بررسی عملکرد شمع خودرو و انواع آن

آشنایی با شمع خودرو

شمع خودرو یکی از مهمترین اجزا در فرایند احتراق خودرو است. خودروهایی که با سوخت فسیلی کار می کنند برای حرکت نیازمند احتراق در موتور خود هستند. این احتراق توسط قطعه ای کوچک به نام شمع موتور انجام می گیرد. شمع خودرو در داخل موتور و در بالای سیلندر قرار دارد و پس از مکش سوخت به داخل سیلندر با یک جرقه کوچک موجب انفجار آن می شود. شمع موتور خودرو برای جرقه زنی نیازمند یک ولتاژ بالاست. این قطعه از قسمت های مختلفی نظیر عایق، الکترود، واشر و … تشکیل می شود.

مبنای کارکرد موتور خودرو حرکت پیستون ها داخل سیلندرها است، که این حرکت منجر به انتقال نیرو به سیستم انتقال قدرت و در نهایت به چرخ‌ ها و حرکت خودرو می‌شود. پس از متراکم شدن مخلوط سوخت و هوا در محفظه‌ی احتراق، حال نوبت به ایجاد جرقه‌ای است که این ترکیب را بسوزاند. ایجاد جرقه در زمان مناسب و باقدرت بالا وظیفه‌ی مهمی است که توسط شمع خودرو انجام می‌شود.

عملکرد شمع موتور خودرو

همانطور که گفته شد، شمع موتور خودرو برای جرقه زنی به ولتاژ بالایی نیاز دارد. این ولتاژ بالا از طریق کوِئل خودرو تامین می شود. کوئل برق ولتاژ پایین را از باتری خودرو می گیرد و با افزایش ولتاژ آن، این جریان را به شمع ها منتقل می کند. این ولتاژ به طور معمولی عددی بین 12000 تا 25000 ولت است که موجب یونیزه شدن گازهای بین الکترودهای مرکزی و جانبی شمع شده و ایجاد جریان و در نتیجه احتراق می کند.

اجزای تشکیل دهنده شمع خودرو

گرچه شمع ها کوچک هستند اما هر شمع خودرو از اجزای مختلفی تشکیل شده که در تصویر زیر مشاهده می کنید:

شمع خودرو در حرارت و ولتاژ بالا کار می کند، بنابراین لازم است که از مواد با کیفیتی ساخته شود. جریان ولتاژ بالایی که به شمع خودرو می رسد از طریق عایق سرامیکی به الکترود داخل شمع (الکترود مثبت) انتقال می یابد. این عایق سرامیکی از انتقال جریان برق به بدنه خودرو جلوگیری می کند.

شمع خودرو دارای دو الکترود مثبت و منفی است. الکترود مثبت در داخل بدنه شمع قرار دارد و تنها قسمت انتهایی آن مشخص است و الکترود منفی نیز به بدنه شمع متصل شده است و دارای جریان منفی است. در میان الکترود مثبت و منفی فاصله بسیار کوچکی وجود دارد که محل جرقه زنی است. به این فاصله گپ شمع خودرو نیز گفته می شود.

انواع شمع خودرو

شمع های خودرو دارای انواع گوناگونی می باشند که هر کدام برای نوعی از موتور خودرو ساخته شده اند مانند: شمع سرد، گرم، نیکلی، پلاتینیومی، ایریدیومی، چند الکترودی و … که در ادامه تعدادی از آنها را توضیح می دهیم.

شمع های چند الکترودی

این گونه از شمع خودرو از چند الکترود منفی برخوردار می باشد که باعث طول عمر بسیار بالاتر می گردد. به علت اینکه هربار جرقه زنی باعث خوردگی قطب منفی می گردد، هر الکترود پس از خورده شدن، جای خود را با الکترود نزدیکتر به قطب مثبت عوض کرده و در نتیجه طول عمر بالاتری برای شمع خودرو ایجاد میکنند. شمع موتور خودرو بر اساس طراحی پیشرانه به دو دسته سرد و گرم تقسیم می شود.

شمع موتور سرد

شمع های سرد به دلیل کوتاه بودن قسمت پایه ،حرارت خود را با سرعت بیشتری از دست می دهند. کاهش دمای سریع شمع موتور به بالا رفتن کیفیت عمل احتراق نیز کمک می کند. شمع های پایه بلندی که دمای آنها دیرتر کاهش می یابد به دلیل مجاورت با گرمای پیستون زودتر از حد مجاز جرقه ایجاد می کنند. احتراق زودرس موجب لرزش موتور و آسیب دیدن قطعات آن می شود. بنابراین، از شمع های سرد در موتورهایی که دمای بالایی دارند استفاده می شوند.

شمع موتور گرم

شمع های گرم حرارت حاصل از احتراق سوخت و هوا را بیشتر در خود نگه می دارند. این ویژگی نیز مزایای خاص خود را دارد که از جمله آنها می توان به سوختن و از بین رفتن روغن و کربن رسوب کرده بر روی شمع اشاره کرد. در واقع باقی ماندن رسوبات احتراق قبلی بر روی شمع موجب کاهش کیفیت جرقه زنی و پایین آمدن راندمان موتور می شود. از شمع های گرم در پیشرانه هایی که دمای تولیدی کمتری دارند استفاده می شود.

شمع های نیکلی

شمع موتور نیکلی مقاومت گرمایی کمتری نسبت به انواع دیگر دارد و در نتیجه طول عمر آن نیز کوتاه تر است. در شمع های نیکلی الکترود مثبت به شکل تخت است. شمع های نیکلی مصرف سوخت بالاتری دارند اما در عین حال از قیمت پایین تری هم برخوردارند. به طور معمول توصیه می شود که شمع های نیکلی هر 20 هزار کیلومتر تعویض شوند.

شمع های معمولی

شمع های معمولی و رایج در بازار از آلیاژ نیکل ساخته شده که تحمل حرارتی معادل ۴۰۰ درجه دارند و به همین دلیل نهایت عمر آن ها ۳۰،۰۰۰ کیلومتر است و بخاطر تخت بودن الکترود مثبت آن ها جرقه کاملا منظم نیست و همین نکته باعث بالا رفتن مصرف سوخت و خام سوزی می شود.

شمع های سوزنی

الکترود مثبت این شمع ها به شکل سوزن  نوک تیز است و این خاصیت باعث می شود که جرقه حاصله از شمع بسیار دقیق، در راستای سیلندر و خیلی قوی تر از یک شمع معمولی باشد. زمانی که جرقه قوی تر باشد شعله حاصله از انفجار بزرگتر و در نتیجه بنزین داخل سیلندر بطور کامل سوخته، تمامی انرژی آن آزاد می شود.

ساختار و کاربرد شمع های سوزنی

در این مدل شمع اگر بخواهیم در مورد ساختار آن صحبت کنیم متوجه خواهیم شد که در این شمع ها الکترود مثبت آن به صورت یک سوزن خیاطی با نوک تیز می باشد و این ساختار باعث می شود تا دقت جرقه بسیار بالا رفته و آن را در راستای سیلندر قرار دهد.

جالب است بدانید، این شمع ها به قدری قوی هستند که قابل قیاس با شمع های ساده و معمولی نیستند. این خاصیت شمع ها به سیلندر ماشین شما این امکان را می دهد تا بنزین در آن به صورت کامل سوخته شده و تمامی انرژی موجود در ترکیب بنزین به طور تمام و کمال آزاد شود.

عیب یابی شمع خودرو

هر شمع دارای یک طول عمر خاص می باشد که پس از طی این مدت زمان باید نسبت به تعویض آن اقدام نمود. اما گاهی به دلیل ازدیاد رسوبات حاصل از احتراق در سر الکترودها و کثیف شدن آن و یا جرقه زنی نادرست و از بین رفتن الکترودها، نیاز به تعویض شمع خودرو پیش از طی کردن طول عمر استاندارد خواهد بود.

در این مواقع خودرو به خوبی کار نخواهد کرد و به نوعی دچار بدسوزی می گردد. درست کار نکردن یکی از شمع ها باعث می شود که سیلندر مربوطه سوخت را بطور ناقص بسوزاند و در نتیجه باعث افزایش آلایندگی و در نتیجه صدمه به قطعات موتور گردد.

عوامل خرابی شمع خودرو

جرقه زنی به مرور زمان موجب از بین رفتن تدریجی الکترود شمع موتور خودرو می شود. این فرسودگی آنقدر ادامه پیدا می کند تا آن که الکترودها توان ایجاد جرقه و اشتعال مخلوط سوخت و هوای میان خود را نداشته باشند. فرسودگی شمع ها به طور مستقیم بر عملکرد و راندمان موتور خودرو اثر می گذارد و مصرف سوخت آن را نیز افزایش می دهد.

• درجه حرارت زیاد

شاید یکی از رایج ترین دلایلی که باعث کوتاه شدن عمر مفید شمع های سوزنی می شود، بالا رفتن درجه حرارت آنها از حد استاندارد باشد و این بالا رفتن درجه حرارت هم می تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد.

• کثیف شدن قطعه ای از شمع به خاطر افزایش کربن

یکی از حساس ترین بخش های شمع که اختلال در ساختار آن می تواند مشکلاتی جدی را برای شمع بوجود بیاورد سر شمع می باشد چون وقتی روی آن به وسیله مقدار زیادی از کربن پوشیده شود، می تواند عمر قطعه مورد نظر را کاهش بدهد. برای جلوگیری از این اتفاق بهتر است از فیلتر هوای مناسب استفاده کرده و جلوی انتقال سوخت آلوده را گرفت.

• نشت کردن بیش از حد روغن

دلیل دیگری که برای خراب شدن زود هنگام شمع و یا حتی کاهش طول عمر آن وجود دارد، آلوده شدن شمع با روغن می باشد. به منظور جلوگیری از بروز این مشکل باید هر چند وقت یک بار درزبندی قطعه ها را مورد بررسی قرار داد.

علائم تعویض شمع خودرو

گاهی در حین رانندگی با دیدن یک سری از موارد مانند کم شدن توانایی موتور و حتی خام سوزی در هنگام شتاب گرفتن، متوجه می شوید که باید برای خودروی خود یک شمع مناسب تهیه کرده و این شمع قدیمی را تعویض کنید.در ضمن با دیدن تغییرات فیزیکی روی این قطعه هم می توان به زمان تعویض آن پی برد.

در واقع این چینی روی شمع است که دارای حالتی نامطلوب می شود و خبر از تعویض شمع می دهد زیرا این چینی ها به طور معمول و در حالت طبیعی دارای رنگی خاکستری یا قهوه ای و یا زرد می باشد و روی آن ها هیچ اثری از آلودگی و لکه های ناخوشایندی را مشاهده نمی کنید. به طور کلی اگر بخواهید شمعی را که دچار عیب هایی شده است بشناسید، باید به نکات زیر به خوبی توجه کنید:

•  لعاب روی چینی

اگر شما به رانندگی با سرعت بسیار بالا علاقه دارید باید به این نکته هم توجه کنید که در اثر این سرعت بالای شما یک لایه سربی از بنزین بر روی چینی تشکیل می شود و در آخر باعث ایجاد یک لایه لعابی به رنگ زرد یا حتی سبز بر روی قطعه شده تا تنها راه حل آن تعویض قطعه موردنظر باشد.

• ترک خوردگی چینی

یکی از عواملی که می تواند باعث ترک خوردگی چینی شود، کاهش میزان اکتان موجود در سوخت است تا فرایند جرقه زدن را در سیلندر به شدت مختل کند. اگر صدایی نامطلوب از موتور ماشین خود شنیدید باید به ترک خوردگی چینی شک کنید.

• تغییر رنگ چینی

در بنزینی که شما برای ماشین خود استفاده می کنید یک سری از مواد افزودنی وجود دارد و معمولا آن ها برای افزایش میزان اکتان سوخت کاربرد دارند ولی در اثر آن روی سطح خارجی چینی شما قرمز یا صورتی می شود.

• فرسودگی الکترود

در مواقعی هم ممکن است که شمع شما دچار آسیب شده باشد و شما نسبت به تعویض آن بی توجهی بورزید ولی جالب است بدانید که در اثر آن ممکن است که الکترود مرکزی آن دچار سوختگی شده باشد.

• وجود بنزین بر روی شمع

در اثر بروز عوامل مختلفی ممکن است که سر شمع خودروی شما به وسیله مقداری از بنزین آلوده شود و باعث ایجاد تغییر رنگ در چینی آن شده و رنگ آن را به سمت سیاهی میل دهد.

• ذوب شدن الکترود مرکزی

در برخی مواقع شمع شما بسیار داغ شده و حرارت آن از حد مشخص شده بالاتر می رود که در این صورت ممکن است که الکترود مرکزی آن دچار ذوب شدگی شده و باعث ایجاد مشکلی جدی برای چینی آن بشود.

لزوم تعویض شمع خودرو

وقتی رانندگی می کنید شمع موتور خودروی شما دچار ایجاد چندین جرقه می شود که با این جرقه ها مقداری از الکترود شمع شما از بین می رود و این روند به طور مکرر ادامه پیدا کرده تا الکترود به طور کامل فرسوده و متلاشی شود. در واقع با این اتفاقات به طور کلی قدرت موتور شما کاهش پیدا کرده و باعث افزایش مصرف سوخت شما می شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله های نحوه ی پایین آوردن مصرف سوخت خودرو، روغن موتور و انواع آن و نحوه ی عملکرد کنیستر مراجعه نمود.