Pourquoi les moteurs à combustion interne ont-ils des «ordres de tir» spécifiques?

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Quel est l'intérêt d'avoir un ordre de tir? J'ai lu que ça aide à équilibrer la puissance pour ne pas être trop d'un côté si le vilebrequin, mais pourquoi avons-nous une telle commande spécifique? Si tel était le cas, pourrais-je avoir l'ordre de tir dans un moteur 4 cylindres 1-4-2-3

user15938
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L'ordre de tir peut être configuré (au moment de la conception) de plusieurs manières. Il existe des contraintes telles que les vibrations, mais il existe d'autres façons de faire face à certaines d'entre elles (par exemple, des arbres d'équilibrage pour essayer de contrer les vibrations). Votre ordre de tir suggéré est possible pour un moteur conçu de cette façon (manivelle / cames / etc.). Si vous recherchez le moteur Yamaha Big Bang R1 sur Google, vous verrez un ordre de tir très étrange.
Kickstart

Réponses:

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Il existe plusieurs ordres de tir pour certaines configurations de moteur, en particulier dans le domaine V8. Un petit bloc Ford tire 1-5-4-8-6-3-7-2, tandis que le même V8 modulaire moderne à cylindrée tire 1-5-4-8-7-2-6-3.

Il existe un énorme wiki sur l' ordre de tir qui contient un grand nombre d'arrangements réalisables, même dans la même configuration de cylindre.

Pour répondre à votre question spécifique, l'ordre de tir est généralement décidé pour minimiser les vibrations potentiellement destructrices et les forces mécaniques qui en résulteraient si les impulsions de couple sur les lancements du vilebrequin devaient s'harmoniser. Une note similaire est que vous trouverez toujours des moteurs avec un certain nombre de cylindres qui sont divisibles également en 360 degrés de rotation du vilebrequin. 4,5,6,8,10,12 vont bien. 7,11 et 13 ne le sont pas. L'explication exacte me dépasse, mais elle a à voir avec les vibrations et les ordres d'harmoniques dans les mécanismes combinés curseur-manivelle.

SteveRacer
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Étant donné que les degrés sont une unité arbitraire, je trouve l'argument selon lequel le nombre de cylindres devrait diviser uniformément 360 degrés invraisemblable, mais il y a probablement une certaine contrainte réelle que cette règle duplique ou se rapproche.
R .. GitHub STOP STOPINGING ICE
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@R .. D'accord, un peu de sténographie, mais bien que ce ne soit pas une règle , certainement difficile. Un 7 cylindres en ligne aurait des courses de puissance qui se chevauchent, qui par définition doivent durer 180 degrés (pi radians pour vous). Même avec les axes d'équilibrage nécessaires et d'autres complications abordés, il y aurait toujours des moments libres de premier et deuxième ordre. Il est beaucoup plus facile de construire un plus grand déplacement en ligne 6, qui est intrinsèquement équilibré et ne souffre pas d'harmoniques en raison de moments libres déséquilibrés - car il n'en a pas. La règle empirique divisible à 360 est une simplification grossière de certains mathématiques dynamiques très complexes.
SteveRacer
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Mis à part le 5, tous vos exemples sont également divisibles par deux, ce qui, je le soupçonne, est le fait le plus important. Cela permet aux paires de cylindres d'être équilibrées l'une contre l'autre.
Monty Harder
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La "règle" opposée s'applique aux moteurs radiaux, où un nombre impair de cylindres est meilleur car elle donne une répartition plus régulière des courses motrices (par exemple 1 3 5 7 9 2 4 6 8 pour une radiale 9 cylindres). Il existe des moteurs d'avion radiaux à 7 et 9 cylindres - sans oublier le Pratt & Whitney R-4360 à 28 cylindres, avec 4 jeux de 7 cylindres en configuration "épi de maïs"! en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_R-4360_Wasp_Major#/…
alephzero
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Je voudrais souligner que 360 ​​n'est pas complètement arbitraire. C'est le plus petit nombre divisible par chacun (1,2,3,4,5,6,8,9,10). Cette polyvalence dans les facteurs disponibles est extrêmement pratique. Il fait faire cette observation au sujet du nombre de cylindres un peu triviales, cependant. (Facteurs complets 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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Cela dépend si vous posez la question du point de vue d'un concepteur de moteur ou de quelqu'un qui essaie de maintenir ou de dépanner un moteur.

Du point de vue d'un ordre de tir mécanique, vous indique l'ordre dans lequel les cylindres sont prêts à tirer - lorsque chacun est en course de compression avec les vannes fermées et une charge de carburant. C'est important si vous raccordez des fils de bougie (ou des lignes d'injecteur de carburant sur un diesel avec une pompe séparée) ou si vous essayez de diagnostiquer un moteur qui tourne mal ou qui ne démarre pas.

Du point de vue d'un concepteur de moteur, je soupçonne que certaines des considérations concernent des préoccupations comme vous l'avez mentionné - gérer les contraintes et les vibrations et peut-être aussi essayer de le faire sans surprendre les gens qui travailleront sur le moteur plus tard.

En réponse à votre question sur d'autres commandes, je pense - en théorie du moins, que le concepteur peut avoir n'importe quelle commande qu'il / elle veut. Le mécanicien d'autre part doit suivre l'ordre qui a été conçu dans le moteur.

dlu
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L'ordre de tir est limité par:

  • géométrie du vilebrequin
  • disposition des pistons (en ligne, V, VR, plat, etc.)

Ces deux facteurs se combineront pour déterminer quand le point mort haut (PMH) de chaque cylindre est atteint par rapport à l'angle de vilebrequin.

Idéalement, l'ordre de tir est mis en place pour que l'allumage se produise le plus régulièrement possible.


Exemple en ligne-quatre

Voici une animation d'un plan en ligne régulier à quatre plats:

Inline-4, plan plat

Vous remarquerez que les deux cylindres du milieu (# 2 et # 3) se déplacent à l'unisson, tout comme # 1 et # 4. Lorsque # 2 et # 3 sont à TDC, # 1 et # 4 sont à BDC, et vice versa. Les deux paires sont déphasées à 180 °. Voici à quoi ressemble la course de la tête de piston au cours d'une durée de manivelle de 720 ° (cycle unique à quatre temps).

Graphique en ligne 4

En ajoutant des étoiles pour désigner les événements d'allumage, il devrait devenir évident pourquoi nous sommes limités à ce que nous pouvons utiliser comme ordre de tir. Un ordre de tir 1-4-2-3 est irréalisable car il y a un TDC pour # 2 et # 3 entre ceux de # 1 et # 4:

Graphique en ligne 4, avec frange

Ici, il n'y a que deux options pour l'ordre de tir:

  • 1-3-4-2
  • 1-2-4-3

Chaque fois que plusieurs ordres de tir sont possibles, les ingénieurs se pencheront sur d'autres facteurs, parmi lesquels l'équilibre du moteur, les vibrations et les harmoniques auxquels d'autres réponses ont fait allusion ici.

Zaid
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@Jason C Cela explique en fait les deux, et très bien. Vous cherchez à distribuer les événements de coup de puissance discrets aussi uniformément que possible. Je suppose que vous pourriez faire un vilebrequin qui avait des manivelles pas espacées uniformément, ou tout à la fois, ou avant puis arrière, mais vous auriez des vibrations massives à chaque mouvement alternatif ou passage à zéro comme le montrent les graphiques ci-dessus. Tout comme vous pourriez faire une roue carrée ou triangulaire ... mais pourquoi voudriez-vous?
SteveRacer
@JasonC Rien dans la moitié supérieure de la réponse ne dit rien sur une limitation à 180 °; Je viens d'utiliser le flatplane pour illustrer comment la géométrie du vilebrequin et la disposition du moteur se combinent pour déterminer ce qui est un ordre de tir réalisable. Il y a quelque temps, nous avons eu une discussion dans le chat sur les quatre lignes en ligne dans le plan transversal. Vous pouvez consulter cette discussion ici (graphiques inclus) .
Zaid
@SteveRacer Je pourrais ajouter quelques graphiques pour le cross-plan inline-four. J'ai juste peur que cela nuise à la clarté de l'explication.
Zaid
@Zaid oui. Et j'ai réalisé que les passages par zéro auxquels je faisais référence se trouveraient sur les premiers graphiques de vitesse dérivés , et non sur votre position représentée. Alors, péchez pour votre cos .
SteveRacer
@Zaid Quand vous dites les choses comme ça, c'est beaucoup plus clair, je suppose que je viens de l'interpréter du mauvais point de vue.
Jason C