1. Panoramica
Probabilmente sai già che un motore ha pistoni che convertono il loro movimento alternativo (movimento su e giù) in rotazione (movimento rotatorio) dell’albero motore. La potenza di rotazione dell’albero motore è resa disponibile al pistone dal verificarsi di combustione all’interno delle camere di combustione (cilindri) che ospitano i pistoni. L’evento di combustione, e quindi il movimento dei pistoni, deve essere coordinato per garantire una produzione continua di potenza finché l’accensione è accesa, il motore è in funzione e tutte le altre condizioni di abilitazione sono soddisfatte. La sequenza in cui i cilindri generano potenza è chiamata ordine di cottura, l’ordine in cui i cilindri vengono sparati. La maggior parte dei motori oggi sono classificati come motori a quattro tempi in cui corsa si riferisce alla corsa su o giù di un pistone. Le quattro fasi/corse sono aspirazione, compressione, potenza e corse di scarico. Pertanto, mentre un cilindro è sulla corsa di aspirazione, un altro è sulla corsa di compressione, un altro sulla corsa di potenza e ancora un altro sulla corsa di scarico.
Se non hai familiarità con il processo di trasferimento di potenza, ecco una rapida panoramica. Quando la combustione avviene all’interno di un cilindro, crea una forza esplosiva che spinge il pistone verso il basso. Questo evento è chiamato potenza o colpo di combustione. Quando il pistone viene forzato verso il basso, gira l’albero motore, l’albero motore gira il volano (se il veicolo ha cambio manuale) o flex-plate (se il veicolo ha cambio automatico). Il volano / flex-plate trasferisce quindi la potenza generata alla trasmissione. La trasmissione invia infine la potenza alle ruote, facendole girare. In questo articolo, discuteremo, usando esempi, cosa succede durante l’esecuzione di un ordine di cottura e perché sono necessari ordini di cottura.
2. Fuoco e ordine
La scelta dell’ordine di cottura è una parte essenziale della progettazione del motore. I produttori decidono attentamente gli ordini di cottura per domare le vibrazioni e migliorare la dissipazione del calore. L’ordine di cottura influisce anche sulla qualità di guida (scorrevolezza di guida), sull’equilibrio del motore e sul suono del motore. Tutti questi fattori, tranne forse il suono del motore, giocano decisamente un ruolo nell’estendere la vita a fatica di un motore. Tuttavia, molte teste dei pistoni considerano il suono del motore una parte essenziale della progettazione del motore, comprensibilmente così!
I cilindri sono generalmente numerati 1234 dalla parte anteriore del motore in cui sono installati gli azionamenti accessori (pulegge). Pertanto il cilindro 1 sarà il cilindro più vicino alle pulegge e il numero 4 sarà il cilindro più vicino al volano o alla piastra flessibile come illustrato nella Figura 1. Supponiamo che il motore in Figura 1 abbia un ordine di cottura 1-3-4-2, come nel caso di una VW Jetta da 1,8 litri del 2005. Dal momento che stiamo assumendo un ordine di cottura di 1-3-4-2, cilindro #1 sarà il primo a sparare o generare energia. Il prossimo sarà il cilindro # 3 seguito dal cilindro # 4 e infine dal cilindro # 2.
Per ogni 720 gradi l’albero motore gira, l’albero a camme gira 360 gradi causando tutti i cilindri a fuoco una volta. In un motore a 4 cilindri come quello in Figura 1, quando l’albero motore gira due volte, l’albero a camme avrebbe girato una volta, sparando tutti i 4 cilindri una volta. Pertanto, per ogni 180 gradi di rotazione dell’albero motore uno dei cilindri si accende. Questo è ottenuto usando la formula nell’equazione 1.
f = 720 / n ……………………Equazione 1
Dove f è l’intervallo di cottura ed è il numero di cilindri.
In base alla formula nell’equazione 1, in un motore V6 per esempio, un cilindro sarebbe sparato ogni 120 gradi. Si noti tuttavia che in alcuni motori V, in particolare i motori V8 e superiori, i produttori o i costruttori di motori non necessariamente sparano bombole a intervalli regolari; questo è un concetto di progettazione del motore chiamato cottura irregolare. Questo viene fatto per ottenere un suono aggressivo del motore gorgogliante e gutturale. Gli ordini di cottura irregolari non saranno discussi in questo articolo.
Prima di entrare nei dadi e bulloni di ciò che accade quando i cilindri stanno sparando, spieghiamo il concetto di cilindri compagni. I cilindri del compagno sono cilindri che si muovono su e giù come una coppia. Mentre un cilindro è sulla corsa di aspirazione, l’altro è sulla corsa di potenza e viceversa. Inoltre, mentre un cilindro è sulla corsa di compressione, l’altro è sulla corsa di scarico e viceversa. In un motore a 6 cilindri con un ordine di cottura di 1-5-3-6-2-4, ad esempio, i cilindri compagni saranno cilindri 1 e 6, 5 e 2 e poi 3 e 4.
La figura 2 mostra il ciclo del motore a 4 tempi in sequenza; aspirazione, compressione, potenza, scarico. Questo verrà utilizzato insieme alle figure da 3a a 3e per spiegare il processo di cottura.
Nelle figure da 3a a 3e, i 720 gradi di rotazione dell’albero motore sono stati suddivisi in intervalli di 180 gradi per aiutare illustration.In figure 3a attraverso 3d, la prima colonna contiene i numeri dei cilindri (non nell’ordine di cottura).
In Figura 3a, il cilindro n. 1 inizia con la corsa di potenza. Poiché l’ordine di cottura è 1-3-4-2, significa che il cilindro successivo al fuoco sarà il cilindro #3. Risulta dalla Figura 2 che se il cilindro # 1 è sulla corsa di potenza (p) e il cilindro #3 è il prossimo a sparare, dovrebbe essere sulla corsa prima della corsa di potenza perché si sta preparando a sparare dopo il cilindro #1. Questa è la corsa di compressione (c) – leggere la figura 2 in una direzione opposta alla direzione delle frecce, in senso antiorario.
Cilindro #4 che spara dopo cilindro # 3 dovrebbe essere due colpi dietro la corsa di potenza sul cilindro # 1. Esaminare di nuovo la figura 2 dovrebbe aiutare a dedurre che il cilindro # 4 dovrebbe essere sulla corsa di aspirazione (i).
Ora il cilindro #2 dovrebbe essere di 3 colpi dietro la corsa di potenza sul cilindro # 1. Che metterebbe cilindro #2 sulla corsa di scarico (e). Tutto ciò avviene nei primi 180 gradi di rotazione dell’albero motore (Figura 3a).
Nei successivi 180 gradi di rotazione dell’albero motore (360 gradi), il cilindro #3 entra nella corsa di potenza.
Il cilindro # 4 è ora sulla corsa di compressione, il cilindro #2 è sulla corsa di aspirazione (i) e il cilindro #1 è, come previsto, sulla corsa di scarico (e) per espellere i gas di scarico prodotti dalla corsa di potenza appena completata. Vedi figura 3b.
Nei successivi 180 gradi di rotazione dell’albero motore (540 gradi), il cilindro #4 entra nella corsa di potenza. Il cilindro #2 è ora sulla corsa di compressione, il cilindro #1 è sulla corsa di aspirazione (i) e il cilindro #3 è, come previsto, sulla corsa di scarico (e) per espellere i gas di scarico prodotti dalla corsa di potenza appena completata. Vedi figura 3c.
Nei 180 gradi finali di rotazione dell’albero motore (720 gradi), il cilindro n.2 entra nella corsa di potenza. Il cilindro #1 è ora sulla corsa di compressione, il cilindro #3 è sulla corsa di aspirazione (i) e il cilindro #4 è, come previsto, sulla corsa di scarico (e) per espellere i gas di scarico prodotti dalla corsa di potenza appena completata. Vedere la figura 3d.
Nei 180 gradi finali (720 gradi), si noti che il cilindro 1 è tornato sulla corsa di compressione (c) pronto per ricominciare l’intero processo mentre si sposta dalla corsa di compressione alla corsa di potenza (p). Figura 3e illustra un ordine di cottura completo con i cilindri disposti in ordine di cottura corretta questa volta. Questa disposizione rende più facile vedere come i cilindri sparano ogni 180 gradi secondo l’ordine di cottura designato.
La figura 4 illustra gli ordini di cottura per un motore a 6 cilindri con ordine di cottura 1-4-3-6-2-5. Questo è l’ordine di cottura sul motore Mercedes Benz M272-E35 che ha alimentato i veicoli ML350 dal 2006. Alimenta anche il veicolo R350 e altri veicoli Mercedes Benz.
Dalla figura 4 il cilindro #1 si attiva nei primi 120 gradi.
Nei prossimi 120 gradi (240 gradi), mentre il cilindro #1 si sposta dalla corsa di potenza alla corsa di scarico, il cilindro #4 si accende.
Nei prossimi 120 gradi (360 gradi), mentre il cilindro #4 si sposta dalla corsa di potenza alla corsa di scarico, il cilindro #3 si accende.
Nei prossimi 120 gradi (480 gradi), mentre il cilindro 3 si sposta dalla corsa di potenza alla corsa di scarico, il cilindro # 6 si accende.
Nei prossimi 120 gradi (600 gradi), mentre il cilindro 6 si sposta dalla corsa di potenza alla corsa di scarico, il cilindro # 2 si accende.
Nei prossimi 120 gradi (720 gradi), mentre il cilindro 2 si sposta dalla corsa di potenza alla corsa di scarico, il cilindro # 5 si accende.
Il processo si ripete quando il cilindro #1 si attiva di nuovo.
La figura 5 è un’illustrazione tabellare di un motore a 8 cilindri con ordine di cottura 1-5-4-8-7-2-6-3. Un esempio di un motore che utilizza questo ordine di cottura è BMW S65 che alimenta il 2012 M3 E90 tra gli altri veicoli. La figura 5 non sarà ulteriormente spiegata in quanto segue un formato simile all’ordine spiegato in precedenza nella Figura 4. L’unica differenza è che ogni cilindro sparerà dopo 720/8=90 gradi.
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Author:Kwabena MensahAbout Author:Technical Editor and CTO at AutoShack Ghana