בלוג

חישוקים לרכב (ג'אנטים) - בחירת חומרים

מבוא

במסגרת קורס שנקרא "בחירת חומרים" (Material Selection), נתבקשתי להציג דוגמא מהתעשייה של בחירת חומרים עבור מוצר הנדסי (Case Study).
מכיוון שיש לי זיקה חזקה לתחום הרכב, בחרתי להתמקד בדוגמא של בחירת חומרים בתעשיית הרכב, והנושא שבחרתי הוא "חישוקים לרכב".
במאמר זה אני מפרסם חלק מהסקירה שביצעתי בנושא חישוקים לרכב.

ישנם סוגים רבים של חישוקים לרכב, ומגוון חומרי גלם המשמשים לייצור חישוקים לרכב, ובמאמר זה נסקור את כל מגוון החומרים המשמשים לייצור חישוקים, ונפרט על השיקולים לבחירת החומר.
בארץ מקובל לשמוע את מונח "חישוקי מגנזיום", אך בהמשך המאמר נלמד כי חישוקים העשויים מנתך מגנזיום נמצאים בשימוש מזערי בתחום מצומצם של הספורט המוטורי, ולמעשה כל החישוקים שמורכבים על הרכבים בסביבה שלנו עשויים מפלדה, או מסגסוגת אלומיניום.

מבנה של חישוק

Steelie

חישוק הוא צילינדר מתכתי המקשר בין המתלים של הרכב לבין הצמיג.
למעשה, החישוק הוא החלק המתכתי הראשון בשרשרת שמקשר בין הרכב לקרקע.
החישוק מורכב מ 3 חלקים עיקריים:
1. טבור (Hub) - הטבור מתחבר לנאבה של הרכב (יד סרן) באמצעות ברגים (Studs), הנאבה מחוברת למערכת המתלים של הרכב.

Solstice_front_suspension

2. דיסק (Disk) - חלק זה מקשר בין הטבור לבין הטבעת החיצונית של החישוק.
הדיסק מחורר על מנת לאפשר זרימת אוויר למערכת הבלימה, לצורך פינוי חום יעיל ממערכת הבלימה, וסיבה נוספת לחירור היא הפחתה במשקל העצמי של החישוק.
בחישוקי פלדה החלק נקרא דיסק, בחישוקי סגסוגת החלק נקרא עכביש (Spider).

3. טבעת חיצונית (Rim Flange) - החלק שעליו יושב הצמיג, והצורה של הטבעת החיצונית (הפלאנג') נועדה ליצור אטימה של האוויר בתוך הצמיג, לצורך יצירת לחץ אוויר בתוך הצמיג.


ממדים של חישוק (Rim diemensions)

RimDiemensions

קוטר החישוק (Rim Diameter) - הקוטר הפנימי בצד הפנימי של החישוק.
מידת הקוטר נובעת משיקולים הנדסיים בהתאם לייעוד הרכב, שיקולים כגון: מהירות סופית של הרכב, הספק המנוע, מימדי הרכב, ומשיקולי עיצוב.
רוחב החישוק (Jaw Width) מגדיר את טווח מידות רוחב הצמיג שניתן להתקין על החישוק.
צמיג רחב מאפשר שטח מגע עם הקרקע גדול יותר (Footprint) ובכך מאפשר יצירת כוחות הנעה גדולים יותר (Treactive Force) – בזמן האצה, בלימה, פניה.

כיום, עבור רכב נוסעים, מקובל שקוטר החישוק נע בטווח 15" – 17".
חישוקים בעלי קוטר גדול נועדו לרכבי ספורט, אך למרות זאת, זה לא נדיר שרכבים שאינם נועדו לביצועים ספורטיביים מגיעים מהיצרן עם חישוקים בקטרים 17" 18" ולעיתים גם 19". הסיבה לכך נובעת דווקא משיקולי עיצוב ולא משיקולים הנדסיים.

אופסט (Offset) - המרחק בין המישור האחורי של הטבור לבין המישור האמצעי של החישוק.
החישוק בדרך כלל מיוצר עם אופסט מסויים, וזאת על מנת לאפשר מרווח הולם בין הצמיג למרכב הרכב.
המרווח משמש עבור רכיבי מערכת הבלימה, בולמי זעזועים, קפיצים, התקנת שרשראות בחורף במדינות קרות.

רוחב החישוק וגיאומטריית הפלאנג' (Flange) - רוחב החישוק מוגדר ע"י המרחק בין ה"קרניים" (Horn), הקרניים נועדו למנוע לתמוך בדופן הצמיג.
הפלאנג' בנוי כך שיש עליו בליטות (hump) שנועדו למנוע פריקה של הצמיג פנימה במקרה שהלחץ האוויר הוא נמוך.


דרישות תכנוניות

RimDiemensions

ישנם שיקולים הנדסיים שחייבים להילקח בחשבון כאשר מתכננים חישוק לרכב.

חוזק (Strength) - מבנה החישוק והחומר שממנו הוא עשוי, חייב להיות חזק מספיק על מנת שלא להיכשל בזמן שירות ולעמוד בעומסים המופעלים עליו.
כשל של חישוק מוגדר ככשל קטסטרופי מכיוון שכשל בחישוק עלול לגרום לתאונה קשה, ולכן חייבים להילקח מקדמי בטיחות מחמירים.
בתמונה מופיע הדמייה של הכוחות שפועלים על החישוק בזמן נסיעה (מהנדסים מכירים את זה בתור דיאגרמת גוף חופשי), וניתן להתרשם שמדובר במגוון כוחות שגורמים לעומס גדול על החישוק.
הכח הרוכבי Fy יוצר מומנט כפיפה לחישוק, ומומנט כפיפה ידוע למהנדסים ככזה שגורם למאמצים גדולים.
ככל שהרכב מבצע תמרונים חדים יותר ובמהירות גבוהה יותר, בהתאם הכח הרוחבי גדל והמאמצים בחישוק גדלים.


התעייפות (Fatigue) - התעייפות היא תופעה של היחלשות החומר (ירידה בחוזק) בעקבות עומס מחזורי הפועל על החלק.
התעייפות החומר גורמת להיווצרות כשל בחלק בעומס נמוך מהעומס המקסימלי שהחומר היה מסוגל לשאת בעברו.
עומס מחזורי הוא עומס המשתנה בעוצמתו בתהליך שחוזר חלילה לאורך זמן.
התעייפות זה נושא מורכב שנלמד במסגרת תחום "מכניקת שבר", אבל בקצרה ניתן לאמר שהתעייפות נובעת מהתקדמות סדקים בחומר, וככל שהחלק נתון תחת עומס גבוהה יותר ובזמן רב, כך הסדקים מתקדמים יותר ויותר עד אשר החלק נשבר בצורה פריכה, כלומר נשבר לפתע ללא התרעה מוקדמת - שזה מצב מאוד מסוכן.
מכאן נובע שחלק שעבד מיליון פעמים, לא מובטח שבפעם המיליון ואחד הוא לא יכשל.

התעייפות של חישוקים - במהלך שירות החישוק חווה מחזור מאמצים לא-סימטרי – בגלל שהכוחות הפועלים על החישוק משתנים בגודל בזמן.
הסיבה למחזור המאמצים הלא סימטרי היא מכיוון שהגלגל מסתובב סביב צירו, והכח פועל במיקום קבוע (מהקרקע), ולכן בכל רגע חצי חישוק חווה מאמצים גבוההים והחצי האחר חווה מאמצים נמוכים, ולכן לאורך סיבוב שלם של הגלגל, כל חלק בחישוק חווה מחזור מאמצים משתנה.
בנוסף בחישוק קיימים אזורי ריכוז מאמצים לדוגמא הקדחים של הברגים, ושל הונטיל, ולכן אזורים אלו מהוות נקודות תורפה שמהם מתחילים להתקדם סדקים בחומר.


RadialFatigueTest

מבחן התעייפות
חישוקים לרכב נדרשים לעמוד במבחני ביצוע על מנת לקבל אישור תקינה.
ולכן יצרני החישוקים מעבירים את החישוקים סדרה של בדיקות על מנת לוודא שהם ייתפקדו כמצופה בזמן שירות, ועל מנת לקבל אישור תקינה עבור החישוק.

מבחן התעייפות רדיאלי – במבחן זה מכונה לוחצת דגם של גלגל כנגד תוף מסתובב, והמכונה מפעילה עומסים משתנים על מנת לדמות תנאים של נסיעה.
בתום הבדיקה, לאחר שהגלגל מבצע מספר מסויים של מחזורים, הגלגל מפורק ומועבר לבדיקות מעבדה, ושם קובעים האם הגלגל עבר את המבחן או לא.

מבחן התעייפות סיבובי – במבחן זה החישוק רתום למכונה, בוכנה הידראולית מחוברת לגל מסתובב שמחובר לטבור החישוק, תוך כדי סיבוב הגל הבוכנה מפעילה מומנטי כפיפה על החישוק.
בסרטון זה ניתן לראות שהחישוק ממש מתעוות כתוצאה מהעומסים הפועלים עליו, וזה מדמה את המעוותים שנוצרים בחישוק הרכב בזמן שירות במצבי קיצון.


עמידות בנגיפה (Impact) - נגיפה זה מושג הנדסי שמתייחס לכושר העמידות של החומר בפני חבטה.
כאשר רכב נוסע, גלגל הרכב עלול להיתקל במפגעים בדרך, לדוגמא: בורות בכביש, מכסי ביוב בולטים, פגיעה במדרכה, או נסיעה כאשר לחץ אוויר בצמיג נמוך. כל אלו עלולים להביא את החישוק למצב שבו הוא סופג חבטות.

מבחן נגיפה - מבחן שמבצעים לחישוק, המבחן נקרא גם "מבחן גיליוטינה", ובמבחן זה חובטים בחזית החישוק בעזרת מכונה ייעודית, ולאחר מכן בודקים האם נוצרו סדקים או שבר בחישוק כתוצאה מהחבטה.
מבחן נגיפה - מבחן זה מדמה חבטה בכיוון רדיאלי, כלומר מצב שבו הגלגל פוגע במפגע על הכביש.

בתמונה: כשל קטסטרופי של חישוק.
אסור שחישוק יגיע למצב כזה, ואכן החישוק שמופיע בבתמונה הוא חישוק מזוייף (רפליקה של חישוק מפורסם), שכנראה לא עמד בתקנים ולכן נכשל בצורה קטסטרופלית.
BBSReplicaFail

משקל עצמי (Weight) - למשקל החישוק יש משמעות גבוהה על ביצועי הרכב, ויש הטוענים כי הגלגל הוא הרכיב שבו השפעת המשקל העצמי על ביצועי הרכב היא הגבוהה ביותר.
הסיבה לכך נעוצה בכך שמשקל החישוק הוא "משקל בלתי מוקפץ" (Unsprung Weight), ויתרה מכך הוא "משקל בלתי מוקפץ מסתובב" (Rotational Unsprung Weight).
משקל מוקפץ הוא משקל שנתמך ע"י מערכת המתלים ברכב, לדוגמא המשקל של המנוע, תמסורת, שלדת הרכב, נוסעים, מטען, מוגדרים כמשקל מוקפץ.
משקל בלתי מוקפץ הוא משקל של רכיבים אשר אינם נתמכים ע"י המתלים של הרכב. לדוגמא: משקל החישוקים, צמיגים, בלמים, בולמים,קפיצים, נאבה.
ככל שהמשקל הבלתי מוקפץ נמוך יותר, ככה העבודה שבולמי הזעזועים והקפיצים נדרשים לבצע על מנת לשמור על הגלגלים צמודים לקרקע, קטנה יותר.
מסת החישוק משפיעה על מומנט האנרציה המסי של החישוק, ומומנט אנרציה מסי קשור לתאוצה זוויתית של הגלגל, לאנרגיה הגלגולית של הגלגל, ולמומנטים גי'רסקופים שמתפתחים בזמן הפניית הגלגל.
כאשר גלגל מסתובב ונע הוא צובר אנרגיה קינטית, ואנרגיה פוטנציאלית גלגולית, מסת חישוק גדולה יותר מגדילה את המומנט אנרציה המסי, ולכן האנרגיה הפוטנציאלית הגלגולית גדלה ולכן נדרש לבצע יותר עבודה על מנת לתמרן את החישוק ולשנות את מהירותו.

השפעה על משקל הרכב – ברכב קיימים 4 גלגלים, ולכן כל קילוגרם שנחסך בחישוק בודד, מוכפל פי 4.
ברכבים ספורטיבים השאיפה היא לחסוך משקל בכל חלק וחלק, ועל ידי כך במצטבר מקבלים חסכון גדול.
ברכבי משא, דוגמת משאית סמי טריילר, פול טריילר, Road Train , הפחתת המשקל בחישוק אחד מוכפלת פי 18 ואף יותר, המשקל שנחסך בחישוקים מתווסף למשא המקסימלי שהמשאית יכולה לשאת בכל נסיעה, וזה מתורגם לרווח שהרכב מסוגל להפיק.

RoadTrain

הולכה תרמית (Thermal conductivity) - החישוק עוזר לנדף חום ממערכת הבלימה ומהצמיג, ומשמש כצלע קירור (Heat Sink).
מערכת הבלימה עובדת על עקרון של המרת אנרגיה קינטית לאנרגיית חום, ולכן כמות החום שוצרת בזמן הבלימה היא גבוהה, ולכן ישנה חשיבות רבה לנושא נידוף חום.
בלימה ממהירות גבוהה, סט של בלימות רצופות, בלימה של רכב הנושא משא כבד, בלימה במדרון, כל אלו גורמים להיווצרות חום גבוהה במערכת הבלימה, ויכולים בקלות להביא את הדיסקים (רוטורים) לטמפ' מאוד גבוהה שיכולה להגיע ל900 מעלות.
בטבלה – ניתן לראות דוגמא למקרה בו בלימה בודדת ממהירות 90 קמ"ש לעצירה מוחלטת, נוצר הספק חום בגודל 32 אלף וואט.

Heat Generation Table

עמידות סביבתית - עמידות סביבתית מתייחסת לעמידות חומר החישוק כנגד קורוזיה.
החישוק נדרש לשרת בסביבה מימית (גשם), וגם בסביבת מים מלוחים במדינות קרות שבהם מפזרים מלח על הכבישים.
מים מלוחים מזרזים תהליכי קורוזיה, מכיוון שמי מלח מוליכים חשמל, ולכן הם משמשים כתמיסה אלקטרוליטית בתהליך הקורוזיה.
גורם נוסף שמזרז קורוזיה הוא אבק רפידות שמכיל חלקיקי ברזל, חלקיקים אלו מתיישבים על פני שטח החישוק וגורמים לקורוזיה גלוונית בין החישוק לחלקיקי הברזל.
מקור נוסף להתפתחות קורוזיה בחישוק הוא בממשק בין החישוק לנאבת הרכב. בד"כ הנאבה עשויה מפלדה, וכאשר החישוק עשוי מאלומיניום, בגלל ששני החלקים צמודים אחד לשני, יכולה להפתח קורוזיה ביו מתכתית (גלוונית).

מחיר (Cost) - מחיר החישוק חייב להיות בפרופרציה למחיר הרכב.
ברכבים זולים, נהוג להשתמש בחישוקים העשויים מפלדה, מכיוון שחישוקים אלו הם הזולים ביותר.
ברכבי פרימיום, ברוב המוחלט של המקרים, מותקנים חישוקי סגסוגת, שעשויים מאלומניום, בעיקר מכיוון שחישוקים אלו מרשימים יותר מבחינה עיצובית.
בחישוקי אלומיניום ישנם הבדלים בין החישוקים הזולים לחישוקים היקרים, כאשר החישוקים היקרים הם בד"כ אלו בעלי צלעות דקות יותר, ובעלי משקל עצמי נמוך מאוד.
החישוקים הקלים הם יקרים יותר בגלל שהם חזקים יותר תוך כדי שימוש בפחות חומר, דבר שמצריך תהליכי ייצור מיוחדים (חישול, טיפול תרמי).

חומרים

נתכי פלדה (Steel)

חישוקי פלדה (Steel Rims) נמצאים בשימוש נרחב בכל הסגמנטים: רכבים משפחתים, רכבי משא, רכבי שטח, רכבי ספורט מוטורי (ראלי))
היתרון הגדול של חישוקי פלדה הוא ייצור מהיר בהיקף גדול ובמחיר זול (High Volume Low Cost).
החישוקים מכילים קדחים לטובת הפחתת משקל, וקירור טוב יותר של הבלמים.


יתרונות
חוזק גבוהה וקשיחות גבוהה - לפלדה חוזק וקשיחות גבוהים ולכן ניתן לייצר חישוק בעל עובי דופן דק יחסית (3 מ"מ), ועדיין לקבל חישוק חזק מספיק שיעמוד במאמצים מבלי להיכשל או להיכנע.

חסינות לשבר גדולה - במקרה של נגיפה (חבטה) החישוקים אינם נשברים באופן קטסטרופלי, אלא מתעוותים באופן פלסטי, וגם במקרה זה של דפורמציה פלסטית (עיקום) החישוקים ניתנים לתיקון, אפילו בתנאי שטח.
במקרה של כשל ניתן לקנות חישוק חדש, ואין בעיה להשיג חישוק תחליפי.

מיחזור - פלדה זה החומר הממוחזר ביותר בעולם, ולכן חישוקי פלדה ניתינם למיחזור באופן מלא.
נושא המחזור חשוב גם ליצרן הרכב, מכיוון שיצרני רכב נדרשים להוכיח שאחוז מסויים מחומרי הגלם ברכב ניתן למחזור בתום תקופת השימוש.

מחיר – חישוקי פלדה סטנדרטיים הם מאוד זולים, ולכן מותקנים במגוון רחב של רכבים זולים.

התעייפות - לפלדה עמידות מעולה כנגד התעייפות.


חסרונות
משקל עצמי גבוה.
קורוזיה - הפלדה פגיעה לתהליכי קורוזיה (חלודה), ולכן חישוק פלדה חייב להיות בעל ציפוי הגנה שישמור עליו מפני התחמצנות.

תהליך ייצור של חישוקי פלדה
חישוקי פלדה מיוצרים מ 2 חלקים, כאשר הטבעת החיצונית מיוצרת בשיטת כיפוף פחים (Sheet Metal).
הדיסק מיוצר בהטבעה, כאשר החלק מתחיל מגוש פלדה אשר עובר תחת מכונה שבאמצעות לחץ גבוהה מעצבת את הצורה
לבסוף 2 החלקים מרותכים יחד ליצירת החישוק.

תהליך ייצור של חישוק פלדה SteelRim Production Process

הדיסק מיוצר בהטבעה. הקדחים הם לצורך זרימת אוויר לקירור מערכת הבלימה, ולצורך הפחתה במשקל. הטבעת הבולטת (Bead) היא לטובת חוזק מבני. SteelRim Production Process


דוגמאות לנתכי הפלדה אשר משמשים לייצור חישוקים:

  • Hot Rolled Low Carbon (HRLC)
  • Bainitic Steel (HSLA)
  • Dual Phase Steel
  • Dual Phase Cr



סגסוגות אלומיניום (Aluminium Alloy)

חישוקי אלומיניום הם החישוקים הנפוצים ביותר כיום, ולמעשה כל החישוקים המעוצבים שמותקנים ברכבים בסביבה שלנו עשויים מסגסוגות אלומיניום, והם בוודאי לא "חישוקי מגנזיום" כפי שאולי נהוג לחשוב.
ב 20 שנה האחרונות חישוקי אלומיניום צברו תאוצה, וכיום כמות החישוקים שמיוצרים מסגסוגות אלומיניום עולה על כמות החישוקים שמיוצרים מפלדה.


יתרונות
משקל עצמי נמוך - חישוקי אלומיניום נחשבים לחישוקים קלים, ובהחלט שוקלים פחות מחישוקי פלדה. גודל ההפרש במשקל תלוי בסוג החישוק - בגיאומטריה שלו.
הצפיפות של האלומיניום היא שליש מהצפיפות של פלדה, ולכן המשקל של חישוק אלומיניום הוא נמוך משמעותית ממשקל חישוק פלדה
(נדגיש כי חישוק אלומיניום לא שוקל שליש מחישוק פלדה, בגלל שחישוקי האלומיניום מכילים יותר חומר מאשר חישוקי פלדה, מכיוון שהחוזק של האלומיניום הוא נמוך יותר.).

עמידות סביבתית טובה - לאלומיניום ישנה עמידות טבעית מעולה כנגד תהליכי קורוזיה, בזכות שכבת פסיבציה טבעית שמגינה עליו. יחד עם זאת גם חישוקי אלומיניום יכולים לקבל קורוזיה אם הם מרשתים בתנאים מסויימים.

הולכת חום מעולה - לאלומינים הולכת חום מעולה (הולכת חום טובה יותר מפלדה), וזה משרת טוב את העובדה שהחישוק נדרש לשמש כצלע קירור עבור מערכת הבלימה.

צורות גיאומטריות מגוונות - חישוקי האלומיניום ניתן לייצר במגוון תהליכי ייצור ולכן ניתן לייצר מגוון אדיר של צורות גיאומטריות.

מחזור - אלומיניום ניתן למחזור באופן מלא.

חסרונות
יקר - עלות החומר גלם היא יקרה (בהשוואה לפלדה), וגם תהליך הייצור הוא יקר (בהשוואה לפלדה).

תהליכי ייצור של חישוקי אלומיניום
תהליכיי היצור של חישוקי אלומינים הם מגוונים מאוד, וחלקם עושים שימוש בתהליכים מתקדמים.
תהליך הייצור זה הסיבה העיקרית להבדל בין חישוקים שהם קלים חזקים ויקרים, לבין חישוקים פשוטים וזולים.

יציקה (Gravity Casting / Low pressure castin) - תהליך זה הוא התהליך הפשוט ביותר ליצירת חישוקי אלוימניום, והחישוק המתקבל הוא בעל התכונות הגרועות ביותר.
בתהליך זה בד"כ מייצרים את החישוקים הזולים.
התהליך כולל התכה של נתך אלומיניום מסויים, לאחר מכן את האלומיניום המותך מוזגים לתבניות שהם בצורת החישוק.
לאחר שהאלומיניום מתמצק בתבנית, החישוק עובר מספר תהליכים סופיים כגון: ליטוש, קידוח, ציפוי, עד לקבלת המוצר הסופי.

חישול (Flow Forming /HLT) - בתהליך זה מיוצרים החישוקים הקלים והחזקים שהם מן הסתם יקרים יותר.
תהליך זה מתחיל כאשר גוש אלומיניום מנתך מסויים בגודל מעט גדול יותר ממימדי החישוק הסופי, הגוש (Billet) מחומם ועובר דרך מערגלות ומכונות עיבוד שמשנות את צורתו לצורת החישוק.
לאחר מכן החישוק מותקן על מכונה מסתובבת כאשר מערגלות משני צידיו מעצבות את החישוק למימדיו הסופיים ע"י עיבוד פלסטי (דבר שמעלה את החוזק של החישוק).
לאחר מכן החישוק עובר טיפולים תרמיים להקניית תכונות רצויות.
כל תהליכים הללו מקנים לחישוק חוזק גבוהה, תוך כדי שימוש במעט חומר ולכן מקבלים חישוקים שם גם חזקים וגם קלים.

עיבוד שבבי -בתהליך זה מיצרים חישוקים שהם בד"כ בעלי מראה ייחודי.
בחו"ל קיימים סדנאות רבות שמייצרות חישוק בדיוק לפי מידות ועיצוב הלקוח.
התהליך הוא יקר, ובסופו של דבר מתקבל חישוק מרשים אך לא בעל תכונות חוזק ומשקל נמוך כמו החישוקים שמיוצרים בשיטת Flow Forming.


דוגמאות לנתכים נפוצים אשר משמשים לייצור חישוקי אלומיניום:

  • A356.2 T6 – Sand cast
    (93% Al, 7.5% Si, 0.45% Mg, 0.2% Fe, 0.20% Ti, 0.10% Mn)
  • LM25 – Gravity die casting
    (91.5% Al, 7% Si, 0.35% Fe, 0.6% Mg, 0.30% Mn, 0.20% Ti)
  • LM9 – Low Pressure die casting
    (87.5% Al, 11% Si, 0.45% Fe, 0.45% Mg, 0.30% Mn, 0.20% Ti)


נתכי מגנזיום (Magnesium Alloy)

חישוקי מגנזיום נמצאים בשימוש בהיקף מצומצם מאוד, באופן אקסקולוסיבי בתחום הספורט המוטורי: באופנועי ספורט בודדים, אופנועי מרוץ MotoGP, ברכבי פורמולה.

הסיבה שמשתמשים בחישוקי מגנזיום בספורט המוטורי היא לטובת חסכון במשקל, וזה בעצם היתרון היחידי שיש למגנזיום.
צפיפות של מגנזיום קטנה ב36% לעומת צפיפות של אלומיניום, וכמו כן חישוקי מגנזיום קל יותר מחישוקי אלומיניום.

קיימים רכבים בודדים שנועדו לשוק הפרטי ולא לתחום הספורט מוטורי, שבהם אכן מורכבים חישוקי מגנזיום.
דוגמא: שברולט קורבט C5 שנת 1999. עבור רכב זה חישוקי המגנזיום היו תוספת אופציונלית, ועלו בתקופה ההיא 3000$ שזה המון.

Corvette C5 1999

יתרונות
משקל עצמי נמוך.
חוזק לצפיפות - בגלל שהצפיפות של מגנזיום היא נמוכה מאוד ביחס למשפחת המתכות, החוזק שלו ביחס לצפיפות הוא גבוהה.

חסרונות
דליק - מגנזיום הוא חומר דליק, ולא ניתן לכבות את הדליקה בעזרת מים, מכיוון שמים רק מעצימים את התגובה, ולכן נדרש מטף אבקתי מיוחד לכיבוי דליקה של מגנזיום.

קורוזיה – מגנזיום עובר תהליך של התחמצנות, הלחות שבאוויר משפיעה מאוד על המגנזיום ומזרזת תהליכי חימצון. נזקי הקורוזיה הם גימום והופעת מכתשים וחורים, שינוי צבע לאפור מט ולפעמים מופיעים כתמים ירוקים.
רגיש לקרינת UV.

פריך - מגנזיום פריך יותר מפלדה ומאלומניום ולכן פחות בטיחותי, במקרה של כשל שעלול להיות פתאומי ולא הדרגתי (שבר לעומת עיקום).

תהליכי ייצור של חישוקי מגנזיום
חישוקי מגנזיום מיוצרים בתהליך ייצור של יציקה בלבד (יציקת חול), מכיוון שהמגנזיום הוא חומר גלם מאוד ריאקטיבי.

דוגמאות לנתכים נפוצים אשר משמשים לייצור חישוקי מגנזיום

  • ZK60
    (94% Mg, 6% Zn, 0.5% Zr )
  • AZ91C-T4
    (90.8% Mg, 8.25% Al, 0.63% Zn)



חומרים מרוכבים - סיבי פחמן (Carbon Fiber Reinforced Polymer)


חישוקי חומרים מרוכבים נמצאים בשימוש מצומצם מאוד אפילו בתחום הספורט המוטורי.
בעתיד כנראה שנראה עלייה בשימוש בחישוקים מרוכבים, שכן תהליכי הייצור משתכללים (הדפסה תלת מימדית של סיבי פחמן כבר נראית באופק) והיתרונות הם רבים בעיקר לתחום הספורט המוטורי.
היתרון המובהק של חישוקי סיבי פחמן הוא שילוב מעולה של משקל עצמי נמוך וחוזק גבוהה.
החסרונות הם: מחיר גבוה, ותהליך ייצור מאוד איטי (מכיוון שהוא דורש עבודה ידנית).

אחד החלוצים בתחום החישוקים המרוכבים הוא כריסטיהן ואן קוניגסג, שהוא הבעלים של מפעל רכבי העל Koenigsegg.
רכב הקוניגסג שנקרא One:1 הוא רכב "מגה-על" מכיוון שהוא בעל יחס הספק-משקל של 1:1 , כלומר משקל הרכב הוא 1360 ק"ג , והספק המנוע שלו הוא 1360 כ"ס, נתון מדהים !
רכב זה מכיל טכנולוגיות מתקדמות ביותר כגון מרכב ושלדה עשויה מסיבי פחמן, טורבו בעל גיאומטריה משתנה, וגם חישוקים העשויים מסיבי פחמן.

Koenigsegg Agira One:1

להלן קישור לסרטון מעניין בנושא תהליך הייצור של החישוקים המרוכבים עבור רכב ה"מגה-על" קוניגסג One:1.





מקורות
  • Automotive Engineering - Lightweight, Functional, and Novel Materials
  • Vehicle Dynamics Theory and Applications (Reza N. Jazar)
  • Tyre and Vehicle Dynamics (Hans B Pacejka)
  • Automotive Engineering Powertrain, Chassis System and Vehicle Body
  • Vehicle Dynamics (university of applied sciences)
  • Failure analysis of Steel Wheel by using finite Element Method
  • Automotive Handbook (Bosch)

מחשבון תמסורת רכב

קישור לעמוד המחשבון

הסבר כללי

המחשבון הוא בעצם תכנית מחשב שמקבלת מידע (input) אשר מוזן ע"י המשתמש, ומפיקה (output) מידע אשר מחושב ע"י התכנית, בדיוק לפי הנוסחאות המוצגות.
המשתמש נדרש להזין נתונים טכניים עבור רכב ספציפי, נתונים כגון: הספק מנוע+סל"ד, נצילות מערכת תמסורת, יחסי העברה, מידת גלגלים.
את הנתונים הטכניים עבור הרכב, ניתן למצוא ע"י חיפוש באינטרנט.

לאחר הזנת הנתונים ולחיצה על כפתור Calculate מתבצעים החישובים, ומתקבל פלט.
הפלט כולל מידע עבור: יחס תמסורת כללי, נצילות כללית של תמסורת, הספק בגלגלים, קוטר חיצוני של הגלגלים, מהירות קווית(משיקית) של הגלגלים, מומנט בגלגלים, כח הנעה.
המידע הנפלט מספק אינדקציה כגון:

  • מהירות הרכב בסל"ד מנוע מסויים, עבור כל קומבינציה של שילוב הילוכים
  • מהירות סופית של הרכב (בהזנחת השפעת רוח, ובהנחה שהרכב נע במישור אופקי לחלוטין)
  • סטיית (זיוף) הסקאלה כאשר מבצעים שינוי בגודל גלגלים
  • סה"כ המומנט שמתקבל בכל הגלגלים המניעים את הרכב
  • כח הנעה שהרכב מסוגל לייצר

בחירת נתוני רכב קיים מרשימה

קיימים מספר מצומצם של דגמי רכב, אשור הנתונים הטכניים שלהם הוזנו מבעוד מועד, ושמורים במערכת.
ניתן לבחור רכב מסויים מתוך הרשימה, ולאחר מכן לבחור את קומבינציית ההילוכים המשולבים, ולאחר מכן ללחוץ על כפתור Calculate.

במידה ומישהו מעוניין להוסיף רכב לרשימה, ניתן לשלוח אליי אי-מייל המכיל את כל הנתונים הרלוונטים ואני אדאג להוסיף את הרכב לרשימה.

הסבר עבור תאי הזנת נתונים

הספק מנוע (Engine Power)

בתא זה יש להזין את הספק המנוע, ביחידות קילו-וואט [kW], ולהזין את הסל"ד הרלוונטי שבו ההספק הנ"ל מופק.
במפרט טכני של רכב תמיד מופיע הנתון שעוסק בהספק המירבי של המנוע, ובאיזה סל"ד הוא מופק.

אם קיים גרף של סל"ד כתלות בהספק מנוע, ניתן לשלוף את המידע מהגרף, להזין את הנתונים,

סל"ד (Engine RPM)

בתא זה יש להזין את הסל"ד הרלוונטי שעבורו מופק ההספק שהוזן בתא השמאלי.

נצילות תמסורת (Gear Efficiency)

בתא זה יש להזין את נצילות התמסורת ברכב (תיבת הילוכים), באחוזים.
נצילות התמסורת משמעותה כמה אחוז מתוך ההספק שמועבר דרך התמסורת מנותב להנעת הרכב, וכמה ממנו מתבזבז לאנרגיית חום.

תמסורת ("גיר" Gear) מורכבת ממערכת של גלגלי שיניים, הטבולים בשמן, כאשר גלגלי שיניים נעים נוצר חום כתוצאה ממאמצי גזירה שנוצרים בשמן (התנגדות ויסקוזית) וכתוצאה מהחיכוך בין השיניים.
נצילות התמסורת תלויה בעיקר בסוג תיבת ההילוכים - תיבת הילוכים ידנית היא תיבה בעל נצילות גבוהה מאוד, לעומת תיבת הילוכים אוטומטית שהיא בעלת נצילות נמוכה יותר.

את הנתון המדויק עבור רכב ספציפי קשה למצוא באינטרנט, וספק גדול אם יצרן הרכב בכלל פרסם אותו אי פעם, ולכן לצורך קירוב טוב, ניתן להשתמש בערכים הבאים:
נצילות תמסורת אוטומטית: 85%-90%
נצילות תמסורת ידנית: 96%-98%

נצילות טרנספר (Transfer Efficiency)

בתא זה יש להזין את נצילות הטרנספר, באחוזים.
תא זה רלוונטי רק כאשר מדובר ברכב 4x4, במידה ולא מדובר ברכב 4x4 אז לרכב אין בכלל טרנספר, ולכן יש להזין 100%.

נצילות הטרנספר משמעותה כמה אחוז מתוך ההספק שמועבר דרך הטרנספר מנותב להנעת הרכב, וכמה ממנו מתבזבז לאנרגיית חום.
הטרנספר זה מערכת של גלגלי שיניים, שמאפשרים מעבר בין הנעת 2X4 לבין הנעת 4X4, בנוסף חלק מהרכבים הטרנספר גם מאפשר הילוך כח ("LOW")
מכיוון שהמערכת מכיל יחסית מעט גלגלי שיניים, הנצילות היא מאוד גבוהה.
(בגלגלי שיניים החיכוך בין השיניים הוא חיכוך גלגולי, כלומר השיניים מתגלגלות אחת על השניה מבלי להחליק, ולכן מעט מאוד חום נוצר בתהליך והנצילות היא גבוהה)

את הנתון המדויק עבור רכב ספציפי קשה למצוא באינטרנט, וספק גדול אם יצרן הרכב בכלל פרסם אותו אי פעם, ולכן לצורך קירוב טוב ניתן להשתמש בערך הבא:
נצילות טרספר: 99%

נצילות סרן (Axle Efficiency)

בתא זה יש להזין את נצילות הסרן/נצילות דיפרנציאל, באחוזים.
נצילות הסרן אם מדובר ברכב 4x4, או נצילות דיפרנציאל אם מדובר ברכב 2x4.
נצילות סרן/דיפרנציאל משמעותה כמה אחוז מתוך ההספק שמועבר דרך הסרן/דיפרנציאל מנותב להנעת הרכב, וכמה ממנו מתבזבז לאנרגיית חום.

את הנתון המדויק עבור רכב ספציפי קשה למצוא באינטרנט, וספק גדול אם יצרן הרכב בכלל פרסם אותו אי פעם.
עבור קירוב טוב, ניתן להשתמש בערכים הבאים:
נצילות דיפרנציאל: 90%-94%

יחס תמסורת - הילוך ראשון (1st Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך הראשון משולב בתיבת ההילוכים.

יחס התמסורת בד"כ נרשם בצורה כזו: 1:4, כלומר 1 חלקי 4 וזה שווה, 0.25 , ולכן יש להזין 0.25.
הכוונה היא שעל כל סיבוב אחד של גלגל השיניים של ההילוך הראשון, גלגל שיניים המניע (המנוע) משלים 4 סיבובים.
מדובר ביחס הפחתה (Reduction Ratio), ומטרתו היא להפיק מומנט גבוהה יותר על חשבון הפחתת מהירות סיבוב.

בד"כ ההילוך הראשון הוא ההילוך "החזק" ביותר ברכב מבחינת מומנט בגלגלים, ולכן הוא גם ההילוך האיטי ביותר מבחינת מהירות.
קיימים רכבים שבהם דווקא ההילוך האחורי הוא ההילוך "החזק" ביותר.

יחס תמסורת - הילוך שני (2nd Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך השני משולב בתיבת ההילוכים.

יחס תמסורת - הילוך שלישי (3rd Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך השלישי משולב בתיבת ההילוכים.

יחס תמסורת - הילוך רביעי (4th Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך הרביעי משולב בתיבת ההילוכים.

יחס התמסורת בהילוך הרביעי הוא בד"כ 1:1 או קרוב מאוד לערך זה.
ולכן מקובל שכאשר מודדים הספק מנוע של רכב בעזרת דיינו (Dyno), הרכב משולב בהילוך רביעי, על מנת לנטרל את השפעת יחס התמסורת של הגיר במטרה למדוד את הספק המנוע.
נציין כי עדיין קיים יחס תמסורת של הפחתה, אשר קיים בסרן/דיפרנציאל, ולכן אפילו בהילוך זה, הסל"ד שפועל המנוע הוא לא הסל"ד של הגלגלים.

יחס תמסורת - הילוך חמישי (5th Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך החמישי משולב בתיבת ההילוכים.

בד"כ יחס תמסורת בהילוך החמישי הוא בקירוב 1:0.85 , כלומר יחס הגברה (לעומת יחס הפחתה בהילוכים הקודמים).
המשמעות היא שהסל"ד של הגלגלים הוא גבוהה, בעוד המומנט בגלגלים הוא קטן.
לכן ההילוך החמישי נקרא הילוך Over-Drive, מכיוון שזה הילוך בעל יחס הגברה.

יחס תמסורת - הילוך שישי (6th Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך השישי משולב בתיבת ההילוכים.

אם מדובר ברכב בעל 5 הילוכים בלבד, אז יש להשאיר את התא ריק (ערך 0).

יחס תמסורת - הילוך אחורי (Reverse Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל, כאשר ההילוך האחורי משולב בתיבת ההילוכים.

יחס התמסורת של הילוך אחורי הוא תמיד יחס הפחתה, והוא בד"כ קרוב ליחס ההפחתה של ההילוך הראשון, ולעיתים אף גבוהה ממנו.
ההילוך האחורי מיועד למהירויות נמוכות מאוד, ולכן יחס התמסורת שלו בהתאם.

עוד נספר כי בתיבת הילוכים ידנית, כאשר ההילוך האחורי משולב, ונוסעים אחורנית ניתן לשמוע בד"כ צליל אופייני. הצליל הנ"ל נובע מכך שהגלגל שיניים של ההילוך האחורי הוא גלגל בעל שיניים ישרות (Spur Gear), וזאת הסיבה לרעש האופייני.

יחס תמסורת - טרנספר (Transfer HIGH Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל כאשר הטרנספר משולב בהילוך HIGH , ולכן יש להזין 1:1 כלומר 1.
עבור רכבים שהם לא רכבי 4x4, הטרנפר לא קיים, ולכן גם עבורם יש להזין 1.

יחס תמסורת - טרנספר (Transfer LOW Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת המתקבל כאשר הטרנספר משולב בהילוך LOW (הילוך כח).
התא רלוונטי רק עבור רכבי 4x4.

הילוך הכח נועד להוסיף יחס תמסורת הפחתה נוסף, על מנת להפיק מומנט גדול מאוד בגלגלים בסל"ד נמוך.
מומנט גדול בסל"ד נמוך נדרש כאשר מעוניינים לגרור משא כבד, לטפס שיפוע חד, לטפס מכשולים (סלעים), נסיעה בשלג, נסיעה בחול טובעני (חול ים / חולות נודדים).

יחס תמסורת סופי / יחס תמסורת סרן / יחס תמסורת דיפרנציאל (Axle/Diffrential/Final Drive Gear Ratio)

בתא זה יש להזין את יחס התמסורת הסופי - יחס תמסורת של הסרן/דיפרנציאל.

הדיפנציאל בנוי כך שבתוכו קיימים גלגלים שיניים היפואידים, כאשר הגלגל המניע (פיניון) הוא גלגל שיניים קטן, והוא מסובב גלגל שיניים גדול בצורת טבעת (קורונה) ולכן גם בדיפרנציאל/סרן מתקבל יחס הפחתה.

מידות גלגל (Wheel dimensions)

בתא זה יש להזין את המידות של גלגל הרכב, בשיטה המטרית (Metric).
מידות הגלגל כתובות על הדופן החיצונית של הצמיג.

בחירת ההילוך המשולב בתיבת ההילוכים (Select Transmission Gear)

יש לבחור את ההילוך המשולב בתיבת ההילוכים שעבורו מעוניינים לקבל את המידע.

בחירת ההילוך המשולב בתיבת העברה (טרנספר) (Select Transfer Gear)

יש לבחור את ההילוך המשולב בתיבת העברה שעבורו מעוניינים לקבל את המידע.
במידה ומדובר ברכב 2x4, יש לבחור HIGH בלבד.

לחיצה על כפתור Calculate תדפיס את התוצאות למסך.

שמן מנוע

מבוא

Engine Oil top up

שמן מנוע הוא הרבה מעבר לחומר סיכה אד-הוק עבור המנוע.
באנלוגיה לגוף האדם – השמן עבור המנוע הוא כמו הדם שזורם בגופינו.
מנוע אינו יכול לעבוד ללא שמן, ובדומה לדם שמסיע את החמצן לתאים ומבצע עוד מגוון של פעולות, השמן זורם בחלל המנוע ומאפשר סיכה של הרכיבים (מונע מגע ישיר של מתכת-מתכת) ומבצע פעולות חיוניות נוספות להמשך עבודה תקין של המנוע.

מטרות שמן מנוע

מלבד שימון המערכת לצורך הקטנת אובדני אנרגיה, הקטנת חום ובלאי, תפקידי השמן הנוספים הינם:

סילוק חום (קירור) - בערך כ60% מחום המנוע מסולק על ידי השמן.
השמן במנוע עובד קשה בטווח רחב של טמפרטורות ובתנאי סביבה קשים, והוא נדרש לבצע את תפקידו לאורך כל משרעת הטמפרטורות – גם כאשר המנוע קר וטמפ’ הסביבה היא מתחת לאפס, וגם כאשר המנוע נמצא בטמפ’ עבודה, והשמן נמצא בטמפ’ באזור ה 100~ מעלות.
(באזורים מסוימים במנוע הטמפ’ יכולה להגיע גם ל400 מעלות, ולכן כאשר מדברים על טמפרטורות בתוך המנוע, ישנה חשיבות רבה למיקום)


ניקיון המנוע - השמן מבצע מגוון פעולות על מנת לשמור על ניקיון המנוע.
הלכלוך שנוצר במנוע כולל: תוצרי התחמצנות והתפרקות, תוצרי קורוזיה, חלקיקי בלאי, תוצרי שריפה, אבק, וחול.
בזמן שירות השמן, חלק מהלכלוך נלכד בפילטר שמן והשאר מפונה החוצה בעת ריקון שמן כאשר מחליפים לשמן חדש.
השמן כולל חומרים פעילי שטח כדוגמת “דטרגנטים” שתפקידם לשחרר משקעים שנדבקו לחלקי המנוע.
המשקעים נוצרים כתוצאה מהטמפ’ הגבוהה ותהליכי השריפה במנוע.
לאחר שהדטרגנטים משחררים את המשקעים מגיע תורם של “הדיספרסנטים” שגם הם קיימים בשמן. הדיספרסנטים תפקידם להרחיף את הלכלוך ולמנוע ממנו להידבק שוב או להצטבר לגושים גדולים דבר שיוביל לסתימות ולנזקים.


מניעת קורוזיה - השמן מצפה את חלקי המנוע המתכתיים ומונע מהם מגע עם הגורמים הקורוזיביים – חמצן,מים וחומצות.
גם לאחר כיבוי המנוע, השמן ממשיך להגן על חלקי המנוע בפני קורוזיה.


משפר אטימה - שכבת השמן אוטמת את החלל בין הצילינדר לבוכנה, ומונעת מגזי פליטה לברוח לחלל המנוע.

צמיגות שמן מנוע

צמיגות היא התכונה החשובה ביותר בשמן מנוע.
צמיגות (viscosity) היא תכונה של נוזל שמתארת את התנגדותו לזרימה, או הגדרה חלופית – כושר הזרימה של הנוזל.

כאשר מהנדסי המנוע תכננו את המנוע, הם הקדישו מחשבה יתרה לגבי צמיגות השמן שזורם במנוע, לצמיגות יש השפעה אדירה על פעולת המנוע החל ממשאבת השמן, לחץ השמן במנוע, מרימי שסתומים, מעברי שמן, טמפרטורה (חום שנוצר) ועוד הרבה פרמטרים חשובים שאליהם קשורה צמיגות השמן.
ולכן בנושא צמיגות הדבר הכי טוב שניתן לעשות זה להיצמד להוראות יצרן הרכב, ולבדוק בספר הרכב בדיוק איזה צמיגות שמן נדרשת עבור המנוע הספציפי הקיים ברכב.
לעתים בספר הרכב יופיעו מספר סוגים של דרגת צמיגות שמן שמתאימה עבור אותו מנוע, והמשתמש רשאי לבחור איזה שמן לרכוש (שיקולים של זמינות ומחיר).
במקרה כזה ככלל אצבע רצוי לבחור בשמן בעל דרגת צמיגות נמוכה ובכך לתרום לתצרוכת דלק נמוכה יותר.
שימוש בשמן בעל צמיגות שמן לא נכונה תגרום לנזק למנוע.

דרגת צמיגות שמן

על גבי אריזות שמני המנוע כתובים בענק המספרים:
15W-40
10W-40
5W-40
5W-30
5W-20

אני ציינתי את הנפוצים ביותר, אבל קיימים עוד מגוון דרגות צמיגות שונות.
המספרים האלו נקראים “דרגת צמיגות” ויש להם משמעות מבחינת צמיגות השמן.
כפי שהם נקראים “דרגה”, המספרים הם רק דרגה ולא ערכי הצמיגות עצמם, ולמעשה אין לערך המספר עצמו שום קשר לערך הצמיגות.

המספר שכתוב משמאל כמו למשל 10W מתייחס לדרגת השמן בטמפ’ נמוכה – מתחת לאפס.
האות W מסמלת Winter , מדובר בסימול סימבולי עבור הדרגה הקרה ואין קשר ישיר לעונות השנה חורף, קיץ, סתיו, אביב.
המספר מימין כמו למשל 40 מסמל את דרגת צמיגות השמן בטמפ’ 100 מעלות צלזיוס – לא בגלל שהשמן נמצא בטמפ’ קבועה או אידאלית של 100 מעלות אלא בגלל שככה התקן מגדיר את דרגת צמיגות.
את ערכי הצמיגות עבור כל דרגה ניתן למצוא בכל טבלה סטנדרטית עבור תקני שמן מנוע, התקן עצמו הוא תקן (J300) של הSAE (איגוד מהנדסי הרכב הבינלאומי), והוא תקף עבור כל שמן מנוע.

SAE J300 בעבר היו משתמשים בשמנים חד-דרגיים לדוגמא שמן 40 או שמן 60, ולא היו שמנים רב-דרגיים כפי שקיימים היום. שמנים מסוג חד-דרגי אינם נותנים מענה לשמירה על המנוע במשרעה רחבה של טמפרטורות והם נותנים מענה רק עבור טווח טמפרטורה קטן.
בנוסף שמנים חד-דרגיים לא מסוגלים לעמוד בתקנים המחמירים של זיהום אוויר או בדרישה לצריכת דלק נמוכה ככל הניתן.
עם התפתחות תעשיית הרכב והשמנים, ובעקבות פתרון בעיות שהגיעו מהשטח, ודרישה של יצרני המנועים לשמנים שיטיבו עם פעולת המנוע נכנסו לשוק השמנים הרב דרגיים ואלו השמנים שנמכרים היום עבור יישומים אוטמוטיביים.
שמן רב דרגי מאפשר לשמן לבצע את עבודתו בטווח רחב מאוד של טמפרטורות, החל מטמפרטורות נמוכות של 35- מעלות ועד לטמפ’ גבוהות של 100, 150 מעלות ויותר וכל זאת בעזרת סוג שמן אחד.
השמנים הרב-דרגיים מכילים תוספים שנקראים “משפרי מדד צמיגות”, ואלו תוספים פולימרים שמאפשרים את הטווח טמפ’ הרחב של פעולת השמן.
כיום המגמה העולמית בתעשיית הרכב היא מעבר לשמנים בעלי צמיגות נמוכה לטובת חסכון בדלק, דוגמת לשמנים חסכוניים הם שמנים בדרגת צמיגות 5W-30 או 5W-20 או 0W-20.

הרכב שמן מנוע

שמן מנוע מורכב מ: שמן בסיסי + חבילת תוספים + משפרי מדד צמיגות.

שמן בסיסי - מהווה 80% – 99% מהשמן המוגמר.
זה השמן שמגיע מתזקיקי נפט (יש יוצא מן הכלל – שמן סינטטי) והוא מהווה את הבסיס לשמן המנוע.
ניתן לכתוב מאמר שלם בנושא זה, מכיוון שהשמן הבסיסי מחולק לקבוצות, כאשר השוני בין קבוצה לקבוצה הוא בתהליך הזיקוק וזה ומשפיע על טיב השמן, ועל המחיר.
שמן בסיס מקבוצות 1,2 נקרא שמן מינרלי, שמן מקבוצה 3 לעתים נקרא “חצי-סינטטי" או Syntetic Blend , ושמן מקבוצה 4 נקרא שמן סינטטי – והוא נחשב לשמן בסיס הטוב ביותר, ומספק את הביצועים הטובים ביותר במבחני מנוע, כמובן שהוא גם היקר ביותר.
כיום גם שמנים מקבוצה 3 נחשבים לשמנים טובים מאוד, ובעזרת חבילת תוספים טובה שמן בסיס מקבוצה 3 מסוגל לעמוד בתקנים המחמירים ביותר.

חבילת תוספים - מהווה 1% – 20% מהשמן המוגמר.
אל תוך שמן הבסיס מוסיפים מגוון של תוספים על מנת לשפר את תכונות השמן ולהתאים אותם בדיוק לתנאים הנדרשים במנוע.
חבילת התוספים היא המרכיב העיקרי שמבדיל בין שמן שעומד בתקנים המחמירים ביותר לבין שמן שעומד בתקנים הסטנדרטיים בלבד.
חבילת התוספים כוללת: נוגדי חמצון, חומרי הרחפה (דיספרסנטים),חומרי ניקוי (דטרגנטים), מורידי נקודת נזילות,מונעי הקצפה,מונעי בלאי,משפרי חיכוך, תוספים ללחץ מוגבר.
קיימות רק מספר מועט של חברות שמייצרות תוספים עבור שמני מנוע, דוגמאות לחברות כאלו הם Lubrizol, וחברת Infineum , כאשר החברות הללו מחזיקות מרכזי מחקר ופיתוח ותעשייה שלמה של בדיקות ומבחני שמנים.

משפרי מדד צמיגות – אחראים לכך שהשמן יהיה שמן רב-דרגי, ויוכל לעבוד במשרע רחב של טמפרטורות.
משפרי מדד צמיגות (ממ”צ) הם פולימרים שפועלים במנגנון הבא:
בטמפ’ נמוכה הם מסתלסלים לצורה כדורית, ולכן אינם מפריע לזרימת השמן.
בטמפ’ גבוהה הם מתפשטים, מתמוססים בשמן, ומעכבים את זרימת השמן, ובכך מעלים את צמיגותו.

הרכב שמן מנוע

הדבר החשוב בבחירת שמן הוא בדיקה של התקנים שבהם השמן עומד.
על גבי אריזת השמן כתובים התקנים שהשמן עומד בהם.
תקנים אלו נקבעים על ידי איגוד API ,ואיגוד ACEA
API = American Petroleum Institute
ACEA = European Automobile Manufacturer’s Association

קיימים תקנים נוספים שנקבעים על ידי יצרני המנועים – דוגמא:
GM, Volkswagen, Volvo, Porsche, Daimler, BMW

כל תקן כולל בתוכו מספר שונה של מבחני מנוע, ובדיקות מעבדה, וקיים הבדל בין הדרישות של כל תקן.
ישנם תקנים מחמירים יותר ותקנים מחמירים פחות, לא נוכל בסקופ זה להיכנס לתוך המשמעויות של כל תקן ותקן אבל ניתן להיכנס לאתר של Lubrizol , ולמצוא באתר כלי השוואתי מעולה בין התקנים השונים עבור שמני מנוע,
ולהתרשם מההבדלים בין התקנים, ולגלות מי מהם מחמיר יותר ומי פחות, ומה ההבדלים.

השוואה בין תקני שמן מנוע

דיאגרמות עכביש
השוואה בין תקני השמנים מתבצעת ע"פ דיאגרמת עכביש.
על מנת לקבל מושג ואינדיקציה בנושא התקנים שמן מנוע, ניתן להתרשם מהדיאגרמות העכביש עבור כל תקן.
בקישור הזה ניתן למצוא דיאגרמות “עכביש” עבור רוב תקני שמני מנוע הקיימים ולהתרשם מההבדלים בין התקנים השונים.


כיצד לקרוא דיאגרמות עכביש
ככל שהתקן תופס שטח גדול יותר בדיאגרמת העכביש, כך השמן טוב יותר.
כל צלע בדיאגרמת העכביש מסמלת את הדירוג שהשמן קיבל בקטגוריה ספציפית.
הקטגוריות הם:
•עובי משקעים (Soot Thickening) – מדד ליכולת השמן להרחיף משקעים.
•בלאי (Wear)- מדד ליכולת השמן למנוע בלאי בחלקי המנוע
•בוצה (Sludge) – מדד להיווצרות בוצה (משקעים כבדים) בשמן
•משקעים ע”ג הבוכנה (Piston Deposits) -מדד ליכולת השמן למנוע הצטברות משקעים (לקה) באזורים החמים ע”ג הבוכנה.
•חמצון (Oxidative thickening) -מדד ליכולת השמן להתמודד עם חמצון.
•חסכון בדלק (Fuel Economy) - מדד ליכולת השמן לתרום לצימצום צריכת הדלק.
•תאימות עם מערכות להקטנת פליטות מזהמים (After treatment compitabilty)- מדד לתאימות השמן עם מערכות להפחתת פליטות כגון ממיר קטליטי, מסנן חלקיקים.
רכיבים אלו רגישים לאפר, ולכן ככל שכמות האפר בשמן קטנה יותר כך התאימות שלו טובה יותר.

נציין כי שמן מנוע נמדד ע"פ הביצועים שלו, ולא לפי הרכבו הכימי, המשמעות היא שכל יצרן שמן יכול להנדס מתכון שמן משלו (נקרא פורמלציה) ובמידה והשמן עובר את המבחנים בהצלחה אז הוא יכול לשמש כשמן מנוע תקני.
ולמעשה מבחני השמן הם הגורם שמכריע את הכף בהבחנה בין שמן מעולה לבין שמן גרוע.
להנדס פורמלציית שמן שתעבור את המבחנים המחמירים ביותר זה תהליך מורכב,
ולמעשה התהליך מורכב עד כדי כך שקיימים בעולם רק יצרנים בודדים של “חבילות תוספים”, שהתוספים שלהם מאפשרים לשמן לעמוד בתקנים המחמירים ביותר.
הסיבה לכך היא שזה דורש ידע אדיר בתחום הכימיה, שנים של ניסיון ותקציבי ענק על מנת לרקוח פורמלציית שמן איכותית.

סיכום

לסוג השמן המנוע יש השפעה רבה על תחזוקת מנוע הרכב, ואפילו על צריכת הדלק.
מנוע שבמהלך שירותו הקפידו על תחזוקה במרווח טיפולים נכון, ושימוש בשמן הולם ואיכותי יאריך חיים, ויתפקד טוב יותר במהלך שירותו.
לכן כאשר מחליפים שמן בטיפול מומלץ לרכוש שמן מחברה מוכרת, בדרגת צמיגות המתאימה לפי הגדרת יצרן המנוע, ובתקנים המחמירים יותר.
ההבדל במחיר בין שמן מעולה מאיכות גבוהה לשמן באיכות ירודה הוא לרוב לא גדול, לעומת זאת ההבדל עבור המנוע הוא גדול, ולכן מומלץ לרכוש שמנים מאיכות גבוהה ולא לחסוך ולרכוש שמנים מאיכות ירודה, בתקנים נמוכים, מחברה לא מוכרת – שהם מן הסתם זולים.

מקורות

קורס שמנים דלקים ותוספים.
מר סת סומר – ICT LABS – אי סי טי מעבדות שמנים
ד”ר ערן רכס - Fuel,Lubricants and Additives Technologies

הספק מנוע

מה זה הספק?

הספק (Power) זה מושג פיזיקלי שמתאר את כמות העבודה המשוקעת (או מתקבלת) פר יחידת זמן.
היחידות של הספק נקראת וואט (Watt) (ע"ש James Watt).
היחידה וואט היא סימון של היחידה [joule/sec] כלומר ג’ול חלקי שניה – שזה יחידת אנרגיה חלקי יחידת זמן.
הספק מוגדר על פי הנוסחא:
הספק מתאר את כמות העבודה שהתבצעה בפרק זמן מסוים.
ככל שהעבודה גדולה יותר והזמן קצר יותר, כך ההספק גדול יותר.
כלומר אם אנחנו מעוניינים במכונה עתירת הספק, נדרוש שהמכונה תייצר עבודה רבה בזמן קצר. דוגמא למכונה כזו היא מנוע בעירה פנימית.
מנוע בעירה פנימית זה מכונה שממירה אנרגיה כימית (אנרגיה שאגורה בדלק) לאנרגיה של חום ובכך גורמת לסיבוב של ציר ולביצוע עבודה.
הספק מנוע בא לידי ביטוי בכך שהמנוע מסובב ציר (גל) שמחובר לגלגל תנופה (Flywheel) בקצב סיבוב מהיר ובמומנט רב.
קצב הסיבוב נמדד ביחידות של סיבובים לדקה (סל”ד) (יותר מדוייק - מספר מחזורים לדקה), והמומנט נמדד ביחידות של ניוטון*מטר.
סיבוב ציר המנוע זה העבודה, ופרק הזמן מתבטא בסל"ד.

כיצד יצרני מנועים מודדים הספק?

בד"כ יצרן הרכב מפרסם את נתוני המנוע במפרט הטכני של הרכב.
הנתונים נרשמים בצורה כזו:

המשמעות היא שהמנוע המותקן ברכב הנ"ל מסוגל לייצר הספק מרבי בסך 284 כוחות-סוס כאשר המנוע פועל ב 6350 סל”ד.
כאן המקום להדגיש עניין חשוב בנוגע לנתון הזה:
ערך ההספק מתייחס להספק שנמדד בקרנק (Crankshaft) – ציר המנוע, ולא להספק שנמדד בגלגלים.
ההספק שמייצר המנוע הוא גבוהה יותר מאשר ההספק שמגיע לגלגלים מכיוון שבאופן העברת הכח בין המנוע לגלגלים קיימים איבודים מכניים.
איבודים מכניים קיימים במערכות כגון:

Efficiency Table

ולכן ההספק המוצהר על ידי יצרן הרכב, מתייחס להספק המנוע ולא להספק בגלגלים, שזה ההספק שבפועל גורם לשינוע הרכב.
פרסום נתוני ההספק המתייחסים לציר המנוע ולא לגלגלים הוא לא מתוך כוונה לנפח ערכים, אלא מכיוון שזה הסטנדרט המקובל בתעשיית הרכב, וזה מהווה מדד השוואתי טוב לביצועי מנוע עם מינימום משתנים בדרך.
מדידת הספק מנוע בציר המנוע (Cranckshaft) זה מבחן ששמור ליצרני הרכב מכיוון שהוא דורש מעבדה משוכללת ומיכשור מאוד יקר.
היצרנים אינם מפרסמים מידע לגבי אופן ביצוע המבחן, אבל על מנת לקבל את אישור ה SAE להצהרת ההספק הם נדרשים לעמוד בתקנים שהוגדרו על ידי הSAE במסמך SAE J1349 .
המסמך מתייחס למנועים אטמוספריים בלבד, ומגדיר את התנאים שבהם המבחן צריך להתבצע על מנת לוודא שאכן ההספק המוצהר הוא ההספק נטו שיפיק המנוע בתקופת השירות אצל הלקוח.
מטרת המסמך היא להקטין את מספר המשתנים בניסויים השונים שמתרחשים ברחבי העולם ולגרום לכך שהמבחן יוכל להתבצע פעמים רבות, בזמנים ומקומות שונים בעולם ולהניב את אותם התוצאות – ריפיטאביליות.

תנאי מבחן המנוע ע"פ תקן SAE J1349

בקרה על טמפ' סביבה ולחץ
ההספק שמייצר המנוע תלוי בצפיפות האוויר, לחות וטמפרטורת סביבה שבה פועל המנוע.
ככל שהאוויר שהמנוע יונק צפוף יותר הוא מכיל יותר חמצן ליחידת נפח ומתקבל והספק גבוהה יותר.
ככל שהאוויר דליל יותר, הוא מכיל פחות חמצן ליחידת נפח וכתוצאה מכך הספק המנוע קטן.
ולכן לטמפרטורת האוויר שהמנוע יונק יש חשיבות:

ככל שהאוויר הנשאב למנוע הוא בטמפרטורה נמוכה יותר, צפיפות האוויר גדולה יותר, ולכן האוויר מכיל יותר מולקולות חמצן ליחידת נפח - שריפה טובה יותר - הספק עולה.
ככל שהאוויר הנשאב למנוע הוא בטמפרטורה גבוהה יותר, צפיפות האוויר קטנה יותר, ולכן האוויר מכיל פחות מולקולות חמצן ליחידת נפח - שריפה פחות טובה - הספק קטן.

מערכות עזר
נדרש שמערכות העזר ההכרחיות יהיו מחוברות למנוע בזמן המבחן.
מערכות עזר כגון: צינורות ינקת אוויר ומסנן אוויר, אלטרנטור, צנרת פליטה מלאה,מסנן דלק,משאבת מים,רדיאטור,מאוורר רדיאטור, משאבת הגה,מדחס מזגן (לא פעיל)

טמפ' עבודות מנוע
חובה להשתמש בסוג הדלק כפי שמוצהר בספר הרכב.

שמן מנוע
חובה להשתמש בסוג שמן מנוע כפי שמוצהר בספר הרכב.

כיצד מחשבים הספק מנוע ?

הספק המנוע תלוי בעבודה שהמנוע מייצר - שזה המומנט, ובקצב - שזה הסל"ד. הקשר בין הספק, מומנט, סל"ד הוא ע"פ הנוסחא הבאה:
נפרט את מרכיבי הנוסחא:
הספק, נמדד ביחידות של [וואט]
מומנט, נמדד ביחידות של [ניוטון*מטר]
מספר סיבובים, נמדד ביחידות של סיבובים לדקה [סל"ד] (מספר מחזורים לדקה)

נשים לב שבנוסחא להספק, ההספק מבוטא ביחידות של וואט [Watt],
אבל בתחום הרכב ובעיקר במנועים מקובל לבטא הספק ביחידות של כח-סוס (Horse Power).
הסיבה לשימוש ביחידת ה"כח-סוס" היא היסטורית, מהתקופה שבה מנועים החליפו את הסוסים ולכן על מנת לתאר כח של מנוע היה צריך לדבר במונחים של סוסים.

המרת היחידות מ-[וואט] ל-[כח-סוס] היא פשוטה, ומתבצעת על ידי הכפלה ב 0.001341
כאשר עוסקים בהספק של מנועי בעירה, הערכים של ההספק הם גבוהים ולכן מקובל לדבר ביחידות של [קילו-וואט], כלומר יחידות של 1000 וואט.
המרת יחידות מ [קילו-וואט] ל [כח-סוס] מתבצעת על ידי הכפלה ב 1.341
הנוסחא המקובלת לחישוב הספק, ביחידות המקובלות, הינה:
כאשר:
הספק (P) ביחידות [קילו-ואט].
מומנט (M) ביחידות [ניוטון-מטר].
מהירות סיבובי מנוע (n) ביחידות [סל"ד].

כאשר המנוע נמצא במבחן, מכשיר המדידה במעבדה – דינמומנטר, מחובר לציר המנוע ומודד את המומנט שציר המנוע מייצר, באותו זמן שחיישנים מודדים את סל”ד המנוע.
את הערכים מציבים בנוסחת ההספק, ומתקבל אופיין (גרף) של הספק כתלות בסל”ד.

ממיר קטליטי

מבוא

Catalytic Convertor

ממיר קטליטי הוא רכיב המותקן במערכת הפליטה של הרכב, בד”כ ממוקם סמוך לסעפת הפליטה (Exhaust Manifold).
תפקידו של הממיר הקטליטי הוא לשמש כפילטר ולסנן את הגזים שנפלטים מהמנוע, במטרה להפוך אותם לגזים פחות מזהמים.
הממיר מבצע את הסינון ע"י ראקציה כימית שמתרחשת בין הגזים הנפלטים מהמנוע לבין חומר קטליטי המצפה את ליבת הממיר.

משמעות המילה קטליטי
קטליטי נובע מהמילה "קטליזטור", כאשר קטליזטור זה חומר שמזרז תהליך כימי מבלי להיות מעורב בתהליך.
ולכן חומר קטליטי אינו מתכלה בתהליך.

מנועי בעירה פנימית פועלים על בסיס שריפת דלקים – תערובת של אוויר ודלק, בתהליך מחזורי.
הגזים הנפלטים מהמנוע הם תוצרי שריפה, שמורכבים מגזים שונים כגון:
תחמוצות חנקן (Nitrogen Oxide), פחמימנים (HydroCarbons), פחמן חד-חמצני (Carbon Monoxide),
ובנוסף קיימים גזים נוספים בריכוז נמוך ולכן הם אינם מצויינים כאן.

פחמימנים (HC) (שאריות דלק לא שרוף), ופחמן חד חמצני (CO) הם גזים רעילים, ולהם השלכות בריאותיות רבות, כאשר האחרון (פחמן חד-חמצני) עלול לגרום למוות.
למידע נוסף על הגזים וזיהום אוויר, ניתן לקרוא כאן.

במדינות מפותחות, חלים תקנות וחוקים רבים בנושא זיהום אוויר (ארה”ב תקנים של EPA ,אירופה תקני EURO),
התקנות מחייבות את יצרני הרכב (יצרני המנוע בפרט) לעמוד בסטנדרטים מחמירים עבור כמויות מקסימליות של פליטות גזים רעילים.
על מנת שהמנוע יעמוד בתקנים אלו, יצרני המנועים מתקינים ממיר קטליטי כחלק אינטגרלי מצנרת הפליטה של המנוע.
בישראל בעת מבחן הרישוי השנתי של הרכב, פליטות הרכב נבדקות במבחן שנקרא “בדיקת 4 גזים” , על מנת לוודא שהרכב אכן עומד בתקני הפליטה שהוגדרו ע"פ יצרן המנוע.

ממיר קטליטי - היסטורה

בעקבות העלייה החדה בזיהום האוויר והעלאת המודעות לסכנות ולתחלואה שזיהום האוויר גורם,
‏נחקקו חוקים והסכמים בינלאומיים על מנת למגר את כמות המזהמים באוויר.‏
בארה”ב, בשנת 1970 נכתבה לראשונה אמנה לאוויר נקי (‏Clean Air Act‏) שקבעה הגבלות ‏למפעלים ולכלי רכב בנושא פליטת מזהמים.
(האמנה אושרה בעקבות 14 ימי ערפיח ‏בוושינגטון באותה השנה)‏
התקנות התמקדו במזהמים כגון ‏פחמימנים‎‏, תחמוצות חנקן,ופחמן חד חמצני.‏
כחל מהתקנות כלי רכב חדשים חוייבו בהתקנת ממיר קטליטי במטרה להפחית פליטת מזהמים.
החל משנת 1993 נכנסו לתוקף תקנות זיהום אוויר לרכבים על ידי על ידי האיחוד האירופאי.
תקנות אלו נקראות Euro והמספר אחריהם מייצג את מספר הרביזיה (עדכון) של התקנה – וככל שהמספר מתקדם יותר כך התקנה מחמירה יותר.

בטבלה הבאה ניתן לראות את ההגבלות עבור כל רביזיה של תקן Euro:
כיום, במדינות המפותחות נמכרים כלי רכב מתקן Euro 5 וEuro 6 .
וניתן לראות מהטבלה שקיים הבדל דרסטי בפליטות המזהמים מסוג תחמוצות חנקן (Nitrogen Oxide), ופחמן חד-חמצני (Carbon Monoxide) לאורך השנים.

התקן תקף עבור מנועים שיוצרו החל משנת התקן, ולא למנועים שיוצרי לפניו, ולפיכך מנועים ישנים מזהמים יותר ממנועים חדשים.

מבנה הממיר הקטליטי


ליבת הממיר

הליבה הבנויה במבנה של “חלת דבש” צפופה על מנת לאפשר זרימה של גזי פליטה דרך הליבה, ‏ועדיין להקנות שטח פנים רב בין החומר הקרמי לבין הגזים העוברים דרכו.‏
הליבה עשוייה מחומר הקרמי מצופה בשכבה מיקרוסקופית של מתכות יקרות כדגומת פלטינה, רודיום, ופלדיום.
מטרת המתכות היקרות היא להגיב עם גזי הפליטה, ולייצר תגובת חמצון שמנטרלת את הגזים הרעילים.



יחידה מחזרת / יחידה מחמצנת
הממיר מחולק ל2 יחידות:
1) יחידה מחזרת - היחידה הראשונה שממוקמת קרוב מאוד לסעפת הפליטה, ביחידה זו המתכות היקרות הם פלטינה ורודיום, ומטרתם לחזר את תחמוצות החנקן, לחמצן וחנקן.

2) יחידה מחמצנת - ביחידה זו המתכות היקרות פלטינה ופלדיום, יחד עם החמצן שהשתחרר מהיחידה המחזרת ועודפי החמצן בגזי הפליטה, מחמצנים את חד-תחמוצת הפחמן והפחמימנים.

מעטפת חיצונית

Catlyst Convertor Scheme

המעטפת החיצונית מגינה על ליבת הממיר מפני פגיעות, ושומרת על החום בתוך הממיר, ומאפשרת התממשקות בין הממיר למערכת הפליטה של הרכב.
המעטפת עשוייה מפלדה בלתי-מחלידה (פלב"מ) בכדי למנוע מצב של התפרקות ויצירת ‏חורים כתוצאה מקורוזיה, דבר שיגרום להרס הממיר.‏
פלב"מ איננה מוליכה חום טוב (לעומת פלדה רגילה), ולכן מעבר החום מהממיר החוצה איטי יותר דבר התורם לשימור טמפרטורה גבוהה בתוך הממיר שמשפר את נצילות הממיר.‏
המעטפת משמשת גם כמגן חום (Heat shield) – מונע מעבר של חום אל האזורים שנמצאים סמוך לממיר.

בידוד פנימי

שטיח קרמי מבודד בין ליבת הממיר למעטפת החיצונית, ושומר על החום בתוך הממיר.



אופן פעולת הממיר הקטליטי

הממיר מאפשר לראקציה כימית להתרחש בין הגזים הנפלטים מהמנוע לבין המתכות המצפות את ליבת הממיר.
המבנה המיקרוסקופי של הממיר מאפשר לממיר לשמש כקטליזטור בתהליך.
כאשר הממיר נמצא בטמפרטורת עבודה, נוצרת ראקציה כימית שבה תערובת הגזים הנפלטים מהמנוע מתחמצנים, (NOx) מתפרק לחנקן וחמצן, ונוצרים זוגות של (N2) , מולקולת (O2) מתפרקת לאטומי חמצן בודדים, ופחמן-חד חמצני נהפך לפחמן-דו חמצני.
פחמימנים (HC) מתחמצנים ונהפכים לפחמן דו חמצני (CO2) ומים (H2O).

בסופו של תהליך הראקציה בממיר, מתקבלים התוצרים הבאים:
פחמן דו-חמצני (Carbon Dioxide), חנקן (Nitorgen), אדי מים (Water Vapor).
פעולת הממיר אינה מעלימה לחלוטין את הפליטות המסוכנות, היות והרכב (Composition) הגז הנפלט עדיין מכיל גזים רעילים (בריכוז נמוך) -
פחמימנים (HydroCarbons) שמקורם בשאריות דלק שלא נשרפו במלואם.

השלכות הממיר הקטליטי על ביצועי המנוע

כאמור, הממיר הקטליטי בנוי במבנה של חלת דבש צפופה – מבנה זה מאפשר שטח פנים גדול עבור הגז להתחמצן, אך למבנה זה קיים חסרון שהוא מגביל את זרימת הגזים בצינור הפליטה.
הגבלה של זרימת הגזים מפחיתה מיעילות המנוע, מכיוון שהדבר מקשה על פינוי גזי פליטה מתא הבעירה (תופעת Scavenging).
בממיר קטליטי טיפוסי, בערך 60% משטח חתך הממיר ממלא המבנה הקרמי (כלומר רק 40% משטח החתך נותר פנוי למעבר גזים).

בשוק שיפורי הרכב (After Market) קיים סוג נוסף של ממירים קטליטים – סוג שנקרא "ממירים ספורטיביים".
הממירים הספורטיביים מאפשרים זרימת גזים טובה יותר בזכות מבנה הליבה שמכיל תאים צפופים פחות.
מבחינה חיצונית הממירים הספורטיביים דומים לממירים הרגילים, כאשר השוני בין השניים מתבטא בכך שבממיר ספורטיבי הליבה עשויה מרצועה מתכתית דקה מאוד במבנה של חלת-דבש,
לעומת מבנה מחומר קרמי עבה דופן בממיר טיפוסי.
הרצועה המתכתית עשויה מנתך ברזל-כרום-אלומיניום (Fecralloy), שזה נתך מתכתי שעמיד מאוד בפני חמצון בטמפרטורות גבוהות.
הרצועה המתכתית מצופה בחומר שנקרא אלומינה, שגם הוא חומר שעמיד בפני טמפרטורות גבוהות מאוד, ובשכבה נוספת של ציפוי מיקרוסקופי המכיל פלטיניום ורודיום,
כאשר אלו החומרים שמטרתם להגיב עם גזי הפליטה ולהפחית פליטת מזהמים.

בזכות מבנה חלת-דבש עם מספר תאים נמוך, ובזכות העובדה שהרצועה המתכתית היא דקה מאוד, 80% משטח החתך של הממיר נותר חופשי למעבר גזי פליטה, ולכן ההפרעה לזרימת גזי הפליטה היא מינימלית.
הממירים הספורטיביים רלוונטים בעיקר עבור רכבים בעלי מנועים עתירי הספק, מכיוון שברכבים אלו נושא זרימת גזי הפליטה הוא קריטי.
על ידי זרימת גזי פליטה טובה ניתן להפחית את תופעת ה Scavenging, שזו תופעה שבה גזי פליטה שלא התפנו מתא הבעירה מתערבבים עם הגזים החדשים שנכנסים לתא הבעירה, ומכיוון שגזי פליטה אינם יכול להישרף שוב, הם בעצם תופסים נפח סתם בתא הבעירה ומקטינים את נצילות הבעירה ומובילים לירידה בהספק המנוע.


הקשר בין בנזין נטול-עופרת לבין ממיר קטליטי

בעבר הבנזין הכיל תוסף שנקרא טטרא-אתיל-עופרת (TEL).
מטרת התוסף הייתה להפחית את תופעת הנקישות במנוע (דטונציות) שנגרמות כתוצאה מבעירה מוקדמת של תערובת הדלק.
לאחר שנכנסה התקנה המחייבת התקנת ממיר קטליטי ברכב מנועי, גילו שהעופרת בבנזין גורמת לנזק לממיר הקטליטי.
ולכן החליטו להוציא את תוסף העופרת מהבנזין (גם מכיוון שעופרת זה חומר רעיל).

בתקנים החדשים עבור שמני מנוע, יש דגש על ריכוז גופרית נמוך, וזאת מכיון שהגפרית בשמן נכנסת לתא השריפה וכתוצאה מתנאי הסביבה ששוררים במנוע (טמפ’ גבוהה) נוצרת חומצה גופריתנית.
חומצה גופריתנית זו פוגעת בפעילות הממיר הקטליטי, מאכלת מתכות, מגיבה עם תוספים על בסיס מתכתי שנמצאים בשמן ונוצרים מלחים לא אורגניים אשור סותמים מסנני חלקיקים (מערכת להפחתת פליטות מזהמים שנמצאת בעיקר במנועי דיזל).
כמו כן ידוע באופן אמפירי כי ריכוז גופרית גבוהה בדלק גורם לעלייה בכמות הפיח הנפלטת מהמנוע.
לכן המגמה העולמית בשמנים ובדלקים היא להפחית את ריכוז הגפרית בהם.

כיום כבר לא ניתן למצוא בנזין המכיל את תוסף עופרת, וכל הבנזין שנמכר בתחנות הדלק הוא נטול-עופרת.

לאחר שהוציאו את תוסף העופרת מהבנזין, בדיעבד התגלה שהעופרת דווקא הייתה מועילה למנועים לא רק מבחינת מניעת הדטונציות, אלא גם מבחינת שימון השסתומים.
מכיוון שגם כיום קיימים רכבי אספנות בעלי מנועים ישנים שעדיין זקוקים לכמות קטנה של עופרת בדלק על מנת לאפשר שימון טוב של תושבות שסתומים במנוע,
ולכן עבור רכבים אלו קיימים תוספים על בסיס אשלגן שמוספים באופן עצמאי למיכל הדלק של רכב האספנות, על מנת לאפשר תחזוקה נאותה של המנוע המיושן.

מערכת למניעת נעילת גלגלים (ABS)

מבוא


מערכת הABS מונעת מגלגלי הרכב להינעל בזמן בלימה, ובכך מאפשרת אחיזה טובה יותר של צמיגי הרכב בכביש בזמן בלימה חזקה או כאשר הכביש רטוב וחלק.
כאשר גלגלי הרכב ננעלים בבלימה, מקדם החיכוך בין הצמיגים לכביש קטן משמעותית, ולכן כח הבלימה קטן, מרחק הבלימה גדל, והחמור מכל הוא שאין אפשרות לשלוט בהתנהגות הרכב – כלומר הרכב ממשיך בקו ישר (מתמיד במצבו) מבלי יכולת להסיטו.
מערכת ABS מאפשרת שליטה וניהוג של הרכב (לעקיפת מכשול, או לאפשר ביצוע פניה) גם בזמן בלימה חזקה או בזמן בלימה על כביש רטוב – כאשר בשני המצבים המתוארים, גלגלי הרכב נוטים להינעל בזמן בלימה.


אופן פעולת המערכת

חיישני מהירות (Hall Effect Sensors) דוגמים את מהירות כל ארבעת הגלגלים, ומעבירים את המידע למחשב ייעודי (מחשב ABS).
בזמן בלימה,כאשר הנהג לוחץ על דוושת הבלם הוא בעצם מפעיל כח הידראולי אשר מוגבר באמצעות מגבר הבלם (בד”כ מערכת אלקטרו-הידראולית), והדבר גורם לבניית לחץ בצינורות הבלימה.
הלחץ שמתפתח בצינורות הבלימה גורם לבוכנות שנמצאות בקאליפר (נקרא בעברית “רוכב”) לנוע כנגד הרוטורים (דיסקים) ונוצר חיכוך בין רפידות הבלם לבין הרוטורים, ברגע המגע מתרחש מעבר אנרגיה קינטית לאנרגית חום, ובכך מתאפשרת האטת הרכב עד לעצירתו המלאה.
בזמן בלימה, כאשר מחשב הרכב מזהה שתאוטת גלגל מסויים היא גדולה מידי והגלגל בסכנה להינעל או שהוא כבר ננעל, המערכת מפחיתה את עוצמת הבלימה המופעלת על הגלגל המסויים שנמצא בסכנת החלקה ומונעת ממנו להחליק,
או במידה והגלגל כבר ננעל – הפחתת עוצמת הבלימה מאפשר לו לחזור למצב של “גלגול ללא החלקה” שזה המצב הרצוי תמיד ברכב.

מנגנון הפחתת עצמת בלימה עבור גלגלים שנמצאים בסכנת החלקה

עבור כל גלגל קיים קו צנרת הידראולית אישית.
על גבי קו הצנרת האישית של כל גלגל קיים שסתום אלקטרוני (סולונאיד) שנסגר כאשר הוא מקבל סיגנל חשמלי.
כאשר גלגל מסויים נמצא בסכנת החלקה או שהוא כבר נמצא במצב החלקה, המחשב מקבל את המידע מהחיישנים, ובתגובה מפעיל את השסתום האלקטרוני (סולונאיד),
השסתום נסגר ומונע זרימה נוספת של נוזל הידראולי לצנרת האישית של הגלגל, ובכך נוצר מצב שבו בצידו האחד של השסתום (בצד הקרוב לקאליפר של הגלגל) נותר עדיין נוזל בלימה בלחץ, ולכן הוא מפעיל כח בלימה קבוע.
במידה והמחשב מזהה שהגלגל עדיין מחליק, נפתח שסתום נוסף שמאפשר ניקוז נוזל הבלימה לעבר מיכל עודפים, וכתוצאה מכך מתרחשת ירידת לחץ בצנרת האישית של הגלגל והדבר גורם להפחתה בעוצמת הבלימה והגלגל חוזר למצב הרצוי של גלגול ללא החלקה.
נוזל הבלימה שנוקז למיכל העודפים מוזרם בחזרה על ידי משאבה חשמלית למיכל נוזל בלמים הראשי.

פיג'ו 106 ראלי

את הפיג'ו רכשתי בשנת 2008, והיא הייתה בבעלותי במשך 8 שנים.
במהלך התקופה ביצעתי לה שיפוץ מקיף.
ניתן להתרשם מתהליך השיפוץ באלבום התמונות שמכיל כ 1000 תמונות, החל מהיום הראשון שבו רכשתי את הפיגו ועד ליום שבו מכרתי אותה.

מפרט טכני

General
Manufacture: Peugeot france
Year of Production: 1996
Model: 106 Rallye Series1 / Mk1
Color: Bianca White, Code: P0WP
Diemension
Weight: 825[kg]
Length: 3564[mm]
Width: 1560[mm]
Height: 1369[mm]
Wheel Base: 2385[mm]
Front Track: 1380[mm]
Rear Track: 1300[mm]
Ground clearance: 50[mm] (approx)
Engine
Engine Type: Inline four-cylinder 1294[cc], 8 valves
Engine Code: MFZ-TU2j
Engine Max Outpot: (74.57[kW]) 100[HP]@7200[RPM]
Engine Max torque : 108[N*m]@5400[RPM]
Cylinder Block: Aluminium, Bore x Stroke: 75[mm] x 73.2[mm]
Compression Ratio: 10.2 : 1
Engine Oil: Valvoline DuraBlend 10W40 SL A3/B4
Engine Capacity (excluding filter): 3.2[L]
Engine Capacity (including filter): 3.5[L]
Difference between MAX and MIN dipstick marks: 1.5[L] (approximately)
Engine Oil Filter: Peugeot 1109.N3
Engine Oil Sensor adapter: AutoGauge OPOT M20-P1.5
Air filter: K&N Inbox cotton, Model 33-2725
Intake Manifold: S1 (stock) + PTFE Gasket
Fuel Injectors: Weber I##
Fuel Pump: Walbro 3.5[Bar]
Fuel Filter: Peugeot 1567.C6
Fuel Consumption (Avg)11.3[km/L]
Cooling
Radiator: Ordonez copper-cored (stock)
Thermostat: VARNET France V5348 82celcius N6
Thermoswitch: Facet 7.5016 92-82
Fan#1: Puller, Bosch
Fan#2: Blower
Exhaust
Headers: 4-1 (stock)
Catlytic Converter: emico Technologies Made in Canada
Pipe Overall-Diamter: 45[mm]
Pipe Wall-Thickness: 2[mm]
Muffler: "Sigam" Free Flow
Electric
Battery: 12V 52Ah
Altenator: Valeo 14.7V 70A
ECU: Magneti Marelli IAW 8P.40
Spark Plugs: EYQUEM RFC 58 LZ2
Coil: FACET
Lambda sensor: Bosch 0258003716 4 wire 410mm 12V
Knock sensor: FACET FAC9.0127
Map sensor: WARCO MS02190
Headlamp: H4 Philips DiamondVision
Bulbs: W5W Philips Blue Vision
Fog lights: CIBIE
Horn: Sabel USA Low-Sound
Transmission
GearBox: 5 speed manual
GearBox Code: MA5 20CB90
Gearbox Oil:ESSO Manual gear oil 75W80 synthetic
GearBox Oil Capacity: 2.0[L]
Final Drive Ratio: 4.54
Crown(Ring) number of Teeth / Pinion number of Teeth: (59/13)=4.54
1st Gear Ratio, (Teeth Ratio): (41/12)=3.41
2nd Gear Ratio, (Teeth Ratio): (39/20)=1.95
3rd Gear Ratio, (Teeth Ratio): (38/28)=1.36
4th Gear Ratio, (Teeth Ratio): (39/37)=1.05
5th Gear Ratio, (Teeth Ratio): (35/41)=0.85
QuickShift:Compbrake 106 Quickshift, Meterial: HE30 aluminium
Gear linkage:PegoutSport Group N
Suspension
Front Arms: Cast steel control arm
Front Dampers: Peugeot 5202-FG (stock)
Front Anti-Roll Bars (Drop-Links): independent 22mm support strut
Rear Dampers: EIBACH Gas Pro-Damper
Rear Anti-Roll Bar: 22[mm] (stock)
Rear torsion Bar: 19[mm] (stock)
Bushing
Front Wishbone: Poweflex PFF12-101
Front Anti Roll Bar mount: Poweflex PFF12-105 (Inner) 22[mm]
Rear Bean mount: PowerFlex PFR12-109
Front Lower engine mount PowerFlex PFF50-106
Braking
Front Calipers: Lug-Mount ATE Caliper (stock)
Front Rotors: OMP Grooved-Driled-Vented 247[mm] Discs
Front Pads: OMP Road&Sport OT/7876
Rear Drums: 18[mm] diameter
Brake Servo: 8" vacuum servo assistance
Brake Lines: OMP braided lines
Brake fluid: Motul DOT4
Wheels
Rims: Michelin Rallye Steelies 14" x 6.0" Wide, Hole Pattern(PCD): 4x108[mm]
Rims CenterCaps: S2 CenterCaps
Tires: Yokohama S Drive 185/55/R14
Tires Pressure:Front 34[PSI] / Rear 36[PSI]
Steering
Steering Pump: Hydraulic+Electric HPI(France) HYPOSY
Steering Pump Hydraulic Fluid: Dexron 2
Interior
Seats: OMP Strada HA-750-N Reclainers
Harness: Red seatbelts front and rear (stock)
Steering Wheel: OMP OD-1997-NN 330[mm]
Steering Wheel Boss: OMP
Gear Knob: Greaddy
Pedals: MOMO
Guage#1: AutmoGauge Oil Temp, OD 52[mm]
Guage#2: Coolant Temp, OD 52[mm] + costume coolant sensor flange
Dials Background Card: Lockwood White
Dials Panel Background: Carbon decal
Gear Gaitor: Carbon vynal + Red stiches
Exterior
Side Mirrors: DTM Carbon
Wipers: Driver 500[mm] (20") Passanger 450[mm] (18")