Mengapa Internal Combustion Engine memiliki "Firing Orders" yang spesifik?

Apa gunanya memiliki perintah tembak? Saya membaca bahwa itu membantu menyeimbangkan kekuatan agar tidak terlalu banyak di satu sisi jika poros engkol, tetapi mengapa kita memiliki urutan tertentu? Jika itu yang terjadi saya bisa memesan firing di mesin 4 silinder menjadi 1-4-2-3

engine engine-theory firing-order

— pengguna15938
sumber

Firing order dapat diatur (pada waktu desain) dengan banyak cara. Ada kendala seperti getaran tetapi ada cara lain untuk mengatasinya (misalnya, menyeimbangkan poros untuk mencoba dan menangkal getaran). Susunan pembakaran yang disarankan Anda mungkin untuk mesin yang dirancang seperti itu (engkol / Cams / dll). Jika Anda google untuk mesin Yamaha Big Bang R1 Anda akan melihat urutan menembak sangat aneh.

— Kickstart

Jawaban:

Ada beberapa perintah pembakaran untuk beberapa konfigurasi mesin, terutama di ranah V8. Blokir kecil Ford memecat 1-5-4-8-6-3-7-2, sedangkan perpindahan modular modern Ford V8 yang sama memecat 1-5-4-8-7-2-6-3.

Ada wiki besar tentang Firing Order yang berisi sejumlah besar pengaturan yang bisa diterapkan, bahkan melintasi konfigurasi silinder yang sama persis.

Untuk menjawab pertanyaan spesifik Anda, urutan pembakaran biasanya diputuskan untuk meminimalkan potensi getaran yang merusak dan kekuatan mekanik yang akan terjadi jika pulsa torsi pada lemparan poros engkol diharmonisasikan. Catatan serupa adalah bahwa Anda akan selalu menemukan mesin dengan sejumlah silinder yang dapat dibagi rata menjadi 360 derajat rotasi poros engkol. 4,5,6,8,10,12 semuanya baik-baik saja. 7,11 dan 13 tidak. Penjelasan persis di luar saya, tetapi ada hubungannya dengan getaran dan urutan harmonik dalam mekanisme slider-crank.

— SteveRacer
sumber

Menjadi bahwa derajat adalah unit yang sewenang-wenang, saya menemukan klaim bahwa jumlah silinder harus membagi 360 derajat secara merata tidak masuk akal, tetapi mungkin ada beberapa kendala aktual bahwa aturan ini menduplikasi atau mendekati.

— R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE

@R .. Setuju, sedikit singkatan, tapi sementara bukan aturan , tentu sulit. Sebuah 7 silinder segaris akan memiliki stroke kekuatan yang tumpang tindih, yang menurut definisi harus bertahan 180 derajat (pi radian untuk Anda). Bahkan dengan poros keseimbangan yang diperlukan dan komplikasi lain yang diatasi, masih akan ada momen bebas urutan pertama dan kedua. Adalah jauh lebih mudah untuk membangun perpindahan yang lebih besar pada garis 6, yang secara inheren seimbang dan tidak mengalami harmonisa karena momen-momen bebas yang tidak seimbang - karena tidak memiliki satu pun. Aturan praktis 360 yang dapat dibagi adalah penyederhanaan kasar dari beberapa matematika dinamis yang sangat kompleks.

— SteveRacer

Selain dari 5, semua contoh Anda juga dapat dibagi dua, yang saya duga adalah fakta yang lebih penting. Ini memungkinkan pasangan silinder diseimbangkan satu sama lain.

— Monty Harder

"Aturan" yang berlawanan berlaku untuk mesin radial, di mana jumlah silinder ganjil lebih baik karena memberikan distribusi tenaga yang lebih teratur (mis. 1 3 5 7 9 2 4 6 8 untuk radial 9 silinder). Ada 7 dan 9 silinder mesin pesawat radial - belum lagi Pratt & Whitney R-4360 28-silinder, dengan 4 set 7 silinder dalam konfigurasi "tongkol jagung"! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…

— alephzero

Saya ingin menunjukkan bahwa 360 tidak sepenuhnya arbitrer. Ini adalah angka terkecil yang dapat dibagi oleh masing-masing (1,2,3,4,5,6,8,9,10). Fleksibilitas dalam faktor yang tersedia sangat berguna. Ini tidak membuat pengamatan tentang jumlah silinder agak sepele, meskipun. (Faktor lengkap 360: 1,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15,18,20,24,30,36,40,45,60,72,90,20,180,180,360.)

— amp108

Itu tergantung jika Anda bertanya dari sudut pandang perancang mesin atau seseorang yang berusaha mempertahankan atau memecahkan masalah mesin.

Dari sudut pandang urutan penembakan mekanik memberi tahu Anda urutan di mana silinder siap untuk dinyalakan - ketika masing-masing silinder berada pada langkah kompresi dengan katup tertutup dan pengisian bahan bakar. Itu penting jika Anda memasang kabel busi (atau saluran injektor bahan bakar pada diesel dengan pompa terpisah) atau mencoba mendiagnosis mesin yang berjalan kasar atau yang tidak mau hidup.

Dari sudut pandang seorang perancang mesin, saya menduga bahwa, beberapa pertimbangan ada di sekitar kekhawatiran seperti yang Anda sebutkan - mengelola tekanan dan getaran dan mungkin juga mencoba melakukan itu tanpa mengejutkan orang-orang yang akan mengerjakan mesin nanti.

Sebagai jawaban atas pertanyaan Anda tentang pesanan lain, saya pikir - paling tidak secara teori, perancang dapat memiliki pesanan apa pun yang ia inginkan. Mekanik di sisi lain harus mengikuti urutan yang dirancang ke dalam mesin.

— dlu
sumber

Firing order dibatasi oleh:

geometri poros engkol
pengaturan piston (inline, V, VR, flat, dll.)

Kedua faktor ini akan bergabung untuk menentukan kapan top-dead center (TDC) dari masing-masing silinder dicapai sehubungan dengan sudut engkol.

Idealnya, perintah pembakaran diatur untuk membuat kunci kontak terjadi sesering mungkin.

Contoh inline-empat

Berikut ini adalah animasi dari bidang datar biasa inline-empat:

Anda akan melihat bahwa dua silinder tengah (# 2 dan # 3) bergerak bersamaan, seperti halnya # 1 dan # 4. Ketika # 2 dan # 3 berada di TDC, # 1 dan # 4 berada di BDC, dan sebaliknya. Kedua pasangan berada di luar 180 ° dari fase. Inilah yang terlihat seperti perjalanan kepala piston selama durasi engkol 720 ° (siklus empat-tak tunggal).

Menambahkan bintang untuk menunjukkan peristiwa penyalaan, seharusnya menjadi jelas mengapa kita terbatas pada apa yang dapat kita gunakan sebagai perintah pembakaran. Perintah penembakan 1-4-2-3 tidak layak karena ada TDC untuk # 2 dan # 3 antara mereka dari # 1 dan # 4:

Di sini, hanya ada dua opsi untuk firing order:

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

Kapan pun beberapa perintah penembakan dimungkinkan, para insinyur akan mencari faktor-faktor lain, di antaranya keseimbangan mesin, getaran, dan harmonisa yang disinggung oleh jawaban lain di sini.

— Zaid
sumber

@ Alasan C Ini benar-benar menjelaskan keduanya, dan sangat baik. Anda mencari untuk mendistribusikan peristiwa stroke daya diskrit serata mungkin. Saya kira Anda bisa membuat poros engkol yang memiliki lengan engkol tidak merata spasi, atau sekaligus, atau depan lalu belakang, tetapi Anda akan memiliki getaran besar pada setiap balasan atau nol persimpangan seperti plot menunjukkan di atas. Sama seperti Anda bisa membuat roda persegi atau segitiga ... tapi mengapa Anda mau?

— SteveRacer

@JasonC Tidak ada di bagian atas jawaban yang mengatakan apa pun tentang batasan 180 °; Saya hanya menggunakan flatplane untuk mengilustrasikan bagaimana geometri crankshaft dan tata letak mesin bergabung untuk menentukan apa yang merupakan urutan penembakan yang layak. Kami memiliki diskusi dalam obrolan tentang lintas-pesawat inline-merangkak beberapa waktu lalu. Anda dapat meninjau diskusi itu di sini (termasuk grafik) .

— Zaid

@SteveRacer Saya bisa menambahkan beberapa grafik untuk pesawat silang inline-empat. Aku hanya takut itu akan mengurangi kejelasan penjelasannya.

— Zaid

@Zaid ya. Dan saya menyadari bahwa penyeberangan nol yang saya maksudkan adalah pada grafik kecepatan turunan pertama , bukan posisi yang Anda gambarkan. Jadi, dosa untuk cos Anda .

— SteveRacer

@ Zaid Ketika Anda mengatakannya jauh lebih jelas, saya kira saya baru menafsirkannya dari sudut pandang yang salah.

— Jason C