Asghar2000
28th August 2009, 12:28 PM
در خودروها دو نوع منیفولد وجود دارد یکی منیفولد بنزین که هوا را به درون سیلندرها می‌کشد و
دیگری منیفولد دود برای تخلیه دود.
منيفولد دود:
منيفولدهاي دود با اشکال مختلف ساخته مي شوند. در يک موتور رديفي، منيفولد در کنار موتور قرار
مي گيرد و در يک موتورخورجینی به هر يک از بلوک سيلندر يک منيفولد دود نصب مي شود.
وظيفه ديگر منيفولد دود، گرم کردن منيفولد گاز در موقع سرد بودن مي باشد که با اين وسيله سوخت
به صورت بخار درآمده و از مايع شدن آن جلوگيري مي کند.
منيفولد گاز:
منيفولد گاز تقريبا مشابه منيفولد دود مي باشد که با اشکال مختلف ساخته مي شود و در کنار موتور بين
کاربراتور و سر سيلندر قرار مي گيرد. وظيفه آن رساندن سوخت و هوايي که کاربراتور مخلوط مي کند به
وسيله اين رابط (منيفولد گاز ) به شکل گازي به محفظه احتراق در سر سيلندر مي باشد.
توربو شارژر:
توربوشارژر شامل یک کمپرسور و یک توربین می باشد که هر دو روی شفت نصب شده اند و
توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود به این ترتیب انرژی این گازها
که در صورت نبودن توربوشارژ تلف می شد برای چرخانیدن کمپرسور استفاده می شود و هوای
بیشتری برای سیلندرها موتور تامین می کند توربو شارژ دارای یک قسمت دوار (روتور) است که
شامل یک شفت می باشد و یک سر ان توربین و سر دیگر ان یک کمپرسور نصب شده است این
قسمت دوار داخل یک پوسته قرار گرفته که دارای دو محفظه یکی توربین و دیگری برای کمپرسور
می باشد گازهای خروجی موتور مستقیما وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه کمپرسور
را با سرعت بالایی به چرخش وا می دارند از هوا از مرکز محفظه کمپرسور مکیده شده و تحت
فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مرکز که بواسطه سرعت بسیار بالای چرخش کمپرسور
ناشی می شود به درون موتور رانده می شود به این ترتیب هوای بیشتری به داخل سیلندر
ارسال می گردد اگر سوخت بیشتری به داخل سیلندرها تزریق شود انرژی گازهای خروجی نیز
افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربوشارژ نیز بالاتر می رود این امر سبب افزایش
هوای تامین شده برای موتور می گردد .
سنسور اكسيژن:
اين سنسور مقدار اكسيژن گازهاي خروجي را كه در منيفولد دود مي‌باشند اندازه گرفته و ولتاژ
مناسب با اكسيژن موجود در سيستم كه نشانه رقيق يا غني بودن مخلوط مي‌باشد را به واحد ECU
گزارش میدهد.
مواد مناسب براي ساخت قطعه منيفولد دود خودرو:
منيفولد دود، قطعه‌اي است كه وظيفه هدايت و انتقال دود و گازهاي داغ خروجي از موتور به لوله اگزوز را
برعهده دارد. اين قطعه بايد مسير مناسب و بدون مانعي را براي خروج و فرار گازهاي خروجي ايجاد كند و
دوام و مقاومت خوبي در برابر گازهاي داغ و دماهاي تا حدود 1000 درجه سانتي‌گراد از خود نشان دهد.
براي ساخت اين قطعه معمولاً از دو نوع ماده استفاده مي‌كنند:
الف- فولادهاي مقاوم به حرارت يا فولادهاي نسوز
ب- چدن‌ها كه با توجه به شرايط كاربرد، ميتوان ا: چدن اكستري، گرافيت فشرده، داكتيل و يا داكتيل
آلياژي استفاده كرد.
جنس منيفولد دود برخي خودروها از فولادهاي نسوز است، اما به دليل هزينه بيشتر، نياز به جوشكاري و
پيچيدگي زياد ساخت اين قطعه، معمولاً منيفولد دود بيشتر خودروهاي معمولي از جنس چدن است. جدول
1، جنس منيفولد دود چند خودرو را به همراه تركيب شيميايي آنها نشان مي‌دهد.
چدن، براي كاربرد در دماي بالا، مفيد است. در مقايسه با چدن خاكستري، مقاومت چدن نشكن در برابر حرارت
بهتر مي‌باشد . بنابراين استفاده از اين ماده براي ساختن منيفولد دود بسيار عالي خواهد بود. محاسن چدن
نشكن نسبت به چدن خاكستري براي توليد منيفولد دود موتورهاي داغ‌تر به شرح زير است:
.1چدن نشكن با ميزان سيليسيم بالاتر و منگنز پايين‌تر داراي دماي استحاله يا يوتكيوئيد بالاتري مي‌باشد.
بنابراين اگر درجه حرارت كاركرد يون قطعه دچار تغيير فاز شود، بالا مي‌رود.
.2 در چدن‌هاي خاكستري، اكسيد شدن با سرعت در سطوح گرافيت لايه‌اي اتفاق مي‌افتد، ولي در چدن
نشكن گرافيت‌ها به صورت كروي پراكنده شده و به علت دارا بودن ماهيت تغيير شكل پلاستيك، مقاومت
بيشتري نسبت به چدن خاكستري در برابر افزايش درجه حرارت دارند .
جنس مانیفولد دود خودروهای مختلف
http://khodroha.com/mani1.jpg
گرم و سرد كردن مكرر، باعث ايجاد شوك حرارتي در قطعه و توسعه شيب‌هاي حرارتي و ايجاد نشت‌هاي
داخلي مي‌شود. اين مسائل موجب تابيدگي يا تخريب ناشي از خستگي حرارتي قطعه خواهد شد. بنابراين
براي طراحي قطعاتي نظير منيفولد دود علاوه‌بر معيارهاي طراحي بايد به مسائلي از قبيل حداكثر دماي
كاركرد ميزان انتقال حرارت، شيب‌هاي حرارتي و ميزان انبساط در اثر گرما توجه كامل داشت.
انبساط و رشد قطعات چدني در دماهاي بالا
قطعات چدني وقتي در دماي بالا قرار مي‌گيرند، حتي اگر تنش هم به آنها اعمال نشود، باز هم تمايل به رشد
از خود نشان مي‌دهند و مقدار رشد به تركيب شيميايي، ساختار ميكروسكوپي، زمان قرار داشتن در دماي
بالا و تغييرات دمايي بستگي دارد.
حفظ خواص مكانيكي و ابعادي قطعه چدن نشكن در معرض حرارت، بستگي به ثبات ساختار ميكروسكوپي و
مقاومت به اكسيداسيون دارد. ساختار چدن نشكن فريتي يا چدن نشكن آنيل شده تا دماي بحراني 730
درجه سانتي‌گراد ثابت است. در فريت خواصي مانند استحكام و مقاومت در برابر حرارت، بستگي به تركيب
شيميايي آن دارد. ميزان بالاي Si و افزودني‌هاي ديگر نظير نيكل، آلومينيم و موليبدن اثر مستقيمي بر خواص
فريت در درجه حرارت‌هاي بالا دارند.
ساختار چدن نشكن پرليتي تا دماي 420 درجه سانتي‌گراد ثابت مي‌ماند. بالاتر از 540 درجه سانتي‌گراد
سمانتيت موجود در پرليت تدريجاً حالت كروي پيدا كرده و به كربن و آهن تجزيه مي‌شود. كربن تجزيه شده با
رسوب بر روي گرافيت كروي باعث گرافيت‌زايي مي‌شود. ميزان سرعت گرافيت‌زايي در دماي بالاتر از 650
درجه سانتي‌گراد افزايش مي‌يابد.
سرعت گرافيت‌زايي به تركيب شيميايي به‌ويژه ميزان Si و عناصر كاربيد‌زاي موجود بستگي دارد.
چدن‌هاي داكتيل فريتي تا دماي بحراني 730 درجه سانتي‌گراد پايدار بوده، در دماهاي پايين‌تر از 815
درجه سانتي‌گراد چدن‌هاي نشكن فريتي آنيل شده رشد نداشته، اما چدن‌هاي نشكن پرليتي به علت
گرافيت‌زايي رشد از خود نشان مي‌دهند و چدن‌هاي داكتيل غيرآلياژي هم پرليتي و فريتي بالاي 815
درجه سانتي‌گراد رشد مؤثري داشته و در حالت پرليتي رشد آنها سريع‌تر است.
با افزايش سطح مقطع، رشد كاهش يافته و با افزايش Si و استفاده از كرم و موليبدن ميتوان رشد را
متوقف كرد. چدن خاكستري به دليل گرافيت‌زايي و اكسيداسيون بيشتر، رشد بيشتري نسبت به چدن
داكتيل از خود نشان مي‌دهد.
به‌طور كلي منيفولدهاي چدني دماي بالا از چدن داكتيل فريتي ساخته مي‌شود كه با توجه به دماي
كاركرد آنها عناصر آلياژي نظير Mo، كرم، Ni و يا AL استفاده مي‌شود. اين مواد را ميتوان در قالب 4 گروه
زير دسته‌بندي كرد:
الف- چدن داكتيل فريتي: داراي كربن معادل 8/4 درصد و Si 3 درصد بوده و انعطاف‌پذيري آنها 20- 16 درصد
مي‌باشد. قابليت ماشينكاري عالي و قابل استفاده در درجه حرارت‌هاي متوسط مي‌باشد.
ب- چدن‌هاي داكتيل Si-Mo
Mo در قطعاتي كه در دماي بالا كار مي‌كنند نقش مؤثري داشته و باعث افزايش خستگي حرارتي و پايداري
ابعادي و ساختاري مي‌شود. در اين چدن‌ها قابليت ماشينكاري نسبتاً پايين است و دماي كاركرد بالاتري
دارند. اين گروه نيز داراي 3 درصد Si، 8/4 درصد كربن و 15-10 درصد پرليت و شامل كاربيد‌هاي موليبدن
مي‌باشد كه با توجه به درصد موليبدن به 3 گروه تقسيم مي‌شود.
A)ا 9-7 درصد موليبدن
B)ا 7/0-5/0 درصد موليبدن
C)ا 5/0-3/0 درصد موليبدن
پ- چدن‌هاي Niدار
ت- چدن‌هاي با Si و Mo بالا
اين چدن‌ها مشابه گروه ب ولي با انعطاف‌پذيري پايين، شكننده و مشكل براي ريخته‌گري مي‌باشند، از اين
چدن‌ها زياد استفاده نمي‌شود .
شکلA، حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد را نشان مي‌دهد. با توجه به اين جدول،
اختلاف دماي كاركرد منيفولد دود از جنس چدن داكتيل بدون Mo و با Si بالا با چدن حاوي Mo و Si بالا در
حدود 37 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد
جدول A:حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد
http://khodroha.com/mani2.jpg
در منيفولد دود دو عنصر Si و Mo نقش مهمي را ايفا مي‌كنند. Si با پايدار كردن زمينه فريتي و تشكيل
لايه سطحي غني از Si كه از اكسيداسيون پيشگيري مي‌كند، عملكرد چدن داكتيل در دماي بالا را افزايش
مي‌دهد. با افزايش ميزان Si، مقاومت قطعه در برابر اكسيداسيون افزايش مي‌يابد. با افزايش Si
استحكام‌هاي تسليم و شكست افزايش يافته و انعطاف‌پذيري كاهش مي‌يابد. سيليسيم تا دماي 540 درجه
سانتي‌گراد، استحكام‌دهي خوبي دارد و در دماهاي بالاي 540 درجه سانتي‌گراد اثر كمتري دارد.
براي مقادير بالاي 6 درصد Si قطعه ممكن است خيلي ترد و شكننده باشد. بهترين تركيب مقاومت حرارتي و
خواص مكانيكي بالا در مقدار Si 6-4 درصد به دست مي‌آيد. سيليسيم براي افزايش مقاومت در برابر پوسته
شدن بسيار مؤثر بوده و دليل آن اين است كه با افزايش Si، تركيب پوسته از حالت اكسيد آهن به سمت
سيليكات تغيير مي‌يابد و اين پوسته مقاومت بيشتري در برابر نفوذ يون‌هاي فلزي و اكسيژن از خود نشان
مي‌دهد و به اين ترتيب ميزان پوسته شدن كاهش مي‌يابد.
در دماهاي بالا Mo نقش مؤثرتري داشته و با افزايش Mo به ميزان 1-0 درصد به چدن‌هاي داكتيل با Si بالا،
خستگي حرارتي بهبود مي‌يابد. در جدولB، تأثير درصدهاي مختلف سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي
حرارتي نشان داده شده است.
افزايش Si و افزود ي نظير AL و Mo به‌طور مؤثر اكسيداسيون چدن داكتيل را تا فولادهاي آستنيتي
كاهش مي‌دهد.
(B)تأثير سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي حرارتي چدن‌هاي داكتيل فريتي
http://khodroha.com/mani3.jpg
مقدمه ای برتئوری مسیر جریان درمانیفولدها:
مدل های مانیفولد برخاسته از عرصه های گوناگون مانند ریاضیات و تصویرپردازی وداده های مدلی یا به
وسیله علم کامپیوتر.
سطوحی از معیارهای ارادی وبعدی درمدل های غیر خطی استفاده می شود.و همچنین در مدل های جدید
فرایند تدریجی را دنبال می کند. در تصویب کردن روش های عددی ناپایدارو بهره برداری از شکل غیر خطی
خلاصه زبده اطلاعات مناسب برای عناصر داده ها لازم می باشد.
این روش شامل مطالعه در خصوص موضوعات محاسبات دیفرانسیلی (عامل مربوطه لاپلاس و این گونه ها
هستند) و در کل روشهای مسیری (مربوط به محاسبه کوتاه ترین مسیر بین دو نقطه در سطح) در این
مسافت شما به این نتیجه می رسید که تفاضلی و خط ترسیم شده بین دو نقطه در روی سطح محاسبه در
عکس ها و حجم ها وابعادهای نمایش هندسی بالا برقرار است.
http://khodroha.com/mani4.jpg
منیفولدهای ورودی متغیر :
(1) منیفولدهای طول متغیر
(2) سیستم ورودی انعکاسی
منیفولدهای ورودی متغیر از اواسط دهه 90 بطور گسترده رایج شدند. با استفاده از این سیستم
گشتاور پایین در دور متوسط افزایش یافته بدون این که تاثیری بروی مصرف سوخت یا قدرت در
دورهای بالا داشته باشد.
بد ین وسیله انعطاف پذیری موتور بهبود می یابد. یک منیفولد معمولی برای قدرت درسرعت بالا یا
گشتاو در دورپایین و یا یک توازن بین آنها بهینه سازی می شود اما منیفولد ورودی متغیر یک یا
بیش از دومرحله برای انجام وظیفه در سرعت مختلف موتورمطرح میکند گفته میشود نتایج استفاده
ازاین سیستم شبیه استفاده ازسیستم تایمینگ متغیرسوپاپ(VVT) می باشد.
اما مزیت منیفولد ورودی متغیر این است که گشتاور دور پایین را بیش ازقدرت در
در دور بالا افزایش می دهد. این سیستم برای خودروهای چهار در(sedan) که هر روز سنگین و سنگین تر
می شوند خیلی مفید می باشد. با افزایش خودروهایی که خصوصیات اسپورت دارند مانند Ferrari 360 M و
550 M از منیفولدهای ورودی متغیر در کنار تایمینگ متغیر سوپاپ برای قابلیت بهتر در حرکت استفاده می
شود.
http://khodroha.com/mani5.jpg
در مقایسه با VVT منیفولدهای ورودی متغیرارزانترمی باشند. برای این که فقط به چند
منیفولد ریخته گری شد و دد کمی سواپهای لکتریکی احتیاج دارند در مقابل VVT به تعدادی
کارانداز هیدرولیکی دقیق ومناسب و یا حتی تعدادی بادامک مخصوص و میل بادامک نیاز دارد.
هر دو آنها از هندسه منیفولدهای ورودی برای رسیدن به یک هدف مشابه استفاده می کنند. منیفولدهای
ورودی طول متغیرمعمولا در خودروهای سواری چهار در((sedan استفاده می شوند دربیشتر طراحی ها از
دو منیفولد با طول متفاوت برای تغذیه هر سیلندر استفاده میشود. منیفولدهای با طول بلندبرای دورهای
پایین و منیفولدهای کوتاه برای دورهای بالا استفاده میشوند. فهمیدن اینکه چرا دور بالا به منیفولد کوتاه
احتیاج دارد ساده است؟ چون که با استفاده از آن مکش موتور بطور آزادانه و آسان صورتمی گیرد. اما چرا
دردورهای پایین منیفولدهای با طول بلند مورد نیاز است ؟
چونکه استفاده از لوله های بلندتر باعث کاهش فرکانس هوای ورودی به سیلندر میشود به گونه ای که با
کاهش دور موتور تطابق زیادی دارد و باعث بهتر پر شدن سیلندر می شود و بدین ترتیب گشتاور خروجی
را افزایش می دهد. از طرف دیگر منیفولد ورودی بلند تر جریان هوا را به آرامی هدایت می کند که باعث بهتر
مخلوط شدن سوخت و هوا می شود.
بعضی از سیستمهای طول متغیرارائه شده سه مرحله دارند که از این نوع درAudi V8 استفاده شده است.
درحقیقت Audi از منیفولدهای جداگانه استفاده نمی کند. در عوض از یک منیفولد ورودی دورانی که
ورودی آن در مرکز روتور آن واقع است استفاده می کند. چرخش مجرای ورودی به وضعیتهای مختلف باعث
ایجاد طولهای مختلف در منیفولد می شود.
ترتیب احتراق به گونه ای است که سیلندرها بطور متناوب از هر یک از محفظه ها تنفس می کنند که باعث
ایجاد یک موج فشاری بین آنها می شود.
اگر فرکانس موج فشار با دور تطابق داشته باشد می تواند به پرشدن سیلندرکمک کند بدین ترتیب
راندمان مکش افزایش یافته. فرکانس تولیدی به سطح مقطع لوله های متصل شده بستگی دارد.
با بستن یکی ازآنها دردور پایین سطح مقطع به خوبی فرکانس را کاهش می دهد بدین گونه گشتاور
خروجی در دور متوسط افزایش می یابد. در دور بالا سوپاپ باز شده و بهتر پر شدن سیلندر را
فراهم می کند.
خلاصه منیفولدهای ورودی متغیر
مزایا :
بهبود گشتاور تحویلی در دور پایین بدون کاهش قدرت در دور بالا و ارزانتر بودن نسبت به تایمینگ
متغیرسوپاپ VVT)).
معایب:
تقریبا فضای زیادی اشغال می کند و تاثیری در افزایش گشتاور در دور بالا ندارد.
منیفولد ورودی برای حجم های بالا(v10موتور)
http://khodroha.com/mani6.jpg
مانیفولد ورودی با طول متغیر
http://khodroha.com/mani8.gif
تهيه كننده : مهندس سعيد پويا (مهندسي مكانيك خودرو : مياندواب تير 1388)
دیگری منیفولد دود برای تخلیه دود.
منيفولد دود:
منيفولدهاي دود با اشکال مختلف ساخته مي شوند. در يک موتور رديفي، منيفولد در کنار موتور قرار
مي گيرد و در يک موتورخورجینی به هر يک از بلوک سيلندر يک منيفولد دود نصب مي شود.
وظيفه ديگر منيفولد دود، گرم کردن منيفولد گاز در موقع سرد بودن مي باشد که با اين وسيله سوخت
به صورت بخار درآمده و از مايع شدن آن جلوگيري مي کند.
منيفولد گاز:
منيفولد گاز تقريبا مشابه منيفولد دود مي باشد که با اشکال مختلف ساخته مي شود و در کنار موتور بين
کاربراتور و سر سيلندر قرار مي گيرد. وظيفه آن رساندن سوخت و هوايي که کاربراتور مخلوط مي کند به
وسيله اين رابط (منيفولد گاز ) به شکل گازي به محفظه احتراق در سر سيلندر مي باشد.
توربو شارژر:
توربوشارژر شامل یک کمپرسور و یک توربین می باشد که هر دو روی شفت نصب شده اند و
توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود به این ترتیب انرژی این گازها
که در صورت نبودن توربوشارژ تلف می شد برای چرخانیدن کمپرسور استفاده می شود و هوای
بیشتری برای سیلندرها موتور تامین می کند توربو شارژ دارای یک قسمت دوار (روتور) است که
شامل یک شفت می باشد و یک سر ان توربین و سر دیگر ان یک کمپرسور نصب شده است این
قسمت دوار داخل یک پوسته قرار گرفته که دارای دو محفظه یکی توربین و دیگری برای کمپرسور
می باشد گازهای خروجی موتور مستقیما وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه کمپرسور
را با سرعت بالایی به چرخش وا می دارند از هوا از مرکز محفظه کمپرسور مکیده شده و تحت
فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مرکز که بواسطه سرعت بسیار بالای چرخش کمپرسور
ناشی می شود به درون موتور رانده می شود به این ترتیب هوای بیشتری به داخل سیلندر
ارسال می گردد اگر سوخت بیشتری به داخل سیلندرها تزریق شود انرژی گازهای خروجی نیز
افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربوشارژ نیز بالاتر می رود این امر سبب افزایش
هوای تامین شده برای موتور می گردد .
سنسور اكسيژن:
اين سنسور مقدار اكسيژن گازهاي خروجي را كه در منيفولد دود مي‌باشند اندازه گرفته و ولتاژ
مناسب با اكسيژن موجود در سيستم كه نشانه رقيق يا غني بودن مخلوط مي‌باشد را به واحد ECU
گزارش میدهد.
مواد مناسب براي ساخت قطعه منيفولد دود خودرو:
منيفولد دود، قطعه‌اي است كه وظيفه هدايت و انتقال دود و گازهاي داغ خروجي از موتور به لوله اگزوز را
برعهده دارد. اين قطعه بايد مسير مناسب و بدون مانعي را براي خروج و فرار گازهاي خروجي ايجاد كند و
دوام و مقاومت خوبي در برابر گازهاي داغ و دماهاي تا حدود 1000 درجه سانتي‌گراد از خود نشان دهد.
براي ساخت اين قطعه معمولاً از دو نوع ماده استفاده مي‌كنند:
الف- فولادهاي مقاوم به حرارت يا فولادهاي نسوز
ب- چدن‌ها كه با توجه به شرايط كاربرد، ميتوان ا: چدن اكستري، گرافيت فشرده، داكتيل و يا داكتيل
آلياژي استفاده كرد.
جنس منيفولد دود برخي خودروها از فولادهاي نسوز است، اما به دليل هزينه بيشتر، نياز به جوشكاري و
پيچيدگي زياد ساخت اين قطعه، معمولاً منيفولد دود بيشتر خودروهاي معمولي از جنس چدن است. جدول
1، جنس منيفولد دود چند خودرو را به همراه تركيب شيميايي آنها نشان مي‌دهد.
چدن، براي كاربرد در دماي بالا، مفيد است. در مقايسه با چدن خاكستري، مقاومت چدن نشكن در برابر حرارت
بهتر مي‌باشد . بنابراين استفاده از اين ماده براي ساختن منيفولد دود بسيار عالي خواهد بود. محاسن چدن
نشكن نسبت به چدن خاكستري براي توليد منيفولد دود موتورهاي داغ‌تر به شرح زير است:
.1چدن نشكن با ميزان سيليسيم بالاتر و منگنز پايين‌تر داراي دماي استحاله يا يوتكيوئيد بالاتري مي‌باشد.
بنابراين اگر درجه حرارت كاركرد يون قطعه دچار تغيير فاز شود، بالا مي‌رود.
.2 در چدن‌هاي خاكستري، اكسيد شدن با سرعت در سطوح گرافيت لايه‌اي اتفاق مي‌افتد، ولي در چدن
نشكن گرافيت‌ها به صورت كروي پراكنده شده و به علت دارا بودن ماهيت تغيير شكل پلاستيك، مقاومت
بيشتري نسبت به چدن خاكستري در برابر افزايش درجه حرارت دارند .
جنس مانیفولد دود خودروهای مختلف
http://khodroha.com/mani1.jpg
گرم و سرد كردن مكرر، باعث ايجاد شوك حرارتي در قطعه و توسعه شيب‌هاي حرارتي و ايجاد نشت‌هاي
داخلي مي‌شود. اين مسائل موجب تابيدگي يا تخريب ناشي از خستگي حرارتي قطعه خواهد شد. بنابراين
براي طراحي قطعاتي نظير منيفولد دود علاوه‌بر معيارهاي طراحي بايد به مسائلي از قبيل حداكثر دماي
كاركرد ميزان انتقال حرارت، شيب‌هاي حرارتي و ميزان انبساط در اثر گرما توجه كامل داشت.
انبساط و رشد قطعات چدني در دماهاي بالا
قطعات چدني وقتي در دماي بالا قرار مي‌گيرند، حتي اگر تنش هم به آنها اعمال نشود، باز هم تمايل به رشد
از خود نشان مي‌دهند و مقدار رشد به تركيب شيميايي، ساختار ميكروسكوپي، زمان قرار داشتن در دماي
بالا و تغييرات دمايي بستگي دارد.
حفظ خواص مكانيكي و ابعادي قطعه چدن نشكن در معرض حرارت، بستگي به ثبات ساختار ميكروسكوپي و
مقاومت به اكسيداسيون دارد. ساختار چدن نشكن فريتي يا چدن نشكن آنيل شده تا دماي بحراني 730
درجه سانتي‌گراد ثابت است. در فريت خواصي مانند استحكام و مقاومت در برابر حرارت، بستگي به تركيب
شيميايي آن دارد. ميزان بالاي Si و افزودني‌هاي ديگر نظير نيكل، آلومينيم و موليبدن اثر مستقيمي بر خواص
فريت در درجه حرارت‌هاي بالا دارند.
ساختار چدن نشكن پرليتي تا دماي 420 درجه سانتي‌گراد ثابت مي‌ماند. بالاتر از 540 درجه سانتي‌گراد
سمانتيت موجود در پرليت تدريجاً حالت كروي پيدا كرده و به كربن و آهن تجزيه مي‌شود. كربن تجزيه شده با
رسوب بر روي گرافيت كروي باعث گرافيت‌زايي مي‌شود. ميزان سرعت گرافيت‌زايي در دماي بالاتر از 650
درجه سانتي‌گراد افزايش مي‌يابد.
سرعت گرافيت‌زايي به تركيب شيميايي به‌ويژه ميزان Si و عناصر كاربيد‌زاي موجود بستگي دارد.
چدن‌هاي داكتيل فريتي تا دماي بحراني 730 درجه سانتي‌گراد پايدار بوده، در دماهاي پايين‌تر از 815
درجه سانتي‌گراد چدن‌هاي نشكن فريتي آنيل شده رشد نداشته، اما چدن‌هاي نشكن پرليتي به علت
گرافيت‌زايي رشد از خود نشان مي‌دهند و چدن‌هاي داكتيل غيرآلياژي هم پرليتي و فريتي بالاي 815
درجه سانتي‌گراد رشد مؤثري داشته و در حالت پرليتي رشد آنها سريع‌تر است.
با افزايش سطح مقطع، رشد كاهش يافته و با افزايش Si و استفاده از كرم و موليبدن ميتوان رشد را
متوقف كرد. چدن خاكستري به دليل گرافيت‌زايي و اكسيداسيون بيشتر، رشد بيشتري نسبت به چدن
داكتيل از خود نشان مي‌دهد.
به‌طور كلي منيفولدهاي چدني دماي بالا از چدن داكتيل فريتي ساخته مي‌شود كه با توجه به دماي
كاركرد آنها عناصر آلياژي نظير Mo، كرم، Ni و يا AL استفاده مي‌شود. اين مواد را ميتوان در قالب 4 گروه
زير دسته‌بندي كرد:
الف- چدن داكتيل فريتي: داراي كربن معادل 8/4 درصد و Si 3 درصد بوده و انعطاف‌پذيري آنها 20- 16 درصد
مي‌باشد. قابليت ماشينكاري عالي و قابل استفاده در درجه حرارت‌هاي متوسط مي‌باشد.
ب- چدن‌هاي داكتيل Si-Mo
Mo در قطعاتي كه در دماي بالا كار مي‌كنند نقش مؤثري داشته و باعث افزايش خستگي حرارتي و پايداري
ابعادي و ساختاري مي‌شود. در اين چدن‌ها قابليت ماشينكاري نسبتاً پايين است و دماي كاركرد بالاتري
دارند. اين گروه نيز داراي 3 درصد Si، 8/4 درصد كربن و 15-10 درصد پرليت و شامل كاربيد‌هاي موليبدن
مي‌باشد كه با توجه به درصد موليبدن به 3 گروه تقسيم مي‌شود.
A)ا 9-7 درصد موليبدن
B)ا 7/0-5/0 درصد موليبدن
C)ا 5/0-3/0 درصد موليبدن
پ- چدن‌هاي Niدار
ت- چدن‌هاي با Si و Mo بالا
اين چدن‌ها مشابه گروه ب ولي با انعطاف‌پذيري پايين، شكننده و مشكل براي ريخته‌گري مي‌باشند، از اين
چدن‌ها زياد استفاده نمي‌شود .
شکلA، حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد را نشان مي‌دهد. با توجه به اين جدول،
اختلاف دماي كاركرد منيفولد دود از جنس چدن داكتيل بدون Mo و با Si بالا با چدن حاوي Mo و Si بالا در
حدود 37 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد
جدول A:حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد
http://khodroha.com/mani2.jpg
در منيفولد دود دو عنصر Si و Mo نقش مهمي را ايفا مي‌كنند. Si با پايدار كردن زمينه فريتي و تشكيل
لايه سطحي غني از Si كه از اكسيداسيون پيشگيري مي‌كند، عملكرد چدن داكتيل در دماي بالا را افزايش
مي‌دهد. با افزايش ميزان Si، مقاومت قطعه در برابر اكسيداسيون افزايش مي‌يابد. با افزايش Si
استحكام‌هاي تسليم و شكست افزايش يافته و انعطاف‌پذيري كاهش مي‌يابد. سيليسيم تا دماي 540 درجه
سانتي‌گراد، استحكام‌دهي خوبي دارد و در دماهاي بالاي 540 درجه سانتي‌گراد اثر كمتري دارد.
براي مقادير بالاي 6 درصد Si قطعه ممكن است خيلي ترد و شكننده باشد. بهترين تركيب مقاومت حرارتي و
خواص مكانيكي بالا در مقدار Si 6-4 درصد به دست مي‌آيد. سيليسيم براي افزايش مقاومت در برابر پوسته
شدن بسيار مؤثر بوده و دليل آن اين است كه با افزايش Si، تركيب پوسته از حالت اكسيد آهن به سمت
سيليكات تغيير مي‌يابد و اين پوسته مقاومت بيشتري در برابر نفوذ يون‌هاي فلزي و اكسيژن از خود نشان
مي‌دهد و به اين ترتيب ميزان پوسته شدن كاهش مي‌يابد.
در دماهاي بالا Mo نقش مؤثرتري داشته و با افزايش Mo به ميزان 1-0 درصد به چدن‌هاي داكتيل با Si بالا،
خستگي حرارتي بهبود مي‌يابد. در جدولB، تأثير درصدهاي مختلف سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي
حرارتي نشان داده شده است.
افزايش Si و افزود ي نظير AL و Mo به‌طور مؤثر اكسيداسيون چدن داكتيل را تا فولادهاي آستنيتي
كاهش مي‌دهد.
(B)تأثير سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي حرارتي چدن‌هاي داكتيل فريتي
http://khodroha.com/mani3.jpg
مقدمه ای برتئوری مسیر جریان درمانیفولدها:
مدل های مانیفولد برخاسته از عرصه های گوناگون مانند ریاضیات و تصویرپردازی وداده های مدلی یا به
وسیله علم کامپیوتر.
سطوحی از معیارهای ارادی وبعدی درمدل های غیر خطی استفاده می شود.و همچنین در مدل های جدید
فرایند تدریجی را دنبال می کند. در تصویب کردن روش های عددی ناپایدارو بهره برداری از شکل غیر خطی
خلاصه زبده اطلاعات مناسب برای عناصر داده ها لازم می باشد.
این روش شامل مطالعه در خصوص موضوعات محاسبات دیفرانسیلی (عامل مربوطه لاپلاس و این گونه ها
هستند) و در کل روشهای مسیری (مربوط به محاسبه کوتاه ترین مسیر بین دو نقطه در سطح) در این
مسافت شما به این نتیجه می رسید که تفاضلی و خط ترسیم شده بین دو نقطه در روی سطح محاسبه در
عکس ها و حجم ها وابعادهای نمایش هندسی بالا برقرار است.
http://khodroha.com/mani4.jpg
منیفولدهای ورودی متغیر :
(1) منیفولدهای طول متغیر
(2) سیستم ورودی انعکاسی
منیفولدهای ورودی متغیر از اواسط دهه 90 بطور گسترده رایج شدند. با استفاده از این سیستم
گشتاور پایین در دور متوسط افزایش یافته بدون این که تاثیری بروی مصرف سوخت یا قدرت در
دورهای بالا داشته باشد.
بد ین وسیله انعطاف پذیری موتور بهبود می یابد. یک منیفولد معمولی برای قدرت درسرعت بالا یا
گشتاو در دورپایین و یا یک توازن بین آنها بهینه سازی می شود اما منیفولد ورودی متغیر یک یا
بیش از دومرحله برای انجام وظیفه در سرعت مختلف موتورمطرح میکند گفته میشود نتایج استفاده
ازاین سیستم شبیه استفاده ازسیستم تایمینگ متغیرسوپاپ(VVT) می باشد.
اما مزیت منیفولد ورودی متغیر این است که گشتاور دور پایین را بیش ازقدرت در
در دور بالا افزایش می دهد. این سیستم برای خودروهای چهار در(sedan) که هر روز سنگین و سنگین تر
می شوند خیلی مفید می باشد. با افزایش خودروهایی که خصوصیات اسپورت دارند مانند Ferrari 360 M و
550 M از منیفولدهای ورودی متغیر در کنار تایمینگ متغیر سوپاپ برای قابلیت بهتر در حرکت استفاده می
شود.
http://khodroha.com/mani5.jpg
در مقایسه با VVT منیفولدهای ورودی متغیرارزانترمی باشند. برای این که فقط به چند
منیفولد ریخته گری شد و دد کمی سواپهای لکتریکی احتیاج دارند در مقابل VVT به تعدادی
کارانداز هیدرولیکی دقیق ومناسب و یا حتی تعدادی بادامک مخصوص و میل بادامک نیاز دارد.
هر دو آنها از هندسه منیفولدهای ورودی برای رسیدن به یک هدف مشابه استفاده می کنند. منیفولدهای
ورودی طول متغیرمعمولا در خودروهای سواری چهار در((sedan استفاده می شوند دربیشتر طراحی ها از
دو منیفولد با طول متفاوت برای تغذیه هر سیلندر استفاده میشود. منیفولدهای با طول بلندبرای دورهای
پایین و منیفولدهای کوتاه برای دورهای بالا استفاده میشوند. فهمیدن اینکه چرا دور بالا به منیفولد کوتاه
احتیاج دارد ساده است؟ چون که با استفاده از آن مکش موتور بطور آزادانه و آسان صورتمی گیرد. اما چرا
دردورهای پایین منیفولدهای با طول بلند مورد نیاز است ؟
چونکه استفاده از لوله های بلندتر باعث کاهش فرکانس هوای ورودی به سیلندر میشود به گونه ای که با
کاهش دور موتور تطابق زیادی دارد و باعث بهتر پر شدن سیلندر می شود و بدین ترتیب گشتاور خروجی
را افزایش می دهد. از طرف دیگر منیفولد ورودی بلند تر جریان هوا را به آرامی هدایت می کند که باعث بهتر
مخلوط شدن سوخت و هوا می شود.
بعضی از سیستمهای طول متغیرارائه شده سه مرحله دارند که از این نوع درAudi V8 استفاده شده است.
درحقیقت Audi از منیفولدهای جداگانه استفاده نمی کند. در عوض از یک منیفولد ورودی دورانی که
ورودی آن در مرکز روتور آن واقع است استفاده می کند. چرخش مجرای ورودی به وضعیتهای مختلف باعث
ایجاد طولهای مختلف در منیفولد می شود.
ترتیب احتراق به گونه ای است که سیلندرها بطور متناوب از هر یک از محفظه ها تنفس می کنند که باعث
ایجاد یک موج فشاری بین آنها می شود.
اگر فرکانس موج فشار با دور تطابق داشته باشد می تواند به پرشدن سیلندرکمک کند بدین ترتیب
راندمان مکش افزایش یافته. فرکانس تولیدی به سطح مقطع لوله های متصل شده بستگی دارد.
با بستن یکی ازآنها دردور پایین سطح مقطع به خوبی فرکانس را کاهش می دهد بدین گونه گشتاور
خروجی در دور متوسط افزایش می یابد. در دور بالا سوپاپ باز شده و بهتر پر شدن سیلندر را
فراهم می کند.
خلاصه منیفولدهای ورودی متغیر
مزایا :
بهبود گشتاور تحویلی در دور پایین بدون کاهش قدرت در دور بالا و ارزانتر بودن نسبت به تایمینگ
متغیرسوپاپ VVT)).
معایب:
تقریبا فضای زیادی اشغال می کند و تاثیری در افزایش گشتاور در دور بالا ندارد.
منیفولد ورودی برای حجم های بالا(v10موتور)
http://khodroha.com/mani6.jpg
مانیفولد ورودی با طول متغیر
http://khodroha.com/mani8.gif
تهيه كننده : مهندس سعيد پويا (مهندسي مكانيك خودرو : مياندواب تير 1388)