شمع خودرو ؛ از صفر تا صد
وظیفه شمع ماشین در موتور خودرو چیست؟ در قانون احتراق (آتش گرفتن ؛ شعله ور شدن) سه عامل احتیاج داریم: ماده سوختنی، هوا ، شعله. در سیلندر موتور هنگامی که فرایند مکش رخ می دهد و هوا وارد آن می شود، سوزن انژکتور نیز سوخت را به داخل سیلندر میفرستد و پس از آن در لحظه تراکم، شمع با کمک کویل، ولتاژ را به جرقه تبدیل می کند و احتراق صورت می گیرد.
بنابراین یکی از مهمترین وظایف شمع ماشین در موتور احتراق داخلی یعنی ایجاد احتراق در زمان مشخص ( که میزان تاخیر یا تعجیل در جرقه زنی بسته به شرایط توسط کویل تعیین می شود.) بر عهده شمع قرار دارد.
در مثلث احتراق در موتور خودرو ، شمع نقش حرارت (heat) را ایفا می کند. به طور متوسط حدود ۲۰درصد هوای ورودی به موتور را نیز اکسیژن تشکیل می دهد.
ساختمان شمع ماشین
در تصویر زیر قسمتهای مختلف یک شمع در موتور احتراق داخلی با سیستم سوخت رسانی انژکتوری را توضیح داده ایم. (جالب است بدانید در خودروهای کاربراتوری، مقاومت داخلی شمع وجود ندارد.)
- ترمینال مثبت
- عایق چینی
- مقاومت درونی (مخصوص خودروهای انژکتوری)
- الکترود مثبت
- الکترود منفی
- شش گوش آچار خور
- رزوه شمع (محل نشستن شمع در سرسیلندر)
- گپ بین دو الکترود
تاثیر شمع ماشین در قدرت خودرو
تاثیر شمع خودرو در عملکرد و کارایی موتور خودرو بسیار حائز اهمیت است. هر چقدر ایسیو خودرو بتواند زمان جرقه زنی را دقیقتر تنظیم نماید، قدرت حاصل از احتراق سوخت بالاتر خواهد بود. تعویض منظم شمع ماشین می تواند عمر موتور خودرو را بطور قابل توجهی افزایش دهد (کاهش دوده سر پیستون) و از هزینه های ناشی از تعمیرات و نگهداری کاسته شود.(خرابی کویل) در ادامه به این موضوع بیشتر می پردازیم.
شمع های خودرو با زمان به دلیل اصطکاک و گرمای تولید شده در موتور، دچار رسوب می شوند. این رسوب یا کربن باعث کاهش جریان الکتریکی و نوسانات دما در سیستم احتراق می شود در حقیقت با جرم گرفتن الکترود منفی و به هم ریختن گپ شمع، زمان ایده آل جرقه زنی به هم می ریزد که می تواند باعث کاهش راندمان موتور و افزایش مصرف سوخت شود.
همچنین، استفاده از شمع بی کیفیت (ارزان قیمت) می تواند باعث آسیب دیدن سیستم جرقه زنی(کویل و ایسیو) شود. در حالی که انواع با کیفیت باعث بهبودی عملکرد و کارایی موتور شوند.از همه مهمتر کاهش آلاینده ها و گازهای خروجی موتور را نیز به همراه داشته باشند.
کد حرارتی شمع ماشین و معنی آن
محدوده حرارتی شمع ماشین، بیانگر توانایی شمع در تحمل حرارت است. این پارامتر بسیار مهم برای بهبود عملکرد و پایداری موتور خودرو است.
محدوده حرارتی شمع با اندازه گیری فاصله بین نوک شمع و بدنه آن اندازه گیری می‌شود. هرچه فاصله بین نوک شمع و بدنه آن بیشتر باشد،(فلش آبی رنگ را در تصاویر بالا نگاه کنید، هر چقدر فلش بزرگتر باشد یعنی شمع سرد و میزان عایق حرارتی بلندتر است.) سطح حرارتی شمع کمتر خواهد بود و محدوده حرارتی آن بالا خواهد رفت. به عبارت دیگر، شمع با محدوده حرارتی بالاتر، در دمای پایین مقاومت خوبی دارد و برای خودروهای با موتورهای قدیمی و با قدرت کمتر مناسب است.
در مقابل، شمع با محدوده حرارتی کمتر، در دمای بالاتر مقاومت خوبی دارد و برای خودروهایی با موتورهای با قدرت بیشتر مناسب است. همچنین، استفاده از شمع با محدوده حرارتی مناسب برای سیستم احتراق داخلی خودرو، بهبود عملکرد موتور و کاهش مصرف سوخت را به همراه دارد.
عدم تطابق شمع با محدوده حرارتی مناسب برای موتور خودرو، می‌تواند عوارضی مانند کاهش قدرت موتور، زیاد شدن مصرف سوخت، گرم شدن اضافی موتور و از کار افتادن سیستم احتراق داخلی (misfire) یا ناک زدن را به همراه داشته باشد. بنابراین، انتخاب شمع با محدوده حرارتی مناسب برای خودرو، از اهمیت بسیاری برخوردار است.
در نهایت، با توجه به اصل و عمل محدوده حرارتی شمعها در خودرو و اهمیت آن در بهبود عملکرد موتور و کاهش مصرف سوخت، انتخاب شمع مناسب با توجه به محدوده حرارتی، بسیار مهم است. همچنین، نگهداری و تعویض منظم شمعها، از عوامل مهم در حفظ سلامت و بهبود عملکرد سیستم احتراق داخلی خودرو است.
مقایسه نرخ حرارتی شمع ها در برندهای مطرح بازار
در موتورهای با تکنولوژی قدیمی شمع های گرم و در موتورهای امروزی که از نسبت تراکم بالاتری برخوردار هستند تقریبا از شمع های با نرخ حرارتی متوسط و در موتورهای توربوشارژ از شمع های سرد استفاده می شود. در جدول زیر می توانید نرخ حرارتی که تولید کننده های شمع استفاده کرده اند را مشاهده بفرمایید، متاسفانه عدد ثابتی برای این موضوع وجود ندارد و هر تولید کننده از محدوده اعداد خاص خود استفاده می کند.
محدوده حرارتی که توسط سازنده های مختلف شمع استفاده می شود.(برند چینی تورچ که در ایران زیاد مشاهده می شود از نرخ حرارتی برند ژاپنی NGK استفاده می کند.)
تفاوت شمع سوزنی و شمع معمولی
در سالهای اخیر استفاده از آلیاژهای ایریدیوم و پلاتینیوم به عنوان الکترود مرکزی رواج یافته که اصطلاحا به شمع های سوزنی مشهور است.
مزیت نوع سوزنی نسبت به انواع معمولی این است که طراحی و ویژگی‌های خاصی دارد که در کارکرد موتورهای احتراق داخلی موثر است. به عنوان مثال:
- شرایط مختلف: شمع سوزنی با توجه به شرایط مختلف آب و هوایی، نوع سوخت، شرایط رانندگی (مثلاً شهری، بیرون شهری، کوهستانی و…) و خودروهای مختلف طراحی و تولید می‌شود. بنابراین، همیشه می‌توانید شمع سوزنی مناسب برای شرایط خودرو و نیازهای آن را انتخاب کنید.
- بهبود عملکرد: شمع سوزنی به دلیل قابلیت تمرکز جریان برق مورد نیاز برای ایجاد جرقه قوی و متمرکز نشبت به نوسانات پیستون، باعث بهبود عملکرد موتور می گردد.
- عمر طولانی‌تر: شمع سوزنی به دلیل طراحی و جنس‌های خاص، دارای عمر زیادی است و در کیلومتر بالاتری نیاز به تعویض پیدا می کند. البته طبق دفترچه های خودروهای ژاپنی، معیار تعویض اینگونه شمعها، کوتاه شدن سوزن شمع می باشد.
- افزایش قدرت: با توجه به جرقه قویتر و متمرکز، جبهه انفجار بصورت کنترل شده عمل می کند و می‌تواند قدرت موتور را افزایش دهد. از این رو، در سالهای اخیر می بینیم که شرکت ایرانخودرو (دناپلاس اتوماتیک یا پارس XUP) و سایپا (شاهین) نیز استفاده از شمع های سوزنی را در برخی محصولاتشان شروع کرده اند.
تاثیر کیفیت شمع بر ریمپ ماشین
برعکس تصور عامه و تبلیغات گسترده، کیفیت شمع و آلیاژ آن توان به موتور اضافه نمی کند، بلکه کمک می کند نمودار منحنی توان به شکل منظمی حفط شود، در حقیقت شمع های سوزنی با کیفیت بهتر جرقه بخصوص در دورهای بالا، از احتراق ناقص جلوگیری و در زمان مناسب با جرقه زنی به موقع باعث می شوند توان و گشتاور خودرو افت نکند.
حال پس از ریمپ شدن خودرو (در صورتیکه نمیدانید ریمپ چیست اینجا کلیک کنید.) با توجه به اینکه معمولا آوانس جرقه افزایش می یابد، تاثیر افزایش کیفیت جرقه زنی را در بالابردن خروجی موتور مشاهده خواهید کرد.
علائم خرابی شمع
- برق دزدی
معمولا هر عاملی که منجر شود برق تولید شده توسط کویل از ترمینال شمع به جایی دیگر منحرف شود به برق دزدی مشهور بوده و معمولا با ریپ زدن همراه است و بصورت خطوط مشکی رنگ روی بدنه شمع دیده می شود. (به تصویر زیر توجه فرمایید.)
- نشتی کمپرس
همانطور که می دانید شمع باید در برابر کمپرس سیلندر عایق باشد و اجازه عبور هوای فشرده شده سیلندر را از خودش ندهد، به همین دلیل شما می بینید که در صورت عدم آب بندی صحیح شمع توسط تولید کننده، روی چینی شمع هاله ایجاد می شود که در تصویر زیر مشاهده می کنید. افت شتاب خودرو از مهمترین علائم این ایراد می باشد.
- ضعف اتصال ترمینال منفی
همانطور که در اول مقاله اشاره کردیم، بدنه شمع نقش قطب منفی را بازی می کند و می بایست برق تولید شده توسط کویل بین قطب مثبت ومنفی شمع تخلیه شود. اگر بدنه شمع دچار رسوب شود، جرقه شمع بشدت ضعیف می شود بطوریکه شاهد دل دل یا ریپ زدن خواهید بود. مهمترین دلیل ضعف پایه منفی شمع، رسوب (در اثر نفوذ آب یا موتور شویی) و نشت روغن از درب سوپاپ خودرو می باشد.
شمع سالم سمت راست و شمع خراب (رسوب کرده) سمت چپ
۴٫ افزودنی غیر مجاز
در مواقعی که مالک خودرو از بنزین بی کیفیت یا افزودنی غیرمجاز (اکتان بوستر بی کیفیت) استفاده کند ، چینی و سر شمع به رنگ قرمز در می آید.
.
۵٫نسب سوخت به هوای نامناسب: این ایراد ناشی از شمع با درجه حرارتی نامناسب یا ضعف سنسور اکسیژن می باشد.
۶٫ کارکرد طبیعی: رنگ سر شمع و چینی شمع اگر قهوه ای باشد نشان از سلامت احتراق موتور دارد و فقط کافیست دهنه شمع تنظیم شود.
