سیستم جرقه زنی و شمع‌های خودرو جزو ارکان اصلی یک موتور احتراقی به حساب می‌آیند و هرگونه ایراد یا انتخاب شمع‌های نامناسب می‌تواند روی عملکرد کلی موتور خودرو تاثیر منفی بگذارد. در این مطلب به معرفی ویژگی‌های سیستم جرقه زنی و تفاوت شمع گرم و سرد می‌پردازیم.
نحوه عملکرد سیستم جرقه زنی ماشین
سیستم جرقه زنی خودروها شامل ماشین ریسپکت ، تیگو 7 پرو یا هر خودرو دیگری باید با سایر اجزای موتور هماهنگ عمل کند. هدف سیستم این است که سوخت در زمان کاملاً دقیقی مشتعل شود تا گازهای منبسط شده بتوانند حداکثر کار را برای حرکت دادن پیستون انجام دهند. اگر سیستم جرقه زنی در زمان اشتباه جرقه بزند، قدرت موتور کاهش یافته و مصرف سوخت و آلایندگی افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است خودروهای برقی نظیر آئودی e-tron q4 فاقد سیستم شمع و جرقه زن هستند.
هنگامی که مخلوط سوخت و هوا در سیلندر می‌سوزد، دما بالا می‌رود و سوخت به گازهای خروجی تبدیل می‌شود. این تغییر باعث افزایش شدید فشار در سیلندر شده و پیستون را به سمت پایین حرکت می‌دهد. بیشترین گشتاور و قدرت موتور در زمان به حداکثر رساندن فشار احتراق درون سیلندر به دست می‌آید. به حداکثر رساندن فشار همچنین بهترین بازده موتور را به همراه خواهد داشت که به طور مستقیم به مصرف سوخت بهتر نیز منتج می‌شود. زمان‌بندی دقیق جرقه برای دستیابی به این هدف کاملا حیاتی و ضروری است.
از زمان ایجاد جرقه تا زمانی که مخلوط سوخت و هوا به طور کامل بسوزد و فشار درون سیلندر به حداکثر برسد، تأخیر کمی وجود دارد. اگر شمع درست زمانی که پیستون به بالای کورس تراکم می‌رسد، جرقه بزند، پیستون قبل از اینکه گازهای داخل سیلندر به بالاترین فشار خود برسند، بخشی از مسیر را به سمت پایین حرکت کرده است. برای بهترین استفاده از سوخت، جرقه باید قبل از اینکه پیستون به بالاترین نقطه برسد، ایجاد شود، تا زمانی که پیستون مجددا به سمت پایین حرکت می‌کند، فشار به اندازه کافی برای شروع کار مفید وجود دارد.
شمع خودرو
شمع در مرکز جایگاه سوپاپ‌ها در هر سرسیلندر قرار دارد. تئوری عملکرد شمع بسیار ساده و قابل فهم است: این قطعه باعث می‌شود برق ولتاژ بالا مانند صاعقه از شکاف کوچک بین قطب مثبت و منفی عبور کند. برای اینکه جریان برق بتواند از شکاف بین الکترودها عبور کند و جرقه بزند، باید ولتاژ بسیار بالایی داشته باشد. ولتاژ در شمع موتور می‌تواند بین 40,000 تا 100,000 ولت باشد.
شمع خودرو باید یک مسیر عایق‌بندی شده داشته باشد تا این ولتاژ بالا به الکترود مثبت برسد، جایی که می‌تواند از شکاف عبور کند و از آنجا به بلوک موتور هدایت شود. این شمع همچنین باید در برابر گرما و فشار شدید داخل سیلندر مقاومت کند و به گونه ای طراحی شود که رسوبات ناشی از افزودنی‌های سوخت روی آن جمع نشود.
شمع‌ها از یک هسته سرامیکی برای ایزوله کردن ولتاژ بالا در اطراف الکترود استفاده می‌کنند و اطمینان می‌دهند که جرقه فقط در نوک الکترود و نه در هیچ جای دیگری روی شمع ایجاد می‌شود. عایق یا سرامیک یک رسانای حرارتی نسبتاً ضعیف است و بنابراین گرما را در حین کار نگه می‌دارد. بسته به میزان عایق بودن سرامیک در برابر حرارت، شمع‌ها به دو دسته سرد و گرم تقسیم می‌شوند.
کوئل جرقه زنی
کوئل اساساً یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا محسوب می‌شود که از دو سیم پیچ تشکیل شده است. یک سیم پیچ به عنوان سیم پیچ اولیه بوده و سیم پیچ ثانویه به دور آن پیچیده شده است. سیم پیچ ثانویه به طور معمول صدها برابر بیشتر از سیم پیچ اولیه، دارای سیم‌های پیچ خورده است.
جریان برق از باتری یا دینام به سیم پیچ اولیه کوئل وارد می‌شود. جریان سیم پیچ اولیه می‌تواند توسط پلاتین‌های قطع کننده یا توسط یک دستگاه حالت جامد در یک جرقه زنی الکترونیکی به طور ناگهانی قطع شود. بعد از عبور جریان از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه،ولتاژ آن مطابق با نحوه عملکرد ترانسفورماتورهای افزاینده، بسیار بالا می‌رود و این برق ولتاژ بالا از کویل به سمت شمع‌ها روانه می‌شود تا در عملیات جرقه زنی برای هر سیلندر شرکت کند.
توزیع کننده جرقه زنی (دلکو)
توزیع کننده یا دلکو چند کار را انجام می‌دهد. اولین کار آن توزیع ولتاژ بالا از کوئل به سیلندر صحیح است. این کار توسط درپوش و روتور (چکش برق) انجام می‌شود. کوئل به روتور متصل است که داخل درپوش می‌چرخد. روتور از کنار مجموعه‌ای از کنتاکت ها عبور می‌کند، یک کنتاکت برای هر سیلندر. هر بار که نوک روتور از هر کنتاکت عبور می‌کند، یک پالس ولتاژ بالا از کوئل می‌آید. پالس از شکاف کوچک بین روتور و کنتاکت عبور می‌کند و سپس از طریق وایر به شمع درون سیلندر مربوطه منتقل می‌شود.
هنگامی که تنظیم موتورهای قدیمی را انجام می‌دهید، یکی از مواردی که در موتور خود باید تعویض کنید، مجموعه دلکو است؛ چراکه به دلیل قوس الکتریکی درنهایت فرسوده می‌شوند. همچنین، وایر شمع‌ها هم درنهایت فرسوده می‌شوند و بخشی از عایق الکتریکی خود را از دست می‌دهند. این مورد می‌تواند علت بعضی از مشکلات بسیار مرموز موتور باشد.
زمان‌بندی جرقه آن‌قدر برای عملکرد موتور حیاتی است که اکثر ماشین های جدید مثل خودرو خودرو اطلس از دلکو استفاده نمی‌کنند. در عوض، آنها از یک یا چند حسگر استفاده می‌کنند که موقعیت دقیق پیستون‌ها را به واحد کنترل موتور (ECU) گزارش می‌دهد. کامپیوتر هم یک مدار الکترونیکی را کنترل می‌کند که جریان به کوئل را قطع و وصل می‌نماید.
سیستم‌های جرقه زنی بدون توزیع کننده یا دلکو از یک کوئل جداگانه برای هر سیلندر استفاده می‌کنند. این کویلها به طور مستقیم توسط ECU کنترل می‌شوند و مزایای متعددی نسبت به سیستم‌های سنتی مبتنی بر دلکو دارند که از جمله می‌توان به دقت بیشتر زمان‌بندی جرقه، قابلیت اطمینان بالاتر دردسر نگهداری کمتر و عملکرد یکنواخت‌تر اشاره کرد.
سیستم‌های جرقه زنی بدون توزیع کننده به طور فزاینده در خودروهای مدرن رایج هستند و تقریباً در مامی ماشین‌های یک دهه اخیر دیگر از سیستم‌های مبتنی بر دلکو و چکش برق استفاده نمی‌شود.
تفاوت شمع گرم و سرد: کدام یک برای خودروی شما مناسب‌تر است؟
در حالی که عملکرد اصلی شمع‌ها ایجاد جرقه برای مشتعل کردن مخلوط هوا و سوخت و روشن کردن موتور است، یکی دیگر از عملکردهای مهم شمع‌های موتور، دفع گرما از محفظه احتراق است. شمع‌ها مانند یک مبدل حرارتی عمل می‌کنند و انرژی حرارتی را از محفظه احتراق دور کرده و آن را به سیستم خنک‌کننده موتور منتقل می‌کنند.
عــدد حرارتی شمع چیست؟
عدد حرارتی شمع نشانگر درجه‌ای است که این قطعه می‌تواند گرما را از خود دور سازد. شمع‌هایی با دفع حرارتی بالا به عنوان «سرد» و شمع‌هایی با ویژگی‌های دفع حرارتی یا رسانایی کمتر به عنوان داغ یا گرم شناخته می‌شوند.
ساختار شمع بر رتبه حرارتی و گرم یا سرد بودن آن تأثیر می‌گذارد:
• طول سر عایق شمع
• سطح مقطع
• جنس الکترود مرکزی
• موقعیت سر عایق شمع
شمع‌های گرم یا پایه بلند
شمع‌های داغ یا پایه بلند که در بسیاری از خودروهای سواری یافت می‌شوند، عایق قوی به منظور انتقال کند گرما دارند، که باعث می‌شود دما به اندازه‌ای بالا بماند تا رسوبات کربنی را بسوزاند و از کثیفی زودرس جلوگیری کند. این امر به افزایش دوره زمانی تعویض شمع‌ها کمک می‌کند.
ویژگی‌های شمع‌های گرم:
• طول عایق بلندتر (پایه بلند)
• گرما را به آرامی منتقل می‌کند
• نوک برای مدت طولانی‌تر داغ می‌ماند
• رسوبات کربنی را بهتر می‌سوزاند
شمع‌های سرد (پایه کوتاه)
شمع‌های سرد برای موتورهای با دور بالا و سایر شرایطی که موتور در دمای بالا کار می‌کند، مناسب هستند. از آنجایی که این شمع‌ها گرما را سریع‌تر منتقل می‌کنند، می‌توانند زودتر کثیف و دچار رسوب شوند؛ زیرا به اندازه‌ای داغ نمی‌شوند که رسوبات کربنی را بسوزانند.
ویژگی‌های شمع‌های سرد:
• طول عایق کوتاه‌تر (پایه کوتاه)
• گرما را سریع‌تر منتقل می‌کنند
• سر شمع برای مدت طولانی‌تری خنک مِهم‌اند اما زودتر هم کثیف می‌شود
انتخاب شمع مناسب برای خودرو
توجه به عدد حرارتی صحیح برای دستیابی به عملکرد مطلوب از موتور شما ضروری است. برای اکثر وسایل نقلیه، نوع شمع و عدد حرارتی توصیه شده توسط سازنده بهترین گزینه به شمار می‌رود و اگر شمعی را انتخاب کنید که برای موتور مناسب نباشد، ممکن است به آن آسیب برسانید. پس برای پیدا کردن نوع شمع مناسب خودروی خود، در درجه اول حتما دفترچه راهنمای مالک را مطالعه کنید.
با این حال، برای موتورهای اصلاح شده یا پیشرانه هایی که به هر دلیل تحت شرایط خاص کار می‌کنند، هنگام انتخاب شمع نکات زیر را در نظر داشته باشید:
• اگر از شمعی با درجه حرارت بسیار سرد استفاده کنید که تا دمای مناسب گرم نشود، قادر به سوزاندن رسوبات کربنی نخواهد بود و این مورد می‌تواند منجر به کثیفی زودرس سر شمع شود. لازم به گفتن نیست که یک شمع کثیف می‌تواند باعث احتراق ناقص و خاموش شدن یا بدکار کردن موتور شود.
• انتخاب شمعی با عدد حرارتی بیش از حد داغ هم می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد، ساییدگی سریع الکترودها، احتراق زودرس و افزایش مصرف سوخت شود.
شرایط کارکرد خودرو: از آنجایی که قابلیت خنک شدن سرسیلندر با شمع‌های داغ کندتر صورت می‌گیرد، این دست شمع‌ها برای خودروهای قدیمی که به طور کلی دمای پایین‌تری در محفظه احتراق دارند، مناسب‌تر هستند.
از طرف دیگر، شمع‌های سرد برای خودروهای جدید یا خودروهایی که از توان خروجی بالاتری برخوردارند، مناسب‌تر خواهند بود؛ زیرا این دست ماشین‌ها به شمع‌هایی نیاز دارند که بتوانند به سرعت خنک شوند و حرارت بالای موتور را بهتر دفع کنند.
• نحوه استفاده از خودرو: هنگام انتخاب شمع، ببینید که آیا خودروی شما برای کارهای سبک و عادی استفاده می‌شود یا سنگین و غیرعادی. اگر خودروی شما برای کارهای سنگین مانند رانندگی با سرعت بالا و حمل بارهای سنگین استفاده می‌شود، شمع سرد برای شما بهتر خواهد بود. در غیر این صورت از شمع گرم استفاده کنید.
• نوع آب و هوا: در آب و هوای گرمتر، شمع‌های سردتر را انتخاب کنید تا از گرم شدن بیش از حد موتور و سرسیلندر جلوگیری شود. در آب و هوای سردتر، شمع‌های گرمتر را انتخاب کنید تا از عملکرد صحیح و دقیق موتور اطمینان حاصل شود.
• نوع رانندگی:اگر رانندگی پر سرعت یا یدک کشی سنگین انجام می‌دهید، شمع‌های سردتر را انتخاب کنید تا از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری کنند. برای رانندگی معمولی، شمع‌های گرمتر مناسب هستند.
سن و وضعیت موتور: موتورهای جدیدتر و نو معمولاً با شمع‌های سرد بهتر کار می‌کنند، زیرا سیستم‌های خنک‌کننده کارآمدتری دارند. اما موتورهای قدیمی‌تر با کارکرد بالا بهتر است از شمع‌های گرمتر بهره‌مند شوند، زیرا ممکن است سیستم‌های خنک‌کننده به کارآمدی موتورهای جدیدتر نباشد و باید از شمعی استفاده شود که در برابر گرما مقاومت بالاتری نشان می‌دهد.
• مصرف سوخت: شمع‌های سردتر می‌توانند به طور بالقوه مصرف سوخت را کمی بهبود بخشند؛ زیرا از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری می‌کنند. اما شمع‌های گرمتر ممکن است در برخی موارد مصرف سوخت را کمی افزایش دهند زیرا موتور را گرمتر نگه می‌دارند.
• عملکرد: شمع‌های سردتر قادرند جرقه قوی‌تری ایجاد کنند که می‌تواند منجر به عملکرد بهتر، به خصوص در دور موتور بالا شود. اما شمع‌های گرمتر ممکن است در دور موتور پایین‌تر عملکرد بهتری داشته باشند زیرا سریع‌تر به دمای کارکرد بهینه می‌رسند.
سخن پایانی
سیستم جرقه زنی نقش حیاتی در عملکرد موتورهای احتراق داخلی دارد. این سیستم باید ولتاژ بالایی را در زمان دقیق به شمع‌ها تحویل دهد تا مخلوط سوخت و هوا به طور کامل درون سیلندر بسوزد. سیستم‌های جرقه زنی در طول سال‌ها تکامل یافته‌اند و سیستم‌های مدرن دارای دقت، قابلیت اطمینان و عملکرد کاملا مطلوب هستند.
برای مطمئن شدن از عملکرد صحیح سیستم جرقه زنی باید همیشه از شمع‌های باکیفیت و مناسب برای مدل خاص خودروی خود طبق دفترچه راهنمای ماشین استفاده کنید. همان‌طور که در دفترچه راهنمای مالک شما توصیه شده است، شمع‌ها را طبق برنامه عوض کنید. اگر در مورد انتخاب شمع مناسب برای خودروی خود مطمئن نیستید، با یک مکانیک واجد شرایط یا کارشناس فنی نمایندگی خودروساز مشورت کنید. استفاده از شمع‌های مناسب می‌تواند به بهبود شتاب، عملکرد، مصرف سوخت و طول عمر موتور خودرو کمک کند. با انتخاب صحیح و تعویض منظم شمع‌ها، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که موتور شما به بهترین شکل ممکن کار می‌کند.
- پایان پیام
