גידול שיניים וצרות אחרות – ו'

הפרק הקודם הסתיים במשפט "סימנים שונים מראים כי התערובת במנוע הטורר עשירה מדי (וכוללת כמות מסויימת של אדי שמן). אבל דילול התערובת דורש הגדלת מתח הניצוץ. איך ניתן לעשות זאת וגם להנות מהיתרונות של מתג אלקטרוני?” – וזאת לאחר שהתברר כי המתג האלקטרוני מתוצרת Ultaspark לא מסוגל להפעיל סלילי הצתה בעלי התנגדות נמוכה מ 3 אוהם – שהם הסלילים הדרושים ליצירת ניצוץ גדול במיוחד.

גם סיפרנו בפרק הקודם כי מתג אולטרספארק הוא מסוג המתגים המנתקים. יתרונם הגדול של מתגים אלה הוא פשטותם; בעייתם הנצחית היא הניצוץ ההרסני שנוצר בעת הניתוק והמגביל את טווח פעולתם.

נעבור עתה לסוג שונה של יצירת ניצוץ, שאינו מתבסס על מתג מנתק הנמצא בליפוף הראשוני של סליל ההצתה ופטור לכן ממגבלות המתג המנתק.

נניח כי אנו רוצים ליצור ניצוץ במתח 40,000 וולט (לעומת ה 16,000 עד 20,000 שמייצר מעגל ההצתה המקורי). ונניח גם שלרשותנו סליל הצתה בעל יחס ליפופים של 1:100. פירוש הדבר שנצטרך ליצור, לזמן קצר, מתח בן 400 וולט על הליפוף הראשוני.

הדרך הראשונה העולה על הדעת כיצד לעשות זאת היא לקחת ספק מתח בן 400 וולט, לחבר אותו לסליל, ומיד לנתק.

כך:

trafo

Close the switch for a short time and then reopen it and get a 40kV pulse – is that going to work?

הבעיה היחידה במעגל הזה היא שהמתג האומלל צריך עכשיו לא רק לחבר מתח לסליל, אלא גם לנתק אותו ממנו – והרי בדיוק מכך ביקשנו להימנע.

מה עושים? ראשית כל מבהירים לעצמנו מה מטרתנו. בעצם אנו רוצים להעביר מנה מוגבלת של אנרגיה לראשוני, במתח 400V.

מעגל קונבנציונליי כולל סליל שהתנגדותו 3 אוהם והשראותו 10 מיליהנרי. מתח הסוללה הוא 12V. במעגל זה האנרגיה המרבית שתאגר בסליל היא 80 מיליג’אול (מחושב לפי LI²/2 בהצבת הערכים).

אבל אנו רוצים יותר! נניח 120 מיליג’אול. נטען אפוא קבל למתח 400 וולט. האנרגיה המצטברת בו היא CV²/2 ובהצבת הערכים נחלץ כי הקיבול הדרוש הוא כ 0.4 מיקרופרד. עכשיו, נפרוק את הקבל הזה לתוך סליל ההצתה, תוך שימוש במעגל הבא:

lc-circuit

Discharging a capacitor into a coil

מרגע סגירת המתג יזרום במעגל זרם שצורתו בתלות בזמן מתוארת בציור הבא:

lc-it

Current / time relationship in an L/C circuit. In this circuit we can open and close the switch when I=0 avoiding damaging spikes

הזרם מתחיל כמובן מאפס, כמתחייב מחוק רציפות הזרם, עולה למקסימום וחוזר לאפס. ובדיוק בזמן הזה נחזיר את המתג למצב מנותק!

היתרון הראשון – הענקי – של המעגל הוא שאיננו מנתקים זרם, כי הזרם הוא אפס ברגע הניתוק!

היתרון השני, הוא משך הזמן שכל הסיבוב הזה לוקח:

LC)½π= τ)

ובהצבת הערכים נקבל 2 מילישניות. זה קיצור זמן משמעותי לעומת זמן של כ 15 מילישניות במעגל קונבנציונלי ופירוש הדבר כי המעגל הזה אפקטיבי מאד במנועים בעלי סיבובי מנוע מהירים.

אכן, יתרונות נהדרים. מהם החסרונות? סיבוך ומחיר. המעגל דורש ספק מקומי לטעינת הקבל. זה אמנם התקן נפוץ ביותר וקיים כמעט בכל מכשיר חשמלי מודרני אבל בכל זאת הוא תופס מקום ומשקל וכמובן – מחיר. מנוע 4 צילינדרים המסתובב במהירות 6000 סל"ד דורש 200 ניצוצות בשניה הדורשים אספקת אנרגיה בת 24 וואט שניה; אבל כשמדובר במנוע 8 צילינדרים ב 12000 סל"ד (יש חיות כאלה) דרושים כבר 96 וואט ואז כבר מדובר במשהו שגודלו לא זניח ומחירו נכבד. והחשוב מכל – מאבדים את הפשטות ושוכחים מהסיכוי לתיקוני דרך.

הזמנתי יחידה וראשית חכמה הרכבתי אותה על עמדת הבדיקות:

DSC_1923

The capacitor discharge unit on the test stand

בקופסה הקרטון בה הגיע הרכיב נמצא בין היתר תרשים חיבורים, המתאים למנוע מיושן בעל מפלג (distributor) קלאסי:

MSD

wiring with a points distributor

את החוט הלבן (WHITE) מחברים ליציאת המפלג – אותה נקודה שהייתה מחוברת קודם לכן ל (-) של סליל ההצתה. אין הבדל אם מדובר במגעים (‘פלטינות’) מכניים עתיקים או בתחליף האלקטרוני שלהם.

ניסיתי את שניהם, ועם שניהם ה־MSD עובד. לא רק שעובד אלא שעם כל סוגי הסלילים שברשותי: 3.6, 3, 1.5, 1 ו 0.6 אוהם. האחרונים אלו סלילים המסוגלים ליצר מתח גבוה ביותר, אפילו יותר מ 40000 וולט. למעשה החשש עכשיו הוא מעודף מתח היכול לגרום לפריצות ולהפרעות אלקטרומגנטיות חמורות כל כך, עד שישבשו את פעולת ה MSD עצמו… כדי להמנע מכך ממליצים היצרנים להשתמש בחוטי הצתה בקוטר 8 מילימטר שהמוליך בהם עשוי מסיב גרפית.

הבעיה בכך היא שמערכת ההצתה של לוקס בה צוידה המכונית במקור – מתוכננת לחוטי הצתה בקוטר 7 מ"מ, וכל פרט בהם מכוון לכך, החל במכסה המפלג, מתאמיו ומהדקיו – וכלה בחבור למצתים. ניתן כמובן להתגבר על כך על ידי החלפת הכל, אבל אז מאבדים את המראה המקורי של בית המנוע – ומה עשינו?

אני, על כל פנים ערכתי את הניסויים עם החלקים המסורתיים כלומר חוטים בקוטר 7 מ"מ בעלי מוליך נחושת, מהדקי לוקס וכו',  והכל פעל כהלכה. עם זאת, חובה לציין כי הניסויים נמשכו זמן קצר, ועל עמדת בדיקה (מאולתרת למדי) ולא ברכב הנע בדרכים.

DSC_1930

Successful short short term testing

הנקודה המעניינת ביותר היא האם המערכת הזו מאפשרת ‘קבלת הנחות’ בתחום ההצתה – כלומר פעולה עם מצתים מזוהמים, או מצתים בעלי מרווח גדול בהרבה מהמקובל? וכמובן – עם תערובת דלה?

התשובה חיובית: בדקתי מצתים עד למרווח של 1.5 מ"מ, והפעולה היתה תקינה. מרווח גדול כזה מאפשר להשתמש בתערובת עשירה פחות ובערה מושלמת ועל ידי כך לחסוך בדלק ולהפחית זיהום למנוע ולמצתים.

הפרק הבא NEXT

הפרק הקודם PREV