پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

منیفولدهای ورودی متغیر چگونه کار می کنند؟

مکش و ورودی هوای موتور یکی از بخش های مهم است که در دورهای مختلف متفاوت است، به همین دلیل، منیفولد های ورودی متغیر (Variable Intake Manifolds) طراحی شده اند تا باعث شوند موتور نزدیک به بهترین بازده حجمی کار کند.

یکی از جدید ترین تغییراتی که بر روی منیفولد هوای ورودی (Intake Manifold) انجام شده است متغیر شدن فضای عبوری هوا در منیفولد است که موجب می شود هوای ورودی در دورهای مختلف با حجم های متفاوتی مواجه شود و به این ترتیب، موتور نسبت به قبل، نزدیک تر به بهترین بازده حجمی (Volumetric Efficiency) کار کند.

همان طور که می دانیم، میزان مکش موتور و جریان هوا در دورهای مختلف متفاوت است به همین دلیل، بازده حجمی نیز متفاوت می شود و در یک بازه مشخص بیش‌ترین توان و در یک دور مشخص دیگر بیش‌ترین گشتاور از موتور تولید می شود. برای رفع چنین مشکلی از پرخوران کردن موتور استفاده می شود تا میزان بیش‌ترین گشتارو و توان در بازه بیش‌تری از دور موتور حاصل شود.

یکی دیگر از تغییراتی که می تواند موتور به سمت بهترین بازده حجمی ببرد استفاده کردن از منیفولدهای ورودی متغیر است.

بازده حجمی چیست؟

نسبت میزان هوایی که در فرآیند مکش واقعی وارد سیلندر می شود به میزان هوایی که به طور تئوری در سیلندر قرار می گیرد بازده حجمی یا  Volumetric Efficiencyنام دارد. به بیان ساده، این بازده مشخص می کند که سیلندر چه اندازه پر شده است و میزان فول بودن سیلندر را مشخص می کند.

چرا از منیفولدهای ورودی متغیر در خودروها استفاده می شود؟

در دورهای مختلف موتور میزان جریان هوای واردشده متفاوت است و همین قضیه موجب می شود موتور در دورهای مختلف از حالت ایده آل فاصله بگیرد. در دورهای پایین جریان هوا کم سرعت است و به همین دلیل، هوا با سوخت تزریق‌شده در منیفولد (موتورهای MPI) و یا محفظه احتراق (موتور های GDI) به خوبی مخلوط نمی شود. به همین دلیل، نیاز است منیفولد در دورهای پایین کوچک‌تر باشد که بتواند مانند نازل عمل کند و به سرعتِ هوای ورودی اضافه کند. در صورت افزایش سرعت هوا در دورهای پایین، هم اختلاط بهتری با سوخت صورت می گیرد و هم هوای بیش‌تری وارد محفظه احتراق می شود.

در حالت دور بالا سرعت هوای ورودی بالاست و اختلاط بین هوا و سوخت به خوبی صورت می گیرد و از این بابت، مشکلی وجود ندارد. منیفولدهای معمولی ای که برای خودروها طراحی می شوند برای دورهای بالا طراحی می شوند تا در دورهای بالا مشکلی برای جریان هوا وجود نداشته باشد و فضا برای عبور هوا وجود داشته باشد، به همین دلیل است که منیفولدهای معمولی در بزرگ‌ترین حالت ممکن که برای دورهای بالاست طراحی و ساخته می شوند.

تأثیر به‌کارگیری منیفولد ورودی متغیر

بنابراین برای حل کاهش بازده حجمی در دورهای پایین، منیفولدهایی طراحی شدند که در دورهای پایین برای افزایش سرعت هوا، مسیرهای عبورشان کوچک‌تر می شود تا کاهش بازده حجمی به مقدار قابل توجهی جبران شود.

طرز کار منیفولدهای ورودی متغیر چگونه است؟

در منیفولدهای ورودی متغیر (Variable Intake Manifolds) از یک دریچه استفاده شده است که در دورهای پایین بسته می شود و مسیر عبوری هوا را تنگ‌تر می کند تا منیفولد مانند نازل عمل کند و سرعت هوای ورودی را افزایش دهد. در این حالت، یکی از مسیرهای منیفولد برای عبور باز می ماند که سطح مقطع کمی دارد و مانند نازل عمل می کند. از سویی دیگر، این دریچه در دورهای بالا باز می شود تا حجم هوای زیادی که می خواهد وارد موتور شود با مسیر تنگ برخورد نکند و از کل فضای منیفولد برای عبور هوا استفاده شود و موتور با بازده حجمی قابل قبولی کار کند.

برای دریچه به‌کاررفته از یک موتور الکتریکی و یا یک عملگر که با خلاء (Vacuum) به‌وجودآمده توسط موتور کار می کند، استفاده شده است. موتور الکتریکی و عملگر وکیومی با تغییر دور موتور دریچه را به میزان های مختلفی باز و بسته می کند و منیفولد را طوری طراحی می کند تا بازده حجمی موتور نزدیک به ایده آل باقی بماند.

چند نوع منیفولد ورودی متغیر وجود دارد؟

با توجه به نوع خودرو و کارایی موتور مورد نظر، منیفولدهای ورودی متغیر مختلفی طراحی و ساخته شده است که سه نوع اصلی آن ها عبارتند از منیفولدهای ۲ راهگاهی، ۳ راهگاهی و پیوسته. در برخی از آن ها، منیفولد دو راهگاه مجزا دارد و در برخی دیگر، منیفولد یک راهگاه دارد اما ورودی ها به مسیر راهگاه ها متفاوت است و برحسب تعداد و نوع عملکرد آن ها منیفولد می تواند ۲ و یا ۳ راهگاهی باشد.

منیفولد متغیر ۲ راهگاهی (۲ stage paths)

در این نوع، منیفولد دو راهگاه دارد که یکی از آن ها توسط دریچه باز و بسته می شود و دیگری همیشه باز است. در دورهای پایین دریچه بسته می شود و هوا فقط از یک راهگاه عبور می کند و در دورهای بالا دریچه باز می شود و هوا از دو راهگاه عبور می کند تا فشار برگشتی در منیفولد به وجود نیاید.

در منیفولدهایی که یک راهگاه دارند و ورودی ها مختلف است، در دورهای پایین، هوا مسیر بیش‌تری را طی می کند تا افزایش سرعت در آن ایجاد شود. از سویی، در دورهای بالا هوای در مسیر نمی چرخد و با طی مسیر کمی وارد محفظه احتراق می شود.

منیفولد متغیر ۳ راهگاهی (۳ stage paths)

در نوع ۳ راهگاهی، که اکثراً در آن ها از یک راهگاه کلی و سه ورودی استفاده شده، مسیرهای ورودی به مسیر منیفولد متفاوت و عملکرد آن مانند نوع ۲ راهگاهی است، با این تفاوت که به‌جای وجود دور ورودی برای دورهای پایین و بالا از ۳ ورودی استفاده شده است که دورهای میانی هم پوشش داده شود.

منیفولد متغیر پیوسته (Continuously variable paths)

در این نوع از منیفولدها که اکثراً از نوع ۲ راهگاهی اند از یک دریچه استفاده می شود که به‌جای دو حالت باز و بسته در حالت های نیمه باز نیز کار می کند و موجب می شود در دورهای متوسط نیز بازده حجمی موتور نزدیک به حالت بهینه کار کند.

محمد جبارزاده شیاده

پایگاه خبری اسب بخار