Asghar2000
25th March 2010, 02:54 PM
منیفولدهای ورودی متغیر
1- منیفولدهای طول متغیر
2- سیستم ورودی انعکاسی
انواع تایمینگ متغیر سوپاپ
با سیستم تغییر بادامک VVT 1-
با سیستم بادامک مرحله ای VVT 2-
با سیستم های تغییر بادامک + بادامک مرحله ای VVT3-
منیفولدهای ورودی متغیر
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. بنابراین 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
. در مقایسه با VVT منیفولدهای ورودی متغیرارزانترمی باشند. برای این که فقط به چند منیفولد ریخته گری
شده و تعداد کمی سوپاپهای الکتریکی احتیاج دارند در مقابل VVT به تعدادی کار انداز هیدر دقیق ومناسب
و یا حتی تعدادی بادامک مخصوص و میل بادامک نیاز دارد. منیفولدهای ورودی دو نوع میباشند: منیفولدورودی
ورودی با طول متغیر و منیفولدهای ورودی انعکاسی . هر دو آنها از هندسه منیفولدهای ورودی برای رسیدن به
یک هدف مشابه استفاده می کنند.
منیفولد ورودی طول متغیر
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 بلند برای
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 صورت می گیرد. اما چرا در
دورهای 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 م شود. اگر فرکانس موج فشار با دور تطابق داشته باشد می تواند به پرشدن سیلندر
کمک 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 گشتاورخروجی
در دور متوسط افزایش می یابد. در دور بالا سوپاپ باز شده و بهتر پر شدن سیلندر را فراهم می کند.
سیستم ورودی انعکاسی در مدلهای مختلف پورشه استفاده شده که اولین آن 964 Carrier بود. در مدل 993
پورشه این سیستم را با منیفولد طول متغیر سه مرحله ای به نام Varioram ترکیب کرد. بخاطر اینکه این سیستم
فضای زیادی را اشغال می کرد در مدل 996 فقط ازسیستم ورودی انعکاسی استفاده شد. هوندا NSX نیز ازدیگر
استفاده کنندگان نادر سیستم ورودی انعکاسی می باشد.
کمتر از rpm5000 (چپ Aوراست بالا):لوله های بلند وسیستم انعکاسی غیر فعالند.
RPM5800-5000 )چپB و راست وسط) : لوله های بلند بعلاوه لوله کوتاه ورودی انعکاسی . یکی از لوله
های متصل شده ورودی انعکاسی بسته است.
RPM5800 (چپ C و راست پایین ): لوله های بلند بعلاوه لوله کوتاه ورودی انعکاسی و هر دو لوله سیستم
ورودی انعکاسی باز میشود .
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.
Toyota T-VIS
بیشتر موتورهای 4 سوپاپ اولیه در دورهای پایین و متوسط گشتاور خوبی تولید نمی کردند. برای اینکه سطح
ورودی بزرگتر باعث کاهش جریان هوا می شد. مخصوصا درسرعتهای پایین جریان هوای آرام در منیفولد
ورودی یک مخلوط سوخت و هوای ناقص را فراهم می کند. بنابر این باعث ایجاد دتونیشن (Knock) و کاهش
قدرت و گشتاور می شود. بنابراین موتورهای 4 سوپاپ در دورهای بالا قوی می باشند اما در دورهای پایین
ضعیف بودند تا وقتیکه تکنولوژی منیفولدهای ورودی متغیر رایج شد. شورولت Cosworth Vega که در دور
پایین ضعیف بود این کار را انجام داد.
منیفولد ورودی دورانی برای موتورهای V6مرسدس بنز مدلهای SLK,CLS,E-class که برای کاهش وزن از
جنس منیزیم ساخته می شوند. در واکنش به آن در واسط دهه 80 سیستم ورودی متغیر تویوتا T-VIS را تولید
کرد. T-VIS به سرعت کم جریان هوا در منیفولد شتاب میدهد. تئوری این مسئله ساده می باشد. منیفولد ورودی
برای هر سیلندر به دو زیرمنیفولد (sub-manifold) تقسیم میشود که درنزدیکی سوپاپ ورودی به یکدیگرمتصل
متصل میشوند. یک سوپاپ پروانه ای نیز به یکی ا ز زیر منیفولدها اضافه شده است. در دورهای کمتراز تقریبا
4650 rpm سوپاپ پروانه ای برای افزایش سرعت در منیفولد می بایست بسته باشد. در نتیجه مخلوط خوبی را
در منیفولد بدست می آوریم موتورهای تزریق مستقیم از استفاده ازاین سیستم محرومند. زیراسیستم تزریق
مستقیم فضای زیادی را در منیفولد اشغال می کند
تایمینگ متغیر سوپاپ VVT
تئوری
بعد از اینکه تکنولوژی چند سوپاپ ( Multi Valve) در طراحی موتورها استاندارد شد تایمینگ متغیر سوپاپ
مرحله بعدی افزایش راندمان موتور می باشد.همانطور که می دانید سوپاپ ها تنفس موتور را فراهم می کنند.
تنظیم تنفس که همان تنظیم سوپاپ های ورودی و خروجی می باشد بوسیله شکل و زاویه بادامک ها کنترل می
شود. برای بهینه سازی تنفس موتور به تنظیم سوپاپ مختلف در دورهای متفاوت نیاز می باشد. وقتی که دور
افزایش می یابد مدت زمان کورس مکش و تخلیه کاهش می یابد بنابراین هوای تازه به میزان کافی نمی تواند
سریع وارد محفظه احتراق شود درحالیکه گازهای اگزوز نیز با سرعت کافی محفظه احتراق را ترک نمی کنند.
بنابراین بهترین راه حل باز شدن زودتر سوپاپ ورودی و دیرتر بسته شدن سوپاپ خروجی می باشد. بعبارت
دیگر زمان قیچی (Overlapping) سوپاپ ورودی و خروجی با افزایش دور موتور باید افزایش یابد. مهندسین
سابقا بهترین تایمینگ سوپاپ را بصورت توافقی انتخاب می کردند. برای مثال یک وانت بخاطر بازده بهتر در
دور پائین ممکن است زمان قیچی کمتری را بکار گیرد اما یک ماشین مسابقه ای بخاطر قدرت بیشتر در دور بالا
ممکن است زمان قیچی قابل ملاحظه ای را بکار گیرد. در خودروهای سواری معمولی ممکن است تایم سوپاپ
بهینه برای دور متوسط بکار گرفته شود تا هم در دور کم قابلیت خوبی داشته باشد و همچنین قدرت در دور بالا
خیلی کاهش نیابد و شبیه موتورهای دیگر که برای یک دور معین بهینه سازی میشوند نباشند. با تایمینگ متغیر
سوپاپ قدرت و گشتاور می تواند در یک محدوده عریض بهینه شود.
بیشترین نتایج قابل توجه عبارنتد از :
Ø موتور می تواند در دور بالاتری کار کند بنابراین حداکثر قدرت تولید می شود. برای مثال قدرت ماکزیمم
Ø موتور نیسان 2 لیتری Neo VVL 25% بیشتر از نمونه بدون VVT آن می باشد.
Ø افزایش گشتاور در دور پائین ، بنابراین نیروی محرکه بهبود می یابد. برای مثال موتور فیات
http://www.njavan.com/forum/clip_image014.jpg
بلند شدن متغیر سوپاپ Variable Lift
در بعضی از طراحی ها بلند شدن سوپاپ می تواند بر حسب دور موتور متغیر باشد. در دوربالا افزایش بلند شدن
شدن سوپاپ ورود هوا و خروج گازهای اگزوز را تسریع می کند بنابراین تنفس موتور را بهبود می بخشد. البته
بلند شدن این چنینی در دور آرام اثر معکوسی شبیه ناقص مخلوط شدن سوخت و هوا ایجاد میکند بنابراین بازده
را کاهش می دهد و یا حتی منجر به خاموش شدن موتور (misfire) می شود. بنابراین بلند شدن سوپاپ باید بر
. طبق دور موتور باشد.
منبع : مهندس مهدی ملازم (مشهد مقدس)
1- منیفولدهای طول متغیر
2- سیستم ورودی انعکاسی
انواع تایمینگ متغیر سوپاپ
با سیستم تغییر بادامک VVT 1-
با سیستم بادامک مرحله ای VVT 2-
با سیستم های تغییر بادامک + بادامک مرحله ای VVT3-
منیفولدهای ورودی متغیر
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. بنابراین 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
. در مقایسه با VVT منیفولدهای ورودی متغیرارزانترمی باشند. برای این که فقط به چند منیفولد ریخته گری
شده و تعداد کمی سوپاپهای الکتریکی احتیاج دارند در مقابل VVT به تعدادی کار انداز هیدر دقیق ومناسب
و یا حتی تعدادی بادامک مخصوص و میل بادامک نیاز دارد. منیفولدهای ورودی دو نوع میباشند: منیفولدورودی
ورودی با طول متغیر و منیفولدهای ورودی انعکاسی . هر دو آنها از هندسه منیفولدهای ورودی برای رسیدن به
یک هدف مشابه استفاده می کنند.
منیفولد ورودی طول متغیر
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 بلند برای
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 صورت می گیرد. اما چرا در
دورهای 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 م شود. اگر فرکانس موج فشار با دور تطابق داشته باشد می تواند به پرشدن سیلندر
کمک 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 گشتاورخروجی
در دور متوسط افزایش می یابد. در دور بالا سوپاپ باز شده و بهتر پر شدن سیلندر را فراهم می کند.
سیستم ورودی انعکاسی در مدلهای مختلف پورشه استفاده شده که اولین آن 964 Carrier بود. در مدل 993
پورشه این سیستم را با منیفولد طول متغیر سه مرحله ای به نام Varioram ترکیب کرد. بخاطر اینکه این سیستم
فضای زیادی را اشغال می کرد در مدل 996 فقط ازسیستم ورودی انعکاسی استفاده شد. هوندا NSX نیز ازدیگر
استفاده کنندگان نادر سیستم ورودی انعکاسی می باشد.
کمتر از rpm5000 (چپ Aوراست بالا):لوله های بلند وسیستم انعکاسی غیر فعالند.
RPM5800-5000 )چپB و راست وسط) : لوله های بلند بعلاوه لوله کوتاه ورودی انعکاسی . یکی از لوله
های متصل شده ورودی انعکاسی بسته است.
RPM5800 (چپ C و راست پایین ): لوله های بلند بعلاوه لوله کوتاه ورودی انعکاسی و هر دو لوله سیستم
ورودی انعکاسی باز میشود .
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.
Toyota T-VIS
بیشتر موتورهای 4 سوپاپ اولیه در دورهای پایین و متوسط گشتاور خوبی تولید نمی کردند. برای اینکه سطح
ورودی بزرگتر باعث کاهش جریان هوا می شد. مخصوصا درسرعتهای پایین جریان هوای آرام در منیفولد
ورودی یک مخلوط سوخت و هوای ناقص را فراهم می کند. بنابر این باعث ایجاد دتونیشن (Knock) و کاهش
قدرت و گشتاور می شود. بنابراین موتورهای 4 سوپاپ در دورهای بالا قوی می باشند اما در دورهای پایین
ضعیف بودند تا وقتیکه تکنولوژی منیفولدهای ورودی متغیر رایج شد. شورولت Cosworth Vega که در دور
پایین ضعیف بود این کار را انجام داد.
منیفولد ورودی دورانی برای موتورهای V6مرسدس بنز مدلهای SLK,CLS,E-class که برای کاهش وزن از
جنس منیزیم ساخته می شوند. در واکنش به آن در واسط دهه 80 سیستم ورودی متغیر تویوتا T-VIS را تولید
کرد. T-VIS به سرعت کم جریان هوا در منیفولد شتاب میدهد. تئوری این مسئله ساده می باشد. منیفولد ورودی
برای هر سیلندر به دو زیرمنیفولد (sub-manifold) تقسیم میشود که درنزدیکی سوپاپ ورودی به یکدیگرمتصل
متصل میشوند. یک سوپاپ پروانه ای نیز به یکی ا ز زیر منیفولدها اضافه شده است. در دورهای کمتراز تقریبا
4650 rpm سوپاپ پروانه ای برای افزایش سرعت در منیفولد می بایست بسته باشد. در نتیجه مخلوط خوبی را
در منیفولد بدست می آوریم موتورهای تزریق مستقیم از استفاده ازاین سیستم محرومند. زیراسیستم تزریق
مستقیم فضای زیادی را در منیفولد اشغال می کند
تایمینگ متغیر سوپاپ VVT
تئوری
بعد از اینکه تکنولوژی چند سوپاپ ( Multi Valve) در طراحی موتورها استاندارد شد تایمینگ متغیر سوپاپ
مرحله بعدی افزایش راندمان موتور می باشد.همانطور که می دانید سوپاپ ها تنفس موتور را فراهم می کنند.
تنظیم تنفس که همان تنظیم سوپاپ های ورودی و خروجی می باشد بوسیله شکل و زاویه بادامک ها کنترل می
شود. برای بهینه سازی تنفس موتور به تنظیم سوپاپ مختلف در دورهای متفاوت نیاز می باشد. وقتی که دور
افزایش می یابد مدت زمان کورس مکش و تخلیه کاهش می یابد بنابراین هوای تازه به میزان کافی نمی تواند
سریع وارد محفظه احتراق شود درحالیکه گازهای اگزوز نیز با سرعت کافی محفظه احتراق را ترک نمی کنند.
بنابراین بهترین راه حل باز شدن زودتر سوپاپ ورودی و دیرتر بسته شدن سوپاپ خروجی می باشد. بعبارت
دیگر زمان قیچی (Overlapping) سوپاپ ورودی و خروجی با افزایش دور موتور باید افزایش یابد. مهندسین
سابقا بهترین تایمینگ سوپاپ را بصورت توافقی انتخاب می کردند. برای مثال یک وانت بخاطر بازده بهتر در
دور پائین ممکن است زمان قیچی کمتری را بکار گیرد اما یک ماشین مسابقه ای بخاطر قدرت بیشتر در دور بالا
ممکن است زمان قیچی قابل ملاحظه ای را بکار گیرد. در خودروهای سواری معمولی ممکن است تایم سوپاپ
بهینه برای دور متوسط بکار گرفته شود تا هم در دور کم قابلیت خوبی داشته باشد و همچنین قدرت در دور بالا
خیلی کاهش نیابد و شبیه موتورهای دیگر که برای یک دور معین بهینه سازی میشوند نباشند. با تایمینگ متغیر
سوپاپ قدرت و گشتاور می تواند در یک محدوده عریض بهینه شود.
بیشترین نتایج قابل توجه عبارنتد از :
Ø موتور می تواند در دور بالاتری کار کند بنابراین حداکثر قدرت تولید می شود. برای مثال قدرت ماکزیمم
Ø موتور نیسان 2 لیتری Neo VVL 25% بیشتر از نمونه بدون VVT آن می باشد.
Ø افزایش گشتاور در دور پائین ، بنابراین نیروی محرکه بهبود می یابد. برای مثال موتور فیات
http://www.njavan.com/forum/clip_image014.jpg
بلند شدن متغیر سوپاپ Variable Lift
در بعضی از طراحی ها بلند شدن سوپاپ می تواند بر حسب دور موتور متغیر باشد. در دوربالا افزایش بلند شدن
شدن سوپاپ ورود هوا و خروج گازهای اگزوز را تسریع می کند بنابراین تنفس موتور را بهبود می بخشد. البته
بلند شدن این چنینی در دور آرام اثر معکوسی شبیه ناقص مخلوط شدن سوخت و هوا ایجاد میکند بنابراین بازده
را کاهش می دهد و یا حتی منجر به خاموش شدن موتور (misfire) می شود. بنابراین بلند شدن سوپاپ باید بر
. طبق دور موتور باشد.
منبع : مهندس مهدی ملازم (مشهد مقدس)