شمعی که نمی سوزد ولی روشن می کند

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو» به نقل از جی‌آی‌اس‌پی، اولین و مهمترین وظیفه آن این است که یک پیچ مصنوعی برای ایجاد جرقه در محفظه احتراق موتور خودرو وجود می آورد. طراحی موتور خودرو که می توان گفت یک ماشین بسیار پیچیده است بدین صورت است که انرژی شیمیایی (سوخت) را به حرکت یا انرژی جنبشی تبدیل کند. اما این وظیفه چگونه انجام می شود؟

به منظور تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی جنبشی، موتور خودرو نیاز به آزادسازی انرژی دارد که این از طریق فرآیند احتراق انجام می شود.

چرخه موتور در واقع چیزی است که در اینجا این فرآیند را ایجاد می کند. در چرخه موتور،  سوپاپ ها سیلندر  را با مخلوط سوخت و هوا پر می کنند، که وقتی ترکیب می شوند به شدت انفجار پذیر هستند. زمانیکه پیستون درون سیلندر به بالا حرکت می کند، مخلوط سوخت و هوا را فشرده می کند، تا جائیکه این مخلوط در فضای به شدت کمی جای گرفته و به مراتب انرژی پتانسیل بیشتری را ایجاد می کند. در اوج این تراکم، موتور بوسیله شمع موتور این مخلوط را مشتعل می کند، که در نهایت با انفجار ایجاد شده نیرویی تولید می شود که پیستون را به عقب بر می گرداند. این حرکت پیستون باعث چرخش  میل لنگ در موتور خودرو و در نهایت باعث حرکت خودرو به جلو می شود.

شکل 1 جایگاه شمع در موتور خودرو

شمع موتور مسئول ایجاد جرقه جهت شعله ور ساختن مخلوط سوخت و هوا و در نهایت ایجاد انفجار و تولید توان مورد نیاز برای حرکت خودرو می باشد. در این قطعه کوچک و ساده یک قوس الکتریکی بین الکترودهای ان که از هم فاصله دارند ایجاد می شود. شمع موتور به همراه تجهیزات الکتریکی و تایمینگ، به عنوان سیستم تایمینگ خودرو شناخته می شوند.

در حالت کلی شمع موتورها از مواد به شدت بادوام ساخته می شود و به گونه ای هستند که توانایی کار کردن در میلیون ها بار انفجار را دارند بدون اینکه فرسوده شده و یا نیاز به سایش پیدا کنند.

اما این مساله نیز وجود دارد که با گذشت زمان، انفجارها و خوردگی باعث کوچکتر شدن و یا ضعیف شدن شمع موتور می شود که کارایی ان را در موتور کاهش می دهد و می تواند باعث عدم ایجاد احتراق یا بدسوزی شود.

انرژی الکتریکی (ولتاژ) منتقل شده برای ایجاد جرقه جهت بوجود آوردن احتراق در محفظه احتراق بسیار بالا است. در اینجا ولتاژ در شمع موتور می تواند از 20.000 تا 100.000 ولت باشد.

این قطعه از سه بخش اصلی تشکیل می شود: هوزینگ، عایق و الکترودها

اجراء تشکیل دنده شمع موتور  را در حالت کلی می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

شکل 2 بخش های مختلف یک شمع موتور

عایق شمع موتور، ترمینال، محور مرکزی و الکترود مرکزی را عایق می کند، که از فرار ولتاژ بالا از الکترودها جلوگیری می کند. از آنجایی که اانتهای عایق در محفظه احتراق واقع می شود، اکسیدآلومینیوم با خلوص بالا و با خصوصیات ضد گرمایی بالا، مقاومت مکانیکی، عایق عالی و هدایت حرارتی در دماهای بالا استفاده می شود. برای اطمینان از عملکرد عایق ابتدا آن را فشرده کرده، سپس سطح خارجی آن را با لعاب شیشه پوشش می دهند.

ترمینال شمع وظیفه اتقال جریان فشار قوی از سیم شمع به الکترود مرکزی را دارد.

عملکرد حرارتی شمع موتور
اگرچه این قطعه جرقه لازم برای احتراق را ایجاد می کند، شمع موتور نمی تواند گرمای احتراق را تحمل کند. این قطعه کمک می کند تا گرما از محفظه احتراق به واترجکت سرسیلندر منتقل شود. توانایی شمع موتور در پراکنده کردن گرما از محفظه احتراق بوسیله رنج گرمای شمع موتور تعریف می شود.

دمایی که در آخرین مرحله در شمع موتور ایجاد می شود، باید به حدی باشد که از رسوبگذاری در سر الکترود شمع جلوگیری کند، و از طرفی به اندازه ای پایین باشد که از پیش احتراق جلوگیری کند.

تولیدکنندگان شمع موتور این مساله را "عملکرد حرارتی" شمع می نامند. عملکرد حرارتی یا رنج گرمایی شمع موتور، ارتباطی با میزان انرژی منتقل شده از سیستم جرقه زنی از طریق شمع موتور ندارد.

منظور از شمع موتور گرم و سرد چیست؟
همانطور که گفته شد علاوه بر ایجاد جرقه، شمع موتور وظیفه دیگری نیز دارد که همان انتقال گرما به به بیرون محفظه احتراق است. در این میان شمعی که حرارت را سریعتر منتقل می کند "شمع سرد" و شمعی که این کار را کندتر انجام داده و مقداری گرما در خود نگه می دارد "شمع گرم" نامیده می شود.

به طور کلی شمع موتورها را به سه دسته شمع گرم، سرد و نیمه گرم تقسیم بندی می کنند.

شمع سرد که به ان شمع پایه کوتاه نیز گفته می شود، دارای سطح عایق سرامیکی کوچک تری در محفظه احتراق می باشد و در نتیجه گرمای کمتری از محفظه احتراق دریافت می کند.

شمع نیمه گرم و گرم به ترتیب نسبت به شمع سرد سطح حرارت گیری بیشتری نسبت به شمع سرد دارند، یعنی سطح عایق سرامیکی آن ها در محفظه احتراق بزرگتر است و گرمای بیشتری از محفظه دریافت می کنند. به شمع گرم، پایه بلند نیز گفته می شود.

خسارتی های ناشی از شمع معیوب یا بی کیفیت
شمع موتور یک قطعه مصرفی می باشد که توصیه می گردد پس از مدت زمان مشخصی که بستگی به نوع تکنولوژی تولید و نوع الکترود آن دارد، تعویض گردد. پس از آن زمان عمر مفید قطعه در واقع تمام می شود و ضعیف و یا قطع می گردد.

اما عدم توجه به این مساله و در حقیقت عدم تعویض به موقع آن و یا استفاده از قطعات بی کیفیت و ضعیف چه مشکلاتی برای موتور خودرو می تواند پیش آورد؟

عدم تعویض به موقع قطعه ضعیف شده، باعث می شود که شمع برای تامین برق مورد نیاز خود آمپر اضافه از کویل بگیرد. این مساله باعث تحت فشار قرار گرفتن کویل شده و سیم پیچ های داخلی آن می سوزد. و کویل ضعیف می گردد.

نکته دیگر در مورد کاتالیست ممکن است رخ دهد، و آن این است که شمعی که ضعیف است توانایی انجام احتراق به صورت کامل را نداشته و سوخت به صورت کامل نمی سوزد. در اثر چنین عملی سوخت به صورت مایع وارد خروجی اگزوز شده و در کاتالیزور جمع می شود که در نهایت باعث می گردد که علاوه بر کم شدن قدرت و شتاب خودرو، مجبور به تعویض کاتالیزور و در نتیجه پرداخت هزینه گراف شوید.

مسئله دیگر افزایش مصرف سوخت می باشد که این مساله بخاطر ایجاد خطا در سنسور اکسیژن به دلیل خام سوزی، ارسال پیام اشتباه به کامپیوتر خودرو و در نتیجه فرمان تزریق سوخت بیشتر از سمت ECU می باشد.

همچنین یک شمع موتور ضعیف با عملکرد نامناسب خود می تواند به شاتون، پیستون و یاتاقان ها بار اضافی وارد کند که باعث می شود دمای قطعات بالا رفته و از سوی دیگر به دلیل عقب رفتن پیستون با مخلوط سوخت و هوا، باعث ایجاد صدا از سوی پیستون شود. و به طور کلی می توان گفت عدم دقت در انتخاب شمع و یا عدم تعویض به موقع ان می تواند در طولانی مدت به موتور خودرو و اجزاء آن آسیب وارد کند.

به طور کلی موارد زیر می توان به عنوان نشانه های شمع موتور معیوب دانست:

- مشکل داشتن در روشن کردن خودرو صبح ها
- مصرف سوخت بالا
- کم شدن شتاب خودرو
- ریپ زدن خودرو
- کار نکردن یکی از سیلندرها
- بد کار کردن موتور (خام سوزی)

انتخاب شمع موتور مناسب و باکیفیت
شمع موتور خودرو  یکی از قطعات مصرفی می باشد که پس از گذشت مدت زمان مشخصی از کارکرد آن باید تعویض شود. زمانیکه می خواهید شمع موتور انتخاب کنید، ابتدا از مناسب بودن آن برای خودروی خود مطمئن شوید. بیشتر مکانیک کاران و فروشنده های قطعات یدکی می توانند برای انجام این کار به شما کمک کنند، که در نهایت شما چندین انتخاب از بین مدل های مختلف خواهید داشت.

برخی از این مدل ها ممکن است از موادی مانند ایریدیوم یا پلاتینیوم تولید شده باشند که در نتیجه قیمت بالاتری نسبت به مواد معمولی تر مانند مس دارند.

با توجه به شرایط محیطی نیز انتخاب می تواند متفاوت باشد. برای مثال در فصل تابستان که دمای محیط بیشتر است، دمای هوای ورودی بیشتر بوده و در نتیجه بار بر روی موتور بیشتر می شود. در این موارد بهتر است شمع موتور با رنج حرارتی بالاتر انتخاب شود.

به طور کلی انتخاب شمع موتور به شدت به ویژگی های فنی و ساختار فیزیکی، بر طبق نوع موتور خودرو و سبک رانندگی طراحی و تولید می شود. خصوصیات موتورها با یکدیگر متفاوت بوده، مانند میزان بار اعمال شده، اصول کار موتور برای مثال از نظر چند زمانه بودن، نسبت تراکم، دور موتور، سیستم سوخت رسانی و نوع سوخت مصرفی آن و نحوه خنک کاری. به همین دلیل است که نمی توان برای همه موتورها از یک نوع شمع استفاده کرد. برای مثال شمع موتور مناسب خودروی شهری که با دور پایین کار می کند با موتور خودرویی که در جاده و دور بالا کار می کند متفاوت است.

در انتخاب شمع موتور برای اطمینان از خرید قطعه باکیفیت با توجه به گرم بودن بازار قطعات یدکی تقلبی، توصیه می شود که همواره از برندهای قطعات یدکی معتبر خریداری شود. زیرا تشخیص یک قطعه اصل از قطعه تقلبی کار بسیار سختی می باشد.

شمع موتورهای جی‌آی‌اس‌پی، مورد تائید خودروسازان بزرگی همچون ایران خودرو و سایپا بوده و تولید شده توسط تامین کننده خط تولید می باشد. این قطعات دارای تائیدیه استاندارد ملی و ایزو 2403 می باشد. این شمع ها در سیستم کنترل کیفی خطا-صفر در آزمایشگاه هایی که محفظه موتور را کاملا شبیه سازی می کنند تولید شده اند. با اینکه استاندارد عملکرد یک شمع باکیفیت 30 هزار کیلومتر است، شمع موتورهای جی آی اس پی 40 هزار کیلومتر و یا 400 ساعت کارکرد تحت آزمون قرار می گیرد.

میزان رسانایی هسته ی شمع های جی‌آی‌اس‌پی، احتمال برگشت برق به سیستم ECU را به صفر می رساند.

در انتخاب شمع توصیه می شود حتما شمع مناسب خودرو انتخاب و نصب شود. از انجایی که بسیاری از شمع ها مشابه یکدیگر بوده و تفاوت آن ها با چشم قابل تشخیص نمی باشد، لذا لزفا در هنگام خرید به علائم روی بسته بندی و تناسب قطعه با خودروی خود دقت کنید.