówienie? Gdyby tak było, czy mógłbym mieć kolejność zapłonu w czterocylindrowym silniku to 1-4-2-3

engine engine-theory firing-order

— użytkownik15938
źródło

Kolejność zapłonu można ustawić (w czasie projektowania) na wiele sposobów. Istnieją ograniczenia, takie jak wibracje, ale istnieją też inne sposoby radzenia sobie z niektórymi z nich (np. Wyważanie wałków w celu przeciwdziałania wibracji). Sugerowana kolejność zapłonu jest możliwa dla silnika zaprojektowanego w ten sposób (korba / krzywki / itp.). Jeśli przejdziesz do wyszukiwarki Yamaha Big Bang R1, zobaczysz bardzo dziwną kolejność strzelania.

— Kickstart

Odpowiedzi:

Istnieje kilka rozkazów strzelania dla niektórych konfiguracji silnika, szczególnie w dziedzinie V8. Mały blok Forda wystrzeliwuje 1-5-4-8-6-3-7-2, podczas gdy nowoczesny modułowy Ford V8 o tej samej pojemności odpala 1-5-4-8-7-2-6-3.

Istnieje ogromna wiki o Firing Order, która zawiera ogromną liczbę wykonalnych aranżacji, nawet w tej samej konfiguracji cylindrów.

Aby odpowiedzieć na konkretne pytanie, kolejność zapłonu jest zazwyczaj podejmowana w celu zminimalizowania potencjalnie niszczących wibracji i sił mechanicznych, które powstałyby, gdyby impulsy momentu obrotowego na wały korbowe harmonizowały się. Podobna uwaga jest taka, że zawsze znajdziesz silniki z wieloma cylindrami, które można równomiernie podzielić na 360 stopni obrotu wału korbowego. 4,5,6,8,10,12 są w porządku. 7,11 i 13 nie są. Dokładne wyjaśnienie jest poza mną, ale dotyczy wibracji i rzędów harmonicznych w kombinowanych mechanizmach suwak-korba.

— SteveRacer
źródło

Ponieważ stopnie są dowolną jednostką, uważam, że twierdzenie, że liczba cylindrów powinna równomiernie podzielić 360 stopni, jest niewiarygodne, ale prawdopodobnie istnieje pewne rzeczywiste ograniczenie, że reguła ta powiela się lub przybliża.

— R .. GitHub ZATRZYMAJ POMOC LODOWĄ

@R .. Zgadzam się, trochę skrótowo, ale choć nie jest to reguła , z pewnością trudne. 7-cylindrowy rzędowy miałby nakładające się uderzenia mocy, które z definicji muszą trwać 180 stopni (dla ciebie pi radianów). Nawet przy uwzględnieniu koniecznych wałów wyważających i innych komplikacji, wciąż byłyby wolne chwile pierwszego i drugiego rzędu. Znacznie łatwiej jest zbudować większe przemieszczenie liniowe 6, które jest z natury zbalansowane i nie cierpi z powodu harmonicznych z powodu niezrównoważonych wolnych chwil - ponieważ go nie ma. Ogólna podzielna zasada 360 jest rażącym uproszczeniem bardzo złożonej dynamicznej matematyki.

— SteveRacer,

Poza 5 wszystkie twoje przykłady są podzielne przez dwa, co, jak podejrzewam, jest ważniejsze. Umożliwia to zrównoważenie par cylindrów względem siebie.

— Monty Harder

Odwrotna „reguła” dotyczy silników promieniowych, w których nieparzysta liczba cylindrów jest lepsza, ponieważ zapewnia bardziej regularny rozkład skoków mocy (np. 1 3 5 7 9 2 4 6 8 dla 9 cylindrowego silnika promieniowego). Istnieją 7 i 9 cylindrowe silniki samolotowe - nie wspominając o 28-cylindrowym Pratt & Whitney R-4360, z 4 zestawami 7 cylindrów w konfiguracji „kukurydzy-kolby”! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…

— alephzero

Chciałbym zauważyć, że 360 nie jest całkowicie arbitralne. Jest to najmniejsza liczba podzielna przez każdą z (1,2,3,4,5,6,8,9,10). Ta wszechstronność dostępnych czynników jest niezwykle przydatna. To ma zrobić, że spostrzeżenie o liczbie cylindrów nieco trywialne, choć. (Łączne współczynniki 360: 1,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15,18,20,24,30,36,40,45,60,72,90,120,180,360.)

— amp108

To zależy, czy pytasz z punktu widzenia projektanta silnika, czy kogoś, kto próbuje konserwować lub rozwiązywać problemy z silnikiem.

Z punktu widzenia mechanicznego porządku wypalania mówi się o kolejności, w jakiej cylindry są gotowe do strzału - gdy każdy z nich jest w suwie sprężania z zamkniętymi zaworami i ładunkiem paliwa. Jest to ważne, jeśli podłączasz przewody świec zapłonowych (lub przewody wtryskiwaczy paliwa do silnika wysokoprężnego z oddzielną pompą) lub próbujesz zdiagnozować niesprawny silnik lub taki, który nie chce się uruchomić.

Z punktu widzenia projektanta silnika podejrzewam, że niektóre z rozważań dotyczą problemów, o których wspomniałeś - radzenia sobie ze stresem i wibracjami, a może także próbowania tego, nie zaskakując ludzi, którzy będą później pracować nad silnikiem.

Odpowiadając na twoje pytanie dotyczące innych zamówień, myślę - przynajmniej teoretycznie, że projektant może mieć dowolne zamówienie. Z drugiej strony mechanik musi postępować zgodnie z kolejnością zaprojektowaną w silniku.

— dlu
źródło

Kolejność zapłonu jest ograniczona przez:

geometria wału korbowego
układ tłoków (rzędowy, V, VR, płaski itp.)

Te dwa czynniki połączą się w celu ustalenia, kiedy osiągnięto górny punkt martwy (TDC) każdego cylindra w odniesieniu do kąta obrotu korby.

Najlepiej, aby kolejność zapłonu była ustawiona tak, aby zapłon następował tak często, jak to możliwe.

Przykład w wierszu czwartym

Oto animacja zwykłej czwartej linii płaskiej:

Zauważysz, że środkowe dwa cylindry (# 2 i # 3) poruszają się zgodnie, podobnie jak # 1 i # 4. Gdy # 2 i # 3 są w TDC, # 1 i # 4 są w BDC i odwrotnie. Dwie pary są przesunięte w fazie o 180 °. Oto, jak wygląda skok głowicy tłoka w trakcie obrotu korbą 720 ° (pojedynczy cykl czterosuwowy).

Dodając gwiazdki w celu oznaczenia zdarzeń zapłonu, powinno stać się oczywiste, dlaczego ograniczamy się do tego, co możemy wykorzystać jako rozkaz strzelania. Kolejność strzelania 1-4-2-3 jest niewykonalna, ponieważ istnieje TDC dla # 2 i # 3 między tymi z # 1 i # 4:

Tutaj są tylko dwie opcje kolejności odpalania:

1-3-4-2
1-2-4-3

Ilekroć możliwe jest wielokrotne uruchamianie rozkazów, inżynierowie sprawdzą inne czynniki, między innymi wyważenie silnika, wibracje i harmoniczne, do których nawiązywały inne odpowiedzi.

— Zaid
źródło

@Jason C To właściwie wyjaśnia oba i bardzo dobrze. Chcesz rozdzielić dyskretne zdarzenia udaru zasilania tak równomiernie, jak to możliwe. Podejrzewam, że mógłbyś zrobić wał korbowy, który miałby ramiona korby nierównomiernie rozstawione, albo wszystkie naraz, albo z przodu, a potem z tyłu, ale miałbyś ogromne wibracje przy każdej odwrotności lub przecięciu zera, jak na powyższych wykresach. Tak jak ty mógłby zrobić kwadratowy lub trójkątny koło ... ale dlaczego nie chcesz?

— SteveRacer,

@JasonC Nic w górnej połowie odpowiedzi nie mówi nic o ograniczeniu 180 °; Właśnie wykorzystałem płaską płaszczyznę do zilustrowania, jak geometria wału korbowego i układ silnika łączą się, aby określić, co jest możliwą kolejnością zapłonu. Niedawno rozmawialiśmy na czacie o liniach czwórkowych. Możesz przejrzeć tę dyskusję tutaj (dołączone wykresy) .

— Zaid

@ SteveRacer Mógłbym dodać kilka wykresów dla linii środkowej cztery. Obawiam się, że to pogorszy jasność wyjaśnienia.

— Zaid

@ Powiedział tak. I zdałem sobie sprawę, że przejścia przez zero , o których mówiłem, będą na pierwszych wykresach prędkości pochodnej , a nie na twojej przedstawionej pozycji. Więc grzesz za swojego cos .

— SteveRacer,

@Zaid Kiedy ujmujesz to w ten sposób, jest o wiele jaśniejsze, chyba po prostu zinterpretowałem to z niewłaściwego punktu widzenia.

— Jason C