Por que os motores de combustão interna têm "pedidos de queima" específicos?

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Qual o sentido de ter uma ordem de demissão? Eu li que isso ajuda a equilibrar a potência para não ficar muito de um lado se a cambota, mas por que temos uma ordem tão específica? Se fosse esse o caso, eu poderia ter a ordem de disparo em um motor de 4 cilindros ser 1-4-2-3

user15938
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A ordem de disparo pode ser configurada (no momento do design) de várias maneiras. Existem restrições como vibração, mas existem outras maneiras de lidar com algumas delas (por exemplo, eixos de equilíbrio para tentar neutralizar a vibração). Sua ordem de disparo sugerida é possível para um motor projetado dessa maneira (manivela / cames / etc). Se você pesquisar no motor Yamaha Big Bang R1, verá uma ordem de disparo muito estranha.
Kickstart

Respostas:

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Existem várias ordens de disparo para algumas configurações de mecanismo, especialmente no domínio V8. Um smallblock da Ford dispara em 1-5-4-8-6-3-7-2, enquanto o mesmo deslocamento moderno Ford V8 modular dispara em 1-5-4-8-7-2-6-3.

Existe um wiki enorme sobre a ordem de disparo, que contém um grande número de disposições viáveis, mesmo na mesma configuração de cilindro.

Para responder sua pergunta específica, geralmente é decidida a ordem de disparo para minimizar vibrações potencialmente destrutivas e forças mecânicas que resultariam se os pulsos de torque nos arremessos do virabrequim se harmonizassem. Uma observação semelhante é que você sempre encontrará motores com vários cilindros que são divisíveis igualmente em 360 graus de rotação do eixo de manivela. 4,5,6,8,10,12 estão bem. 7,11 e 13 não são. A explicação exata está além de mim, mas tem a ver com vibrações e ordens de harmônicas nos mecanismos combinados de manivela deslizante.

SteveRacer
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Como os graus são uma unidade arbitrária, acho que o número de cilindros deve dividir igualmente 360 ​​graus implausíveis, mas provavelmente há alguma restrição real de que esta regra esteja duplicando ou aproximando.
R .. GitHub Pare de ajudar o gelo
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@R .. Concordou, um pouco de taquigrafia, mas embora não seja uma regra , certamente difícil. Uma linha de 7 cilindros teria sobreposições de potência, que por definição devem durar 180 graus (pi radianos para você). Mesmo com os eixos de equilíbrio necessários e outras complicações abordadas, ainda haveria momentos livres de primeira e segunda ordem. É muito mais fácil construir uma linha de deslocamento maior 6, que é inerentemente equilibrada e não sofre harmônicos devido a momentos livres desequilibrados - porque não possui nenhum. A regra prática 360 divisível é uma simplificação grosseira de algumas matemáticas dinâmicas muito complexas.
SteveRacer
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Além dos 5, todos os seus exemplos também são divisíveis por dois, o que suspeito ser o fato mais importante. Isso permite que pares de cilindros sejam equilibrados um contra o outro.
Monty Mais difícil
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A "regra" oposta aplica-se aos motores radiais, onde um número ímpar de cilindros é melhor porque fornece uma distribuição mais regular dos golpes de potência (por exemplo, 1 3 5 7 9 2 4 6 8 para um radial de 9 cilindros). Existem motores de aeronaves radiais de 7 e 9 cilindros - sem mencionar o Pratt & Whitney R-4360 de 28 cilindros, com 4 conjuntos de 7 cilindros na configuração "espiga de milho"! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…
alephzero 07/07
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Eu gostaria de salientar que o 360 não é completamente arbitrário. É o menor número divisível por cada um (1,2,3,4,5,6,8,9,10). Essa versatilidade nos fatores disponíveis é extremamente útil. Isso faz com que a observação sobre o número de cilindros seja um tanto trivial. (Fatores completos de 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
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Depende se você está perguntando do ponto de vista de um projetista de mecanismo ou de alguém tentando manter ou solucionar problemas de um mecanismo.

Do ponto de vista de uma ordem de queima mecânica, informa a ordem em que os cilindros estão prontos para disparar - quando cada um está em seu curso de compressão com as válvulas fechadas e uma carga de combustível. Isso é importante se você estiver conectando os cabos das velas de ignição (ou as linhas do injetor de combustível em um diesel com uma bomba separada) ou tentando diagnosticar um motor com funcionamento difícil ou que não liga.

Do ponto de vista de um projetista de motores, suspeito que algumas das considerações envolvam preocupações como você mencionou: gerenciar tensões e vibrações e talvez também tentar fazer isso sem surpreender as pessoas que trabalharão no motor mais tarde.

Em resposta à sua pergunta sobre outras ordens, acho - pelo menos em teoria, que o designer possa ter qualquer ordem que desejar. O mecânico, por outro lado, deve seguir a ordem que foi projetada no motor.

dlu
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A ordem de queima é restringida por:

  • geometria do virabrequim
  • disposição do pistão (em linha, V, VR, plana, etc.)

Esses dois fatores serão combinados para determinar quando o centro de ponto morto superior (TDC) de cada cilindro é alcançado com relação ao ângulo da manivela.

Idealmente, a ordem de disparo é configurada para que a ignição ocorra o mais regularmente possível.


Exemplo em linha-quatro

Aqui está uma animação de um plano plano regular em linha-quatro:

Inline-4, plano

Você notará que os dois cilindros do meio (nºs 2 e 3) se movem em uníssono, assim como os nºs 1 e 4. Quando os números 2 e 3 estão no TDC, os números 1 e 4 estão no BDC e vice-versa. Os dois pares estão fora de fase a 180 °. Aqui está a aparência do curso da cabeça do pistão ao longo de uma duração de manivela de 720 ° (ciclo único de quatro tempos).

Gráfico em linha 4

Adicionando estrelas para denotar eventos de ignição, deve ficar óbvio por que estamos limitados ao que podemos usar como ordem de disparo. Uma ordem de disparo 1-4-2-3 é inviável porque existe um TDC para os nºs 2 e 3 entre os dos nºs 1 e 4:

Gráfico em linha 4, com franja

Aqui, existem apenas duas opções para ordem de disparo:

  • 1-3-4-2
  • 1-2-4-3

Sempre que várias ordens de disparo são possíveis, os engenheiros analisam outros fatores, entre os quais o equilíbrio do motor, vibrações e harmônicas que outras respostas aqui mencionaram.

Zaid
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@ Jason C Na verdade, explica os dois e muito bem. Você está procurando distribuir eventos discretos de golpe de energia o mais uniformemente possível. Suponho que você poderia fazer uma cambota que não tivesse os braços da manivela espaçados uniformemente, ou de uma só vez, ou de frente para trás, mas teria vibrações massivas a cada reciprocidade ou cruzamento zero, como mostram os gráficos acima. Assim como você poderia fazer uma roda quadrada ou triangular ... mas por que você iria querer?
SteveRacer
@JasonC Nada na metade superior da resposta diz algo sobre uma limitação de 180 °; Acabei de usar o flatplane para ilustrar como a geometria do eixo de manivela e o layout do motor se combinam para determinar o que é uma ordem de disparo viável. Conversamos um pouco sobre o cross-plane inline-fours há um tempo. Você pode revisar essa discussão aqui (gráficos incluídos) .
Zaid
@SteveRacer Eu poderia adicionar alguns gráficos para o cross-plane inline-four. Só temo que isso prejudique a clareza da explicação.
Zaid 07/07
@Zaid yes. E percebi que os cruzamentos de zero aos quais me referi estariam nos primeiros gráficos de velocidade derivativos , não na sua posição representada. Então, peque pelo seu cos .
21716 SteveRacer
@Zaid Quando você coloca dessa maneira, é muito mais claro, acho que apenas o interpretei do ponto de vista errado.
Jason C #