כתבה טכנית על מצתים (דורי אופנועים)

[dlx1100F]

כדי להקטין את קוטר האלקטרודה המרכזית של הפלג, מבלי "לשלם" באורך חיי הפלג.

למה זה רצוי? כדי להקטין את המתח הנדרש ליצירת הניצוץ ו/או להגדיל את נפח הניצוץ, מה שיאפשר הצתה טובה יותר, גם בתנאים של תערובת עניה יותר.

 

איך הדברים קשורים זה לזה?

 

הניצוץ הוא בעצם יוניזציה של הגז הנמצא בין האלקטרודות של הפלג, שפירושה "קריעה" של אלקטרונים מהאטומים או המולקולות שלהם. כך נוצרים אלקטרונים ויונים (אטומים/מולקולות טעונים במטען חשמלי), ומכאן שמו של התהליך. כדי לגרום ליוניזציה, צריך שדה חשמלי (אפשר גם בדרכים אחרות, אבל אנחנו מדברים על הפלג). השדה החשמלי מפעיל כוחות הפוכים בכיוונם על האלקטרונים ועל גרעיני האטומים, בשל המטען החשמלי ההפוך שלהם. האלקטרונים נמשכים לאלקטרודה החיובית (בעלת הפוטנציאל החשמלי הגבוה יותר), בעוד הגרעינים נמשכים לאלקטרודה השלילית.

 

כדי ליצור את היוניזציה הזו, ועוד בתנאי הלחץ הגבוה השורר בצילינדר בסוף מהלך הדחיסה, נדרש שדה חשמלי גדול. אני לא זוכר מה גודלו של השדה הנדרש, אבל "כל המרבה הרי זה משובח" (זה לכבוד הפסח).

יש שלושה דברים שאפשר לעשות כדי להגדיל את השדה החשמלי שבין אלקטרודות המצת.

דרך אחת היא לקרב את האלקטרודות. אבל לקירוב האלקטרודות יש חסרון שהוא מקטין את נפח הניצוץ, ואז הסיכוי להצתת התערובת קטן (במיוחד כאשר התערובת עניה, ומטעמי איכות הסביבה המגמה היא לכוונן את המנועים לפעולה בתערובת העניה ביותר האפשרית). לכן המגמה היא דווקא להגדיל את המרווח בין האלקטרודות (אם פעם המרחק הנפוץ היה 0.6-0.7 מ"מ, היום לא נדיר למצוא פלגים שהמרווח בהם הוא 0.9-1.1 מ"מ, וקיימים פלגים אפילו עם מרווח 2 מ"מ (אם כי זה עדיין נדיר)).

 

הדרך השניה היא להגדיל את המתח החשמלי בין שתי האלקטרודות. לכן נעשה שימוש במתחים כאלה גבוהים (עשרות קילו-וולטים) במערכות הצתה. אבל ברור שלא ניתן להגדיל את המתח ללא גבול, וכשהמתחים מאד גבוהים, קשה למנוע פריצות במערכת וכתוצאה מכך ביצועי המערכת ואמינותה נפגעות.

 

הדרך השלישית היא לחדד את קצה האלקטרודה. תופעה ידועה היא, שבקרבת חודים השדה החשמלי מתגבר מאד. לכן היינו רוצים שהאלקטרודה המרכזית תהיה דקה ככל האפשר. או אז השדה החשמלי בקרבתה יהיה יותר גדול (עבור מתח חשמלי נתון ומרחק נתון בין האלקטרודות), והניצוץ יוכל לפרוץ ביתר קלות (או לחילופין נוכל להקטין את המתח החשמלי ו/או להגדיל את המרווח בין האלקטרודות). אך אליה וקוץ בה – ככל שהאלקטרודה דקה יותר, היא מתבלה מהר יותר וחייה מתקצרים.

 

לאורך עשרות שנים ניסו יצרני המצתים מתכות שונות במטרה להקטין את קוטר האלקטרודה בלי לוותר על אורך חיים סביר. זו הסיבה או המוטיבציה לכל החומרים האקזוטיים למיניהם מהם עושים את האלקטרודות.

נכון להיום, אירידיום היא המתכת העמידה ביותר, איתה אפשר להקטין את קוטר האלקטרודה הכי הרבה. לשם השוואה, קוטר של אלקטרודה סטנדרטית (העשויה בד"כ פלדת כרום-ניקל) הוא 2.5 מ"מ. ועם אירידיום הצליחו לרדת (בינתיים) עד 0.4 מ"מ. בין שני קטרים אלה יש אלקטרודות ממתכות אחרות כמו פלטינה, זהב-פלדיום, טנגסטן, ניקל-איטריום, ניקל-כסף.

ראוי לציין כי האלקטרודה צריכה לענות על עוד כמה דרישות, כמו הולכה תרמית, הולכה חשמלית, עמידות כימית ומכנית בתנאי הסביבה הקשים השוררים בתוך הצילינדר. לכן, מציאת חומר מתאים היא בעיה לא פשוטה, שהובילה לכל מיני פתרונות מורכבים, כמו סגסוגות מיוחדות ואלקטרודות העשויות משני חומרים – שכבה חיצונית בעלת עמידות גבוהה בתנאי העבודה בתוך הצילינדר, וליבה ממתכת אחרת (נחושת, למשל) שתפקידה לשפר את המוליכות התרמית ו/או החשמלית. גם במצתי האירידיום, האלקטרודה אינה עשויה מאירידיום נקי, אלא מסגסוגת של אירידיום ועוד מתכת/ות, משום שהאירידיום לבדו מתחמצן מהר מדי בתנאי הסביבה הקשים. DENSO, למשל, מספרים שהאלקטרודה במצתי האירידיום שלהם עשויה מעטפת מסגסוגת של אירידיום ורודיום, ובתוכה ליבת נחושת.

 

בתמונות המצורפות מובאות כמה דוגמאות (של NGK), המבליטות את הקטרים השונים של האלקטרודות.

ES הוא הפלג הסטנדרטי עם אלקטרודה מפלדת כרום-ניקל בקוטר 2.5 מ"מ.

EG – ניקל – 1.3 מ"מ

EV ו-EGV – זהב-פלדיום – 1.0 מ"מ

VX – פלטינה – 0.8 מ"מ

[AVW]

אין עליך , אתה ( בתנאי שהכל נכון , כמובן ) ...

[Gilad M]

DLX

 

ממש ממש נהנתי לקרא את מה שכתבת!!!

 

 

לא פעם כותבים שטויות פה.....ואין כבר כח להתחיל להתווכח.