Чому двигуни внутрішнього згоряння мають специфічні «накази на стрільбу»?


15

Який сенс мати наказ про стрільбу? Я читав, що це допомагає врівноважувати потужність, щоб не було занадто сильно на одній стороні, якщо колінчастий вал, але чому ми маємо такий специфічний порядок? Якби це було так, я міг би мати порядок стрільби в 4-циліндровому двигуні 1-4-2-3


2
Порядок стрільби можна налаштувати (на час проектування) різними способами. Існують такі обмеження, як вібрація, але є й інші способи впоратися з деякими з них (наприклад, вали балансування для спробу та протидії вібрації). Запропонований вами порядок стрільби можливий для двигуна, сконструйованого таким чином (кривошип / кулачки / тощо). Якщо ви перейдете на Google для двигуна Yamaha Big Bang R1, ви побачите дуже дивний порядок стрільби.
Кікстарт

Відповіді:


14

Існує кілька замовлень на стрільбу для деяких конфігурацій двигуна, особливо у царині V8. Форд малого блоку спрацьовує 1-5-4-8-6-3-7-2, тоді як той же сучасний модульний Ford V8 витісняє 1-5-4-8-7-2-6-3.

Існує величезна вікі про Порядок стрільби, яка містить велику кількість працюючих домовленостей, навіть у тій же конфігурації циліндра.

Щоб відповісти на ваше конкретне запитання, наказом на стрільбу зазвичай вирішується мінімізувати потенційно руйнівні коливання та механічні сили, що призведе до того, якби імпульси крутного моменту на кидках колінчастого вала гармонізувалися. Аналогічна примітка полягає в тому, що ви завжди знайдете двигуни з кількістю циліндрів, які рівномірно поділяються на 360 градусів обертання колінчастого вала. 4,5,6,8,10,12 - все добре. 7,11 і 13 - ні. Точне пояснення поза мною, але це стосується вібрацій та порядків гармонік у комбінованих механізмах повзунок-кривошип.


8
Оскільки ці градуси є довільною одиницею, я вважаю, що кількість балонів має рівномірно ділити 360 градусів неправдоподібно, але, мабуть, існує деяке обмеження, що це правило дублюється чи наближається.
R ..

7
@R .. Згоден, трохи скорочення, але, хоча це не правило , звичайно важко. 7-циліндровий рядок мав би потужність, що перекриває потужність, яка за визначенням повинна тривати 180 градусів (для вас пі радіани). Навіть з необхідними валами балансу та іншими усуненнями ускладнень, все одно будуть вільні моменти першого та другого порядку. Набагато простіше побудувати більшу зміщення в лінії 6, яка за своєю суттю є врівноваженою і не зазнає гармонік через незбалансованих вільних моментів - тому що її немає. 360 ділене правило великого розміру - це грубе спрощення деяких дуже складних динамічних математик.
SteveRacer

3
Окрім 5, усі ваші приклади також розділяються на два, що, я підозрюю, є більш важливим фактом. Це дозволяє врівноважувати пари циліндрів одна проти одної.
Monty Harder

6
Протилежне "правило" застосовується до радіальних двигунів, де непарна кількість циліндрів краще, тому що це дає більш регулярний розподіл силових ударів (наприклад, 1 3 5 7 9 2 4 6 8 для 9-циліндрового радіалу). Існують 7 та 9-циліндрові радіальні літальні двигуни - не кажучи вже про 28-циліндровий Pratt & Whitney R-4360, з 4 наборами по 7 циліндрів в "кукурудзяно-кочанної" конфігурації! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…
alephzero

2
Я хотів би зазначити, що 360 не є абсолютно довільним. Це найменше число, що ділиться кожним із (1,2,3,4,5,6,8,9,10). Ця універсальність у доступних факторах надзвичайно зручна. Це робить зробити це зауваження про кількість циліндрів кілька тривіальних, хоча. (Повні коефіцієнти 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

10

Це залежить, якщо ви запитуєте з точки зору дизайнера двигуна чи когось, хто намагається підтримувати або вирішувати проблеми з двигуном.

З точки зору наказу механічного обстрілу, ви повідомляєте про порядок, у який циліндри готові до стрільби - коли кожен з них працює на ходу стиснення із закритими клапанами та зарядом палива. Це важливо, якщо ви підключаєте дроти свічки запалювання (або лінії вприскування палива на дизелі з окремим насосом) або намагаєтесь діагностувати грубо працюючий двигун або той, який не запуститься.

З точки зору дизайнера двигунів, я підозрюю, що деякі з цих міркувань є навколо проблем, як ви згадали, - управління напруженнями та вібраціями, а може бути, і намагаються зробити це, не дивуючи людей, які працюватимуть на двигуні пізніше.

Відповідаючи на ваше запитання щодо інших замовлень, я думаю - принаймні теоретично, що дизайнер може мати будь-яке замовлення. Механік з іншого боку повинен дотримуватися порядку, який був спроектований у двигун.


10

Порядок стрільби обмежується:

  • геометрія колінчастого вала
  • розташування поршня (вбудований, V, VR, плоский тощо)

Ці два коефіцієнти будуть поєднуватися, щоб визначити, коли досягається верхній мертвий центр (TDC) кожного циліндра щодо кута кривошипа.

В ідеалі порядок випалу встановлюється так, щоб запалення відбувалося як можна регулярніше.


Приклад з чотирьох рядків

Ось анімація звичайної плоскої плоскої лінії чотири:

Inline-4, Плоска площина

Ви помітите, що середні два циліндри (№2 та №3) рухаються в унісон, як це роблять №1 та №4. Коли №2 і №3 знаходяться в TDC, №1 і №4 знаходяться в BDC, і навпаки. Дві пари знаходяться на 180 ° поза фазою. Ось як виглядає хід поршневої головки протягом тривалості кривошипа 720 ° (один чотиритактний цикл).

Вбудований 4 графік

Додавання зірок для позначення подій займання повинно стати очевидним, чому ми обмежуємось тим, що можемо використовувати як наказ про стрільбу. Порядок стрільби 1-4-2-3 нездійсненний, тому що існує TDC для №2 та №3 між особами №1 та №4:

Вбудований 4 графік, з чубчиком

Тут є лише два варіанти наказу про стрільбу:

  • 1-3-4-2
  • 1-2-4-3

Щоразу, коли можливі кілька наказів про стрільбу, інженери звернуть увагу на інші фактори, серед яких баланс двигуна, вібрації та гармоніки, на які згадували інші відповіді.


@Jason C Це насправді пояснює і те, і дуже добре. Ви хочете розподілити дискретні події силового удару якомога рівномірніше. Я гадаю, ви могли б зробити колінчастий вал, у якого колінчасті руки були не рівномірно розташовані, або всі одразу, або спереду, потім назад, але ви мали б величезні коливання при кожному зворотному напрямку або нульовому переході, як показують сюжети вище. Так само, як ви могли зробити квадратне або трикутне колесо ... але чому б ви цього хотіли?
SteveRacer

@JasonC У верхній половині відповіді нічого не сказано про обмеження на 180 °; Я просто використав плоский літак, щоб продемонструвати, як геометрія колінчастого вала та компонування двигуна поєднуються, щоб визначити, що є можливим порядком стрільби. Ми спілкувались у чаті про поперечну площину ліній-четвірок назад. Ви можете переглянути цю дискусію тут (графіки включені) .
Заїд

@SteveRacer Я можу додати в деяких графах для поперечної площини рядка-чотири. Я просто боюся, що це погіршить ясність пояснення.
Заїд

@Zaid так. І я зрозумів, що нульові переходи, про які я згадував, будуть знаходитись на перших графіках швидкості похідних , а не на зображеній вами позиції. Отже, гріх за ваше соз .
SteveRacer

@Zaid Коли ви говорите так, це набагато зрозуміліше, я думаю, що я просто трактував це з неправильної точки зору.
Джейсон C
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.