منیفولد هوا را دقیق بشناسیم

منیفولد یکی از قطعات استفاده شده در موتور خودرو می باشد که وظیفه آن ورود و خروج جریان های دود و هوای داخل موتور می باشد. منیفولد هوا در معرض دود های ایجاد شده از سوختن بنزین در موتور می‌باشد و نبود آن مشکلات زیادی را برای موتور به وجود خواهد آورد.

منیفولد هوا چیست؟

بعد از فیلتر، هوا از دریچه گاز عبور و وارد منیفولد هوا می شود. منیفولد هوا تشکیل شده از دو بخش رزوناتور ( یا منبع آرامش ) و رانرها که به رفتار هوا در آن ها و دلیل نیاز آن ، در این بخش می پردازیم.

از ورود هوا در فیلتر تا تراتل ( یا دریچه گاز) هوا باید بگونه ای باشد که با کمترین افت سرعت وارد شود اما از تراتل به بعد بسیار بسیار رفتار هوا مهم می شود.

در سیستم های انژکتور MPFI در دورهای پایین سرعت ورود هوا و چرخش های مورد نظر ( سوریل و تانبر ) جهت ترکیب کامل سوخت و هوا، کم می باشد و سوخت (که پشت سوپاپ پاشیده می شود) کاملا با هوا ترکیب نمی شود. در نتیجه احتراق ضعیف و تولید گشتاور کم را در پی دارد.

پیشنهاد مطالعه: انجام خدمات ریمپ ایسیو در مرکز نکست استپ

نقش منیفولد در دورهای پایین و بالا

• در دورهای پایین نیاز داریم چرخش هوا به قدری باشد که سوخت کاملا ترکیب شود.
• در دورهای بالاتر سرعت هوا زیاد می شود و برای ترکیب سوخت مناسب است اما باید فضایی فراهم شود که در کمترین زمان بیشترین هوا وارد سیلندر شود.

اگر در طراحی، رانرهای بلند و با قطر کم انتخاب کنیم چرخش هوا افزایش پیدا می کند و در نتیجه در دورهای پایین خواسته ما را برآورده می کند اما در دور های بالا بدلیل قطر کم رانر، حجم زیادی از هوا در زمان کم نمی تواند عبور کند.

اگر از رانر کوتاه با قطر زیاد استفاده شود مشکل دور بالا حل شده و با سرعت زیاد و اغتشاش منظم، با سوخت ترکیب و وارد سیلندر می شود.

نقش رزوناتور چیست؟

همینطور که گفتیم نیاز به کنترل رفتار هوا داریم. در ورود هوا از فیلتر تا تراتل اغتشاش مخربی وجود دارد که در رزوناتور از بین می روند و همینطور که از نام گذاری آن مشخص است ( منبع آرامش ) هوا آرام شده و بعد وارد رانرها می شود. این کار باعث کنترل دقیق بر جریان هوا بوجود می آید.

همچنین زمانی که سوپاپ باز می شود جریان هوا به سمت سیلندر جهت پیدا می کند و با بسته شدن سوپاپ جلوی این جریان که سرعت بسیار زیادی دارد گرفته می شود و با ضربه، هوا بر میگردد. این توده هوا در رزوناتور جهت گرفته و وارد سیلندر دیگری که در حال مکش می باشد می شود.
وظیفه اساسی دیگر رزوناتور ذخیره هوای آرام است تا در مواقع نیاز وارد سیلندر شود دقیقا مانند یک خازن عمل می کند.

مثال: فرق داشتن رزوناتور و نداشتن آن در یک موتور مانند تفاوت تنفس فردی در یک فضای باز با فردی که در یک کیسه کوچک نفس می کشد است.

با این توضیحات منبع آرامش در رانرهای مسابقه ای ( کوتاه با قطر زیاد ) کاربرد دارد چرا که در کمترین زمان حجم زیادی از هوا وارد سیلندر می شود.
در شکل زیر منیفولد یک خودرو شهری را مشاهده میکنید.

چاپی لاپی چیست؟

در اتومبیل های ریس از رانر کوتاه با قطر زیاد استفاده می شود زیرا همیشه در دور بالا حرکت می کنند. این رانرها دارای رزوناتور بزرگ هستند تا هوای زیادی که در زمان کم، مکش می شود را ساپورت کند. این سیستم باعث می شود دور ارام خوبی را نداشته باشیم.

اصطلاحا امریکایی ها به این بد کار کردن موتور چاپی لاپی می گویند.

خودروهای شهری در ترافیک ها و با سرعت پایین سر می کنند؛ بنابراین از رانرهای بلند و با قطر کم استفاده می شود. اما دور بالای آنها اصلا خوب نیست. بنابراین بر خلاف تصور در این نوع هم از رزوناتور استفاده می شود تا دور بالا را بهبود ببخشد.

نکته دیگر در منیفولد هوا عایق بین سرسیلندر و منیفولد است. که این عایق باعث می شود حرارت از سرسیلندر به منیفولد و در نهایت به هوا منتقل نشود. در نتیجه چگالی هوا بیشتر شده و راندمان حجمی بالا می رود.

در طراحی نحوه اتصال رانر به رزوناتور بسیار پیچیده و مهم است. و در شکل زیر یکی از تحلیل های فشار هوا در رانر به رزوناتور نشان داده شده است.

در این طرح از هورن ( شیپور) استفاده شده که به هوا جهت و سرعت می دهد.

افزایش توان و گشتاور با منیفولد هوا

منیفولد هوا به عنوان یکی از مهم ترین قطعات افترمارکت و تیونینگ قابلیت افزایش توان و گشتاور را به شما می دهد.
میتوان دو اتومبیل را مثال زد با موتورهای یکسان و هم نام که به دلیل طول بیشتر منیفولد یکی از آنها، 50 اسب بخار بیش از نمونه خود توان دارد
با سرعت پیشرفت در این زمینه دیگر مسئله از توربو کردن و تغییر حجم موتور گذشته است امروزه کمپانی ای مانند AMG بر روی قطعاتی همچون منیفولد هوا متمرکز است که با تغییر در طول و قطر آن می تواند افزایش توان و گشتاور چشم گیری ( تا حتی 100 اسب ) را ایجاد کرد.

تکنولوژی، ریاضیات، علم دینامیک و سیالات و هزاران محاسبات دیگر، هنر تیونینگ را به رشته ای فرا تر از مهندسی طراحی بدل کرده است.

در گذشته استاندارد ها مخصوصا آلایندگی و زمان و هزینه را زیر پا گذاشته و موتوری را تا حد ممکن تقویت می کردند
اما امروزه طراح، یک موتور یا یک قطعه را بوجود می آورد با تمام محدودیت های آلایندگی، استاندارد، طول عمر، هزینه ساخت و تست و هزاران محدودیت دیگر…
و تیونرها این قطعات را بدون زیر پا گذاشتن محدودیت ها ارتقا می دهند بطوری که با وجود تمامی پارامترهای ساخت و طراحی، از آن موتور عملکرد بیشتری می گیرند.

واقعا که شگفت آور است چالش های مهندسی مانند طراحی پیشرانه بوگاتی ویرون که یک تیونر آن را چالش نمی داند و آن را ارتقا می دهد.
پس بدون تغییرات اساسی و با هزینه خیلی کم، می توان اتومبیل مان را ارتقا دهیم.

رسیدن جریان هوا به سرسیلندر

بعد از منیفولد جریان هوا به سرسیلندر می رسد. هوا از منیفولد عبور و هم زمان با پاشش سوخت وارد پورت های سرسیلندر می شود باید توجه داشت که شرایط در این قسمت به صورت زیر است:

• هوا در حال ترکیب با سوخت می باشد
• سرعت هوا بسیار بالاست و مانعی سر راه آن باعث تخریب اجزا می شود
•  هوا دارای چرخش های منظم و خاصی است
• دیواره پورت ها گرم هستند
• دیواره پورت ها دارای زوایای خاصی اند و سطح آن ها خشن و زبر است

تمامی شرایط بالا قابل قبول است اما می توان آن را بهبود بخشید اما بسیار کار پیچیده ایست.
دو مورد آخر شاید بنظر خوب نباشند، این که هوا از محیطی گرم عبور می کند چگالی آن کاهش می آید.
ما تا حد امکان هوای سرد وارد موتور می کنیم اما نکته قابل توجه در این است که هوای سرد باعث احتراق ناقص می شود.
تصور ما به گونه ای است که به هر روشی هوا را سرد می کنیم اما اینطور نیست. در واقع دمای بالای هوا را کاهش می دهیم یعنی باز هم هوا تا حدودی گرم است اما این گرما لازمه احتراق کامل می باشد.

مورد آخر یادآور زوایای خاص همراه با دیواره زبر و خشن، ناشی از ریخته گری سرسیلندر می باشد.
این سطح زبری بستگی به سرعت هوا دارد هر چقدر سرعت هوا بیشتر باشد سطح پورت باید صاف و صیقلی تر شود.
کمپانی سازنده به دلیل زمان و هزینه این کار را انجام نمی دهد اما در انجام تیونینگ در استیج های بالا بسته به نوع استفاده، زوایا و سطح پورت را تغییر می دهند به این کار پورت و پولیش سرسیلندر گفته می شود.

پیشنهاد مطالعه: قیمت ریمپ پژو 207 نکست استپ

پروسه پورت و پولیش کردن یک سرسیلندر و ابزارها

بسته به کاربرد اتومبیل و لوازم افترمارکتی که در موتور بکار برده می شود و با کمک دستگاه فلوبنچ پورت و پولیش انجام می شود.

پورت و پولیش عملیاتی پیچیده و دقیق می باشد که افراد با تجربه و متخصص را می طلبد که با ابزارهای مخصوص و دستگاه فلوبنچ این کار را انجام می دهند.
فلوبنچ دستگاهی است برای تست و اندازه گیری پارامترهای هوای عبوری از پورت های سرسیلندر که در آینده کاملا فلوبنچ را معرفی خواهیم کرد.

اگر با اندک تجربه ای دست به این کار ظریف و دقیق بزنید بدون تردید و در یک چشم بر هم زدن سرسیلندر خود را ضایع خواهید کرد بعلاوه، این کاری نیست که در قالب جملات و تصاویر بیان کرد همان طور که نواختن حرفه ای یک ساز موسیقی را نمی توان این چنین آموخت.

فلوبنچ بعد از پورت و پولیش گرافی مبتنی بر عملکرد سرسیلندر را نسبت به لیفت خاصی از سوپاپ نمایش می دهد که بوسیله این گراف می توان میل سوپاپ مورد نظر را انتخاب و سفارش داد.

ابزارها شامل فرز، کارباید (Carbide) و سنباده های خشن و نرم می باشد.

نکته: دهانه پورت ورودی با قطر سوپاپ باید برابر باشد در حالی که در طول پورت زوایا بگونه ای هستند که کمترین افت راندمان را دارند.

نمایش سرسیلندر موتور TU5 قبل و بعد از پورت و پولیش

منیفولد هوا و افزایش توان موتور

منیفولد هوا به عنوان یکی از مهم ترین قطعات افترمارکت و تیونینگ قابلیت افزایش توان و گشتاور را به شما می دهد.
میتوان دو اتومبیل را مثال زد با موتورهای یکسان و هم نام که به دلیل طول بیشتر منیفولد یکی از آنها، 50 اسب بخار بیش از نمونه خود توان دارد.

با سرعت پیشرفت در این زمینه دیگر مسئله از توربو کردن و تغییر حجم موتور گذشته است امروزه کمپانی ای مانند AMG بر روی قطعاتی همچون منیفولد هوا متمرکز است که با تغییر در طول و قطر آن می تواند افزایش توان و گشتاور چشم گیری ( تا حتی 100 اسب ) را ایجاد کرد.

پیشنهاد مطالعه: خدمات ریمپ 405 در مرکز نکست استپ

علم تیونینگ

تکنولوژی، ریاضیات، علم دینامیک و سیالات و هزاران محاسبات دیگر، هنر تیونینگ را به رشته ای فراتر از مهندسی طراحی بدل کرده است.

در گذشته استاندارد ها مخصوصا آلایندگی و زمان و هزینه را زیر پا گذاشته و موتوری را تا حد ممکن تقویت می کردند.
اما امروزه طراح، یک موتور یا یک قطعه را بوجود می آورد با تمام محدودیت های آلایندگی، استاندارد، طول عمر، هزینه ساخت و تست و هزاران محدودیت دیگر…

و تیونرها این قطعات را بدون زیر پا گذاشتن محدودیت ها ارتقا می دهند و فرآیند ریمپ ایسیو را بر روی آن پیاده میکنند به طوری که با وجود تمامی پارامترهای ساخت و طراحی، از آن موتور عملکرد بیشتری می گیرند.
واقعا که شگفت آور است چالش های مهندسی مانند طراحی پیشرانه بوگاتی ویرون که یک تیونر آن را چالش نمی داند و آن را ارتقا می دهد.
پس بدون تغییرات اساسی و با هزینه خیلی کم، می توان اتومبیل مان را ارتقا دهیم.

نمونه ای از سیستم مولتی تراتل و سیستم دوال اینجکشن

به طور استاندارد سیستم ورودی انجین ها متشکل از یک تراتل ( دریچه هوا ) و منیفولد هستند. اما در سیستم مولتی تراتل برای هر سیلندر و قبل از رانرها یک تراتل تعبیه می شود و رزوناتور نیز حذف می گردد.

بعد از تراتل نیز از هورن استفاده می شود. سپس رزوناتور حذف می گردد چرا که بهترین منبع ذخیره هوا، کره زمین است. هر چقدر که هوا نیاز باشد در اختیارمان است.

رانرها ، تراتل بادی ها و هورن ها

نمونه ای از سیستم ورودی مولتی تراتل TBI

رفتار هوا در منیفولد هوا به گونه ایست که برای کنترل هرچه تمام تر آن به طراحی و محاسبات پیچیده ای نیاز است، تا از بهترین راندمان حجمی برخوردار شویم، نمونه ای از این مشکلات تقسیم هوای مساوی بین سیلندرها و برگشت هوا از پشت سوپاپ است. اما بهترین مکانیزم برای پر کردن سیلندر، سیستم مولتی تراتل می باشد که با استفاده از چند مسیر مساوی بجای یک مسیر، هوا وارد سیلندرها می شود.
معایب این سیستم هم در فیلتر هوای آن است چرا که اگر از فیلتر استفاده نشود به دلیل سرعت بسیار بالای هوا در این مسیر، مواد زائد خورندگی زیادی ایجاد می کنند.
استفاده از فیلتر برروی هورن ها

نکته مهم دیگر در عملکرد موتور طول هورن ها و همینطور که در مطلب های قبل نیز گفته شد طول و قطر رانر ها می باشد.

( هورن با طول کوتاه )

با تغییر این پارامترها می توان به افزایش توان و گشتاور در دورهای مختلف دست یافت ( طول هورن بلند )

رانر با طول و سطح مقطع متفاوت

فراری لافراری از سیستم هورن متغیر بهره میبرد و در دورهای مختلف طول رانر تغییر آن می کند.

بعد از استفاده از این سیستم و بالا بردن راندمان حجمی موتور، به یک مشکل اساسی بر خواهیم خورد.
در دورهای بالا سرعت هوا به قدری افزایش می یابد که سوخت کاملا با هوا ترکیب نمی شود چون فاصله پاشش انژکتور(پشت سوپاپ) تا سیلندر بسیار کم می باشد اما می توان این مشکل را حل نمود.

سیستم دوال اینجکشن، سیستمی است که بر روی تراتل بادی ها نصب می شود و بعلاوه انژکتورهای پشت سوپاپ، یک مجموعه دیگر انژکتور و ریل سوخت در بالای هورن اضافه می گردد.
هنگام استارت که موتور سرد می باشد و در دورهای پایین از انژکتورهای واحد پایین سوخت پاشش می شود،
و در دورهای بالا و همگام با افزایش سرعت هوا، واحد بالا پاشش سوخت را انجام می دهد.

یک نمونه از سیستم سوخت رسانی دوال اینجکشن

این سیستم سوخت رسانی در اتومبیل های فرمول یک استفاده بسیاری دارد چون موتورهای فرمول یک تا 22000 RPM دور میخورند.

هنگام پاشش سوخت از واحد بالا میتوان سوخت را مشاهده کرد چرا که بر روی هوای آزاد پاشش میشود اما آنقدر سرعت هوا و مکش موتور زیاد است که تمام سوخت به داخل موتور کشیده می شود.

مولتی تراتل و سیستم دوال اینجکشن ساخته شده برای موتور TU5 پژو 206

دستگاه فلوبنچ ( دستگاه اندازگیری جریان عبوری از سرسیلندر)

فلوبنچ دستگاهی است برای اندازه گیری جریان ورودی و خروجی سرسیلندر موتورهای احتراق داخلی که بیشتر مربوط به مسائل آیرودینامیکی و برای طراحی و اصلاح سازی سرسیلندر بکار برده می شود.

فلوبنچ از یک پمپ وکیوم و چند سنسور تشکیل شده که سنسورها شامل اندازه گیری جریان هوای خروجی، دما و فشار هوا می باشد.

برای این کار با مقدار معینی از لیفت سوپاپ، جریان هوا را توسط پمپ ایجاد کرده و طی آن یک نمودار از جریان هوا در پورت های سرسیلندر در لیفت های مختلف بدست می آید. از این نمودار لیفت میل سوپاپ را نیز می توان انتخاب کرد

برای تست یک سرسیلندر باید پارامترهایی از جمله دمای اتاق، زوایای سیت سوپاپ، تفاوت و شرایط پورت دود و دمای بالای آن، چگالی هوا بعلاوه ترکیب شدن آن با سوخت و… را در نظر گرفت،

مکانیزم یک فلوبنچ به صورت ساده

در این مقاله به طور کامل به آنالیز و شناخت منیفولد هوا و اجزای دقیق آن پرداختیم. و متوجه شدیم که که با تغییر در طول و قطر منیفولد هوا می توان افزایش توان و گشتاور چشم گیری ( تا حتی 100 اسب ) برای خودرو ایجاد کرد. مجموعه نکست استپ توانایی ریمپ و آپدیت موتور گیربکس تمامی خودرو ها را با 2 سال گارانتی معتبر دارد.

همچنین این مجموعه آموزش ریمپ ایسیو با متدی خاص و حرفه ای را نیز دارد.