התקן מצת

במנועי בעירה פנימית בנזין משתמשים במקעים להצית את תערובת הדלק האוויר. פריקה חשמלית במתח של אלפי וולט מתרחשת בין האלקטרודות של המצתים בכל מחזור של המנוע, ובזמנים מסוימים מדליקה את תערובת האוויר-דלק בתוך הצילינדר.

בפעם הראשונה פותח מצת, כידוע עד היום, בשנת 1902 על ידי המדען רוברט בוש כדי להיות מופעל על ידי מגנטו במתח גבוה, שתוכנן בבית המלאכה של החברה המפורסמת שלו. מאותו הרגע החלו להשתמש במצת מצתים במנועי בעירה פנימית, ועדיין מכשיר התקע לא השתנה מבחינה מבנית, רק החומרים ששימשו בו התפתחו.

ביסודו, המצת כוללת את האלמנטים העיקריים הבאים: מעטפת מתכת, מבודד ומוליך מרכזי. חלק מהנרות מכילים בנוסף נגן מובנה בין האלקטרודה המרכזית למסוף המגע. בכל מקרה, שלושה אלמנטים שהשתנו הם הבסיס לכל מצת.

בחלקו העליון של הנר מסוף מגע, אליו מחוברים חוטי המתח הגבוה של מערכת ההצתה או סליל מתח גבוה נפרד. עיצובים עשויים להשתנות, אך לעיתים קרובות יותר מתקשר מגע עם הצמדה על גבי הנר או מהודק באום. בדרך כלל הפלט של המוליך המרכזי למסוף המגע הוא אוניברסאלי: המגע המוצמד מותקן על החוט ובמידת הצורך מתברג בקלות.

מבודד הנרות עשוי בדרך כלל מקרמיקה תחמוצת אלומיניום, שעמידות החום שלהם מגיעה ל 1000 מעלות צלזיוס, ומתח הפירוק הוא לפחות 60 קילוואט. הרכב המבודד ומידותיו הם הקובעים את הסימון התרמי של נר מסוים. החשוב ביותר הוא החלק העליון של המבודד, שנמצא במגע ישיר עם האלקטרודה, הוא קובע עד כמה הנר הזה יעבוד.

בשולי הבידוד עשה הרחבת נתיב הצלעות הנוכחי כדי לסבך התמוטטות חשמל על פני השטח שלו. פיתרון זה שקול להארכת המבודד. הרעיון של שימוש בקרמיקה בבניית מצת מתח גבוה שייך למהנדס הגרמני גוטלוב הונולד.

הבסיס של גוף הנר הוא מה שמכונה "חצאית", המשמשת להתקנת הנר על החוט בראש הצילינדר, כמו גם להסרת חום גם מבודד וגם מהאלקטרודות. החצאית מוליכה זרם חשמלי בין האלקטרודה הצדדית של הנר ל"מסה "של מערכת החשמל של הרכב. מעל החצאית מותקן אטם כדי להגן מפני פריצת גזים דליקים מתא הבעירה כלפי חוץ.

האלקטרודה הצדדית של הנר עשויה פלדה סגורה במנגן וניקל. הוא מרותך לגוף הנר על ידי ריתוך התנגדות. אלקטרודה זו תמיד חמה מאוד במהלך פעולת מנוע הבעירה הפנימית, מה שעלול להוביל להצתה בזוהר. בחלק מהנרות מספר אלקטרודות צדדיות.

ניתן לתת עמידות של אלקטרודות אלו אם מצופות אותן בציפוי של מתכות אצילות כמו פלטינה - בדרך זו נוצרים נרות יקרים יותר שיכולים להימשך 100,000 ק"מ, וזה מועיל לעיתים, מכיוון שבמנועים בצורת V החלפת נר זה תהליך רב זמן.

גוף הנרות עצמו יכול גם למלא את תפקיד האלקטרודה הצדדית; מאז 1999 הופיעו נרות כאלה בשוק תחת השם ניצני פלזמה. הם מצוידים בזרבובית כדורית מיוחדת חסינת חום.

פער הניצוץ בנרות כאלה הוא מעגלי, והפריקה החשמלית נעה כאן במסלול מעגלי, וההצתה הראשונית של תערובת האוויר-גז מתרחשת בחדר השינה. פיתרון זה מספק ניקוי עצמי של האלקטרודות, מכיוון שהן מתפוצצות ללא הרף, מה שמבטיח את הארכת חיי הנר. עד כמה נרות יעילים לגן הם עדיין נקודה מסויימת.

ליבת המצת היא האלקטרודה המרכזית. הוא מחובר למסוף המגע של המוצר דרך איטום זכוכית עם נגדי. זה כדי להפחית הפרעות רדיו הנגרמות על ידי מערכת ההצתה. האלקטרודה המרכזית מצוידת בקצה העשוי מסגסוגות ברזל-ניקל בתוספת כרום ונחושת. יתריס יכול להיות מרוסס, הלחמת פלטינה עלולה להתרחש לעיתים, או שהאלקטרודה עשויה להיות מעודנת ועשויה כולה מאירידיום.

האלקטרודה המרכזית של המצת היא באופן עקרוני החלק החם ביותר. בנוסף עליו להבטיח את הרמה הנכונה של פליטת אלקטרונים כך שיופיע בו ניצוץ, כמו בקתודה, בקלות.

מכיוון שלשדה החשמלי יש עוצמה מירבית בשולי האלקטרודה, נוצר ניצוץ בדיוק בין הקצה החד של האלקטרודה המרכזית לבין קצה האלקטרודה הצדדית, ולכן במקומות אלה נצפה ההשפעה הגדולה ביותר של שחיקה חשמלית.

בימים עברו היה נהוג שנהג להוציא נרות מדי פעם נרות ולנקות עקבות סחף מאלקטרודות. כעת ניתן למנוע את הבעיה על ידי הסגסוגות המשמשות בקצות (פלטינה, יטריום, אירידיום) המספקות לאלקטרודות חיי שירות מורחבים.

המרחק בין האלקטרודה הצדדית של הדיור לאלקטרודה המרכזית של הנר יוצר מרווח לזיקוק. גודל הפער הוא פשרה בין היכולת לפרוץ את הפער בתערובת בנזין אוויר דחוס לבין נפח הפלזמה המתרחש בזמן הפירוק. ככל שהפער רחב יותר - ככל שהניצוץ גדול יותר, כך ההסתברות להצתה של תערובת הדלק גבוהה יותר, כך הדרישות לאיכות הדלק נמוכות יותר.

אך אישור רב מדי יכול להוביל להתמוטטות על המחוון, על החוטים ועל חלקים אחרים של המכונית. פער רחב יותר קשה לניצוץ לפרוץ, והוא נוטה לחלחל דרך הבידוד.

הפער הגדול יותר דורש יותר מתח לצורך ניצוץ רגיל. עם זאת, למערכת ההצתה יש ערך מתח קבוע, אך באופן עקרוני ניתן לשנות את הפער בתקע. בנוסף, ככל שהאלקטרודות חדות יותר, כך קל יותר לפרוץ מתח גבוה דרך המתח. אך ככל שהלחץ בתערובת הדלק גבוה יותר, כך קשה יותר לפרוץ את הפער. גם כאן יש צורך בפשרה.

אישור התקעים אינו ערך קבוע שנקבע פעם אחת. יש להתאים אותו למצב ההפעלה הנוכחי הספציפי של המנוע. בעת הסבת מכונית לגז נוזלי ודחוס, נוצר פער הניצוץ בגלל מתח פירוק גבוה יותר מתערובת הגז האוויר.