شمع خودرو چگونه کار می‌کند؟

خرید شمع خودرو یکی دیگر از مهم‌ترین اقداماتی است که در راستای نگهداری خودرو خود انجام می‌دهیم. این قطعه دارای ظاهری بسیار ساده است اما این ابزار در سیستم داخلی خودرو دارای دو وظیفه مهم می‌باشد. اولین و مهم‌ترین وظیفه شمع خودرو، ایجاد جریان برق مصنوعی در محفظه احتراق موتور است. انرژی الکتریکی منتقل شده از شمع خودرو به منظور ایجاد جرقه در محفظه احتراق موتور دارای حجم بالایی بوده به طوری که مقدار آن به ۲۰ تا ۱۰۰ هزار ولت می‌رسد.

عملکرد حرارتی شمع خودرو

همان طور که گفته شد، شمع جرقه‌ای را در محفظه احتراق موتور ایجاد می‌کند اما به دنبال حفظ این جرقه نخواهد بود زیرا این امر به انتقال سریعتر گرما از محفظه احتراق موتور به ژاکت آب سرسیلندر کمک خواهد کرد.

توانایی این قطعه کوچک در انتقال گرما از محفظه احتراق را با عبارت Heat Range یا دامنه گرما بیان می‌کنند. به طور کلی، درجه حرارت شمع خودرو باید آنقدر بالا باشد که بتواند از ایجاد رسوب جلوگیری کند. هم چنین درجه حرارت این قطعه همزمان باید آنقدر پایین باشد که بتواند مانع ایجاد پیش احتراق شود. سازندگان شمع خودرو نیز عملکرد پیش‌رو را با عبارت Thermal Performance یا عملکرد حرارتی تعریف می‌نمایند.

دامنه گرما یا عملکرد حرارتی شمع ماشین هیچ گونه ارتباطی به انرژی منتقل شده از سیستم احتراق به واسطه شمع ندارد. به عبارتی دیگر، دامنه گرمای شمع به ناحیه‌ای گفته می‌شود که شمع خودرو به صورت حرارتی عمل می‌کند.

شمع خودرو سرد در برابر شمع خودرو گرم

شمع خودرو سرد معمولا دارای مسیری کوتاه برای جریان گرما بوده و این امر سبب انتقال سریعتر حرارت می‌شود. همچنین در این نوع شمع از یک بینی عایقی کوتاه استفاده شده است. عایقی که با ایجاد ناحیه‌ای کوچک از جذب مقادیر بالای گرما جلوگیری خواهد کرد.

از طرف دیگر، شمع خودرو گرم مجهز به بینی عایقی بزرگی بوده و مسیری طولانی جهت انتقال گرما دارد. بدین خاطر انتقال گرما از این نوع شمع به اطراف سرسیلندر مدت زمان بیشتری به طول می‌انجامد.

برای ایجاد عملکرد مطلوب حرارتی، باید دقت بیشتری در انتخاب دامنه حرارتی شمع خودرو به خرج دهید. اگر سطح دامنه حرارتی شمع مناسب نباشد قطعا سبب ایجاد مشکلاتی جدی خواهد شد. به طور کلی، دامنه حرارتی مناسب شمع خودرو تقریبا ۹۰۰ تا ۱۴۵۰ درجه است اگر دما کمتر از ۹۰۰ درجه باشد امکان ایجاد رسوب وجود دارد. از طرفی حرارت بالای ۱۴۵۰ درجه نیز مشکلات دیگری را ایجاد خواهد کرد.

افزایش ولتاژ شمع خودرو

از لحاظ کارکرد، شمع با استفاده از کویل احتراق به میزان زیادی از جریان برق متصل می‌شود. با عبور این جریان از سیم پیچ، اختلاف ولتاژی بر روی شمع خودرو و مابین الکترود مرکزی و الکترود زمین به وجود می‌آید.

این قطعه دارای شکافی است که در درون آن ترکیبی از سوخت و هوا در جریان است. این ترکیب همانند یک عایق عمل کرده و از ایجاد سریع جرقه در شمع خودرو جلوگیری می‌کند.

با رسیدن جریان ولتاژ به مرز ۲۰ هزار ولت، شکاف پیشرو شکسته شده و آتش می‌گیرد. در این حالت شمع از سرسیلندر جدا شده و شروع به ایجاد جرقه می‌کند. در این زمان صدای کلیکی کوچک را خواهید شنید و اگر محیط به اندازه کافی تاریک باشد می‌توانید جرقه ایجاد شده را نیز مشاهده نمایید.

صدای کلیک شنیده شده، در واقع ایجاد یک شاخه کوچک برق است و در صورت مشاهده جرقه، شکل آن نیز شبیه به یک رعد و برق کوچک خواهد بود.

حرارت ایجاد شده توسط شمع خودرو به محفظه احتراق منتقل شده و سپس گسترش می‌یابد. در این حالت سیلندر خودرو حداقل از لحاظ تئوری به احتراق کامل می‌رسد.

ساخت شمع خودرو

از لحاظ طراحی و ساخت، فرآیند تولید شمع خودرو به هیچ وجه آسان نیست. به طوری که برای ساخت یک عدد شمع به تجهیزات و قطعات دقیقی نیاز است.

در ادامه ویژگی‌های مختلف شمع را به شکلی کامل معرفی خواهیم کرد. به یاد داشته باشید که اکثر شمع‌های خودرو دارای ساختاری مشابه بوده و تنها برخی از آنها دارای تفاوت‌هایی جزئی هستند.

دنده‌ها: دنده‌های عایق محافظت بیشتری را در برابر ولتاژ ثانویه و یا تخلیه جرقه فراهم کرده و به گرفتن بوت لاستیکی شمع خودرو در برابر بدنه شمع کمک خواهند کرد.

عایق: بدنه عایق با استفاده از متریال سرامیک اکسید آلومینیوم ساخته می‌شود. به منظور ساخت قسمت عایقی شمع از سیستم قالب گیری خشک و فشار قوی استفاده می‌شود. پس از قالب گیری عایق، آن را در برابر حرارت بالاتر از نقطه ذوب فولاد قرار می‌دهند. در پایان این فرآیند، ویژگی‌های مقاومت دی الکتریک فوق‌العاده، هدایت حرارتی بالا و مقاومت عالی در برابر شوک در شکل نهایی عایق پدیدار خواهند شد.

همان طور که گفته شد، عایق از جنس سرامیک اکسید آلومینیوم بوده و سطح بیرونی آن به شکل میله‌ٰای طراحی شده است زیرا که بتواند در حین استفاده از بوت لاستیکی شمع، از آن در برابر خطراتی نظیر تخلیه جرقه یا ولتاژ ثانویه محافظت نماید.

Hex: سوکتی شش گوش جهت اتصال آچار به شمع است. سوکت پیشرو معمولا دارای ابعادی یکسان بوده و اندازه آن با مقدار حجم جرقه رابطه‌ای مستقیم دارد.

پوسته: پوسته فلزی شمع خودرو با استفاده از فرآیند ویژه اکستروژن سرد ساخته می‌شود. همچنین در ساخت پوسته فلزی برخی از شمع‌های خودرو تخته‌های فلزی بکار گرفته خواهند شد.

آبکاری: پوسته شمع خودرو همواره آبکاری می‌شود. این کار سبب افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی خواهد شد. همان طور که گفته شد، پوسته فلزی شمع خودرو با استفاده از فرآیند ویژه اکستروژن سرد ساخته می‌شود. البته در برخی از موارد تخصصی‌تر و به منظور افزایش مقاومت پوسته از روکش فلزی نیز استفاده خواهد شد. از طرفی سوکت شش گوش قرار گرفته بر روی شمع با استفاده از آچار باز شده و امکان حذف یا قرار دادن پلاگ را به شخص خواهد داد.

واشر: واشر تجهیزی است که در برخی از شمع‌های خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. واشر از طراحی فلزی برخوردار بوده و به منظور اهداف آب بندی، سطح آن به صورت صاف ساخته می‌شود. تعدادی دیگر از شمع‌های خودرو، به جای واشر از یک پوسته مخروطی شکل استفاده می‌کنند. لازم به ذکر است که این پوسته در داخل شمع جایگذاری می‌شود.

سیم‌ها: طبق مشخصات ارائه شده توسط SAE و انجمن بین المللی استاندارد، سیم‌های شمع خودرو بر روی یکدیگر پیچیده شده و هیچ کدام از آنها دیگری را قطع نمی‌کنند.

الکترود زمین: الکترود زمین در اشکال و ساختارهایی متفاوت طراحی می‌شوند. اما معمولا متریال بکار رفته در تولید اکثر آنها، فولاد آلیاژ نیکل است. الکترود زمین باید در برابر فرسایش جرقه، فرسایش شیمیایی و درجه حرارت بالا مقاوم باشد.

الکترود مرکزی: الکترود مرکزی با استفاده از آلیاژی مخصوص تولید می‌شود. این الکترود نیز باید در برابر فرسایش جرقه و خوردگی‌های شیمیایی مقاوم باشد. هم چنین با توجه به متغیر بودن میزان حرارت در محفظه احتراق، الکترود پیشرو باید بتواند در تمامی شرایط عملکرد مطلوب خود را حفظ کند.

شکاف: به ناحیه بین الکترود زمین و الکترود مرکزی، شکاف گفته می‌شود.

بینی عایقی: بینی عایقی در اشکال و اندازه‌های مختلف طراحی و ساخته می‌شود. اما اصلی‌ترین وظیفه این تجهیز جاری ساختن کربن، سوخت و روغن با سرعتی آهسته است. با افزایش سرعت موتور، بینی عایقی شروع به خنک شدن می‌کند. فرآیندی که سبب کاهش دما و خوردگی الکترودها خواهد شد.

نتیجه‌گیری

هماهنگی و همکاری قطعات مختلف در خودرو سبب به حرکت درآمدن آن می‌شود که البته اختلال در هر قطعه وظیفه آن را مشخص خواهد کرد. همانطور که خواندید شمع خودرو با آن که قطعه‌ای کوچک در ماشین است اما چه کار مهم و حیاتی را در این وسیله انجام خواهد داد که نبود آن روشن شدن خودرو غیر ممکن خواهد شد.

پس در انتخاب و خرید شمع خودرو همچون انتخاب انواع لاستیک و تعویض لنت ترمز باید دقت کرد تا با آگاهی و اطلاعات کافی مناسب‌ترین نوع آن را برای خودرو تهیه شود.