Warum haben Verbrennungsmotoren bestimmte „Zündbefehle“?

Was bringt es, einen Schussbefehl zu haben? Ich habe gelesen, dass es hilft, die Kraft auszugleichen, um nicht zu sehr auf einer Seite zu sein, wenn die Kurbelwelle, aber warum haben wir so eine bestimmte Reihenfolge? Wenn das der Fall wäre könnte ich die Zündfolge bei einem 4 Zylinder Motor 1-4-2-3 sein

engine engine-theory firing-order

— user15938
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Die Zündreihenfolge kann (zur Entwurfszeit) auf verschiedene Arten eingerichtet werden. Es gibt Einschränkungen wie Vibrationen, aber es gibt auch andere Möglichkeiten, mit diesen umzugehen (z. B. Ausgleichswellen, um Vibrationen entgegenzuwirken). Ihre vorgeschlagene Zündreihenfolge ist für einen so konstruierten Motor (Kurbel / Nocken / usw.) möglich. Wenn Sie nach dem Yamaha Big Bang R1-Motor googeln, sehen Sie eine sehr merkwürdige Zündfolge.

— Kickstart

Antworten:

Für einige Motorkonfigurationen gibt es mehrere Zündbefehle , insbesondere im V8-Bereich. Ein Ford Smallblock feuert 1-5-4-8-6-3-7-2, während der gleiche modulare Ford V8 1-5-4-8-7-2-6-3 feuert.

Es gibt ein riesiges Wiki zu Firing Order, das eine große Anzahl praktikabler Arrangements enthält, sogar über genau dieselbe Zylinderkonfiguration hinweg.

Um Ihre spezifische Frage zu beantworten, wird normalerweise die Zündreihenfolge so gewählt, dass potenziell zerstörerische Vibrationen und mechanische Kräfte minimiert werden, die bei einer Harmonisierung der Drehmomentimpulse auf die Kurbelwellenwirbel auftreten würden. Ein ähnlicher Hinweis ist, dass Sie immer Motoren mit einer Anzahl von Zylindern finden, die gleichmäßig in 360 Grad Kurbelwellendrehung unterteilt werden können. 4,5,6,8,10,12 sind alle in Ordnung. 7,11 und 13 nicht. Die genaue Erklärung ist mir unverständlich, aber es hat mit Vibrationen und Ordnungen von Harmonischen in Kombination von Schieber-Kurbel-Mechanismen zu tun.

— SteveRacer
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Da Grad eine willkürliche Einheit ist, halte ich die Behauptung, dass die Anzahl der Zylinder gleichmäßig auf 360 Grad verteilt werden sollte, für unplausibel, aber es gibt wahrscheinlich eine tatsächliche Einschränkung, dass diese Regel dupliziert oder angenähert wird.

— R .. GitHub STOP HELPING ICE

@R .. Einverstanden, ein bisschen Kurzschrift, aber während keine Regel , sicherlich schwierig. Eine 7-Zyl. -Inline hat überlappende Kraftschläge, die per Definition 180 Grad (Pi-Radiant für Sie) dauern müssen. Selbst wenn notwendige Ausgleichswellen und andere Komplikationen angesprochen würden, gäbe es noch freie Momente erster und zweiter Ordnung. Es ist viel einfacher, eine größere Verschiebung in Zeile 6 zu erstellen, die von Natur aus ausgeglichen ist und aufgrund unausgeglichener freier Momente keine Harmonischen aufweist - weil sie keine hat. Die 360-teilbare Faustregel ist eine grobe Vereinfachung einiger sehr komplexer dynamischer Mathematik.

— SteveRacer

Abgesehen von den 5 sind alle Ihre Beispiele auch durch zwei teilbar, was meiner Meinung nach die wichtigere Tatsache ist. Dadurch können Zylinderpaare gegeneinander gewuchtet werden.

— Monty Harder

Die gegenteilige "Regel" gilt für Sternmotoren, bei denen eine ungerade Anzahl von Zylindern besser ist, weil sie eine gleichmäßigere Verteilung der Arbeitstakte ermöglichen (z. B. 1 3 5 7 9 2 4 6 8 für einen 9-Zylinder-Sternmotor). Es gibt 7- und 9-Zylinder-Sternflugmotoren - ganz zu schweigen vom 28-Zylinder-Pratt & Whitney R-4360 mit 4 Sätzen von 7 Zylindern in einer "Maiskolben" -Konfiguration! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…

— alephzero

Ich möchte darauf hinweisen, dass 360 nicht völlig willkürlich ist. Es ist die kleinste durch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10 teilbare Zahl. Diese Vielseitigkeit der verfügbaren Faktoren ist äußerst praktisch. Es macht diese Beobachtung über die Anzahl der Zylinder jedoch etwas trivial. (Vollständige Faktoren von 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

Dies hängt davon ab, ob Sie aus der Sicht eines Motorkonstrukteurs oder einer Person fragen, die versucht, einen Motor zu warten oder Fehler zu beheben.

Aus Sicht eines Mechanikers gibt die Zündreihenfolge an, in welcher Reihenfolge die Zylinder schussbereit sind - wenn sich jeder in seinem Kompressionshub mit geschlossenen Ventilen und einer Ladung Kraftstoff befindet. Dies ist wichtig, wenn Sie Zündkerzenkabel (oder Kraftstoffeinspritzleitungen an einem Diesel mit einer separaten Pumpe) anschließen oder versuchen, einen unruhigen oder nicht startenden Motor zu diagnostizieren.

Aus der Sicht eines Motorkonstrukteurs gehe ich davon aus, dass einige der Überlegungen auf Bedenken beruhen, die Sie angesprochen haben - das Managen von Spannungen und Vibrationen und vielleicht auch den Versuch, dies zu tun, ohne die Leute zu überraschen, die später am Motor arbeiten werden.

Bei der Beantwortung Ihrer Frage zu anderen Aufträgen denke ich - zumindest theoretisch -, dass der Designer jede Bestellung haben kann, die er möchte. Der Mechaniker hingegen muss die im Motor vorgesehene Reihenfolge einhalten.

— dlu
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Die Zündreihenfolge wird eingeschränkt durch:

Kurbelwellengeometrie
Kolbenanordnung (Inline, V, VR, Flat, etc.)

Diese beiden Faktoren bestimmen zusammen, wann der obere Totpunkt (OT) jedes Zylinders in Bezug auf den Kurbelwinkel erreicht wird.

Idealerweise wird die Zündreihenfolge so eingestellt, dass die Zündung so regelmäßig wie möglich erfolgt.

Inline-Four-Beispiel

Hier ist eine Animation einer regulären Inline-Four-Ebene:

Sie werden feststellen, dass sich die beiden mittleren Zylinder (Nr. 2 und Nr. 3) gemeinsam bewegen, ebenso wie die Zylinder Nr. 1 und Nr. 4. Wenn # 2 und # 3 auf OT sind, sind # 1 und # 4 auf UT und umgekehrt. Die beiden Paare sind um 180 ° phasenverschoben. So sieht der Kolbenbodenhub über eine Kurbeldauer von 720 ° aus (einzelner Viertakt).

Das Hinzufügen von Sternen zur Kennzeichnung von Zündereignissen sollte deutlich werden, warum wir uns auf das beschränken, was wir als Zündbefehl verwenden können. Eine 1-4-2-3-Zündreihenfolge ist nicht möglich, da ein OT für Nr. 2 und Nr. 3 zwischen denen von Nr. 1 und Nr. 4 liegt:

Hier gibt es nur zwei Möglichkeiten für die Zündreihenfolge:

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

Wann immer mehrere Zündbefehle möglich sind, werden die Ingenieure nach anderen Faktoren Ausschau halten, darunter die Motorbalance, Vibrationen und Oberwellen, auf die in anderen Antworten hingewiesen wurde.

— Zaid
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@Jason C Es erklärt eigentlich beides und das sehr gut. Sie möchten diskrete Power-Stroke-Ereignisse so gleichmäßig wie möglich verteilen. Ich nehme an, Sie könnten eine Kurbelwelle herstellen, bei der die Kurbelarme nicht gleichmäßig oder auf einmal verteilt waren oder die vorne und hinten lagen, aber Sie würden bei jeder Hin- und Herbewegung oder bei jedem Nulldurchgang massive Vibrationen haben, wie in den obigen Darstellungen gezeigt. Genau wie Sie ein quadratisches oder dreieckiges Rad herstellen könnten ... aber warum sollten Sie das wollen?

— SteveRacer

@JasonC Nichts in der oberen Hälfte der Antwort sagt etwas über eine 180 ° -Begrenzung aus. Ich habe gerade die flache Ebene verwendet, um zu veranschaulichen, wie sich Kurbelwellengeometrie und Motorlayout kombinieren, um zu bestimmen, was eine mögliche Zündreihenfolge ist. Vor einiger Zeit hatten wir im Chat eine Diskussion über Inline-Vierer mit mehreren Ebenen. Sie können diese Diskussion hier überprüfen (Diagramme eingeschlossen) .

— Zaid

@SteveRacer Ich könnte in einigen Grafiken für die Querebene Inline-Vier hinzufügen. Ich fürchte nur, es wird die Klarheit der Erklärung beeinträchtigen.

— Zaid

@ Zaid ja. Und mir wurde klar, dass die Nulldurchgänge, auf die ich mich bezog, in den Geschwindigkeitsgraphen der ersten Ableitung und nicht in Ihrer dargestellten Position liegen würden. Also, Sünde für deinen Lattich .

— SteveRacer

@Zaid Wenn Sie es so ausdrücken, ist es viel klarer, ich denke, ich habe es nur aus der falschen Sicht interpretiert.

— Jason C