为什么内燃机有特定的“点火指令”?


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发出射击命令有什么意义?我读到它有助于平衡动力,以免曲轴太偏向一侧,但是为什么我们要有这样的特定顺序呢?如果是这种情况,我能否将四缸发动机的点火指令定为1-4-2-3


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可以通过多种方式(在设计时)设置点火顺序。存在振动之类的约束,但是还有其他方法可以应对其中的一些约束(例如,平衡轴来尝试抵消振动)。对于以这种方式设计的发动机(曲柄/凸轮/凸轮等),建议的点火顺序是可能的。如果您用Google搜索Yamaha Big Bang R1引擎,则会看到非常奇怪的点火指令。
Kickstart

Answers:


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对于某些引擎配置,有多个点火命令,尤其是在V8领域中。一辆福特小型火炮可发射1-5-4-8-6-3-7-2,而相同排量的现代模块化福特V8则发射1-5-4-8-7-2-6-3。

关于开火命令,有一个巨大的Wiki,其中包含大量可行的安排,甚至在完全相同的气缸配置中也是如此。

为了回答您的特定问题,通常确定点火顺序,以最大程度地减少如果曲轴弯矩上的扭矩脉冲协调一致时可能产生的破坏性振动和机械力。类似的注意事项是,您将始终发现具有多个汽缸的发动机,这些汽缸可被360度曲轴旋转均分。4,5,6,8,10,12都可以。7,11和13不是。确切的解释超出了我的范围,但这与组合的曲柄滑块机构的振动和高次谐波有关。


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由于度数是任意单位,因此我发现声称圆柱数应均匀地划分360度是不合理的,但是可能存在一些实际限制,即该规则是重复的或近似的。
R .. GitHub停止帮助ICE

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@R ..同意,有点速记,但同时没有规则,肯定难。7缸直列内燃发动机将具有重叠的动力冲程,根据定义,这些冲程必须持续180度(适合您的pi弧度)。即使解决了必要的平衡轴和其他复杂问题,仍然会有一阶和二阶自由力矩。建造更大的排量管线6更容易,管线6具有固有的平衡性,并且由于不平衡的自由力矩而不受谐波的影响-因为它没有。360可分割的经验法则是对某些非常复杂的动态数学的简化。
SteveRacer '16

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除5之外,您的所有示例也可被二整除,我怀疑这是更重要的事实。这允许成对的气缸彼此平衡。
Monty Harder

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相反的“规则”适用于径向发动机,其中奇数个气缸更好,因为它提供了更规则的动力冲程分布(例如,对于9缸径向发动机,为1 3 5 7 9 2 4 6 8)。有7缸和9缸的子午线飞机发动机-更不用说28缸的普惠R-4360,它有4套7缸的“玉米芯”配置!en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/...
alephzero

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我想指出360不是完全任意的。它是(1,2,3,4,5,6,8,9,10)中每个都可除的最小数字。现有因素的多功能性非常方便。但是,这确实使关于气缸数量的观察变得微不足道。(360的完整系数:1、2、3、4、5、6、8、9、10、12、15、18、20、24、30、36、40、45、60、72、90、120、180,360。)
amp108'7

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这取决于您是从引擎设计者的角度询问还是尝试维护或对引擎进行故障排除的人员。

从机械点火的角度来看,点火顺序告诉您气缸准备点火的顺序-当每个气缸处于其压缩冲程时,关闭气门并加注燃油。如果您要连接火花塞线(或带有单独泵的柴油机上的喷油器线)或试图诊断运行不正常或无法启动的发动机,则这一点很重要。

从引擎设计者的角度来看,我怀疑,某些考虑事项是围绕您所提到的问题进行的-管理压力和振动,也许还试图做到这一点,而不会令后来使用该引擎的人感到惊讶。

在回答有关其他订单的问题时,我认为–至少在理论上,设计师可以拥有自己想要的任何订单。另一方面,机械师必须遵循发动机的设计顺序。


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点火顺序受以下因素约束:

  • 曲轴几何
  • 活塞布置(直列,V,VR,扁平等)

这两个因素将结合起来确定相对于曲柄角何时达到每个气缸的上死点(TDC)。

理想地,设置点火顺序以使点火尽可能规则地发生。


内联四示例

这是一个普通的平面内联四的动画:

Inline-4,平面

您会注意到中间的两个圆柱体(#2和#3)一致移动,而#1和#4也是一样。当#2和#3位于TDC时,#1和#4位于BDC,反之亦然。这两对相差180°。这是活塞头在720°曲柄持续时间内(单个四冲程循环)的行程情况。

内联4图

加上星星来表示点火事件,就很明显了为什么我们仅限于可以用作点火指令的情况了。1-4-2-3点火顺序是不可行的,因为#1和#4的TDC在#2和#3之间存在TDC:

内联4图形,带有刘海

在这里,只有两个选项可用于触发顺序:

  • 1-3-4-2
  • 1-2-4-3

只要有多个点火顺序,工程师就会考虑其他因素,其中包括发动机平衡,振动和谐波,此处提到了其他答案。


@Jason C它确实可以很好地解释两者。您正在寻求尽可能均匀地分布离散的动力冲程事件。我想您可以制造一个曲柄臂的间距不均匀,或者一次或全部,或者前后再曲柄的曲轴,但是您每次往复运动或过零时都会产生巨大的振动,如上图所示。就像可以制作一个方形或三角形的轮子一样……但是为什么要这么做呢?
SteveRacer '16

@JasonC答案的上半部分什么都没有说关于180°限制的内容;我只是用平板来说明曲轴几何形状和发动机布局如何组合起来,以确定什么是可行的点火顺序。不久前,我们在聊天中讨论了跨平面inline-fours。您可以在此处查看该讨论(包括图片)
Zaid

@SteveRacer我可以为跨平面inline-4添加一些图形。我只是担心这会降低解释的清晰度。
Zaid

@Zaid是的。我意识到我所指的零交叉点将位于一阶导数速度图中,而不是您所描绘的位置。因此,为您的cos 犯罪
SteveRacer '16

@Zaid当您这样说时,它更清晰了,我想我只是从错误的角度来解释它。
杰森C
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