عملکرد شمع خودرو چیست؟ اجزای شمع، انواع و خرابی شمع موتور ماشین

مهم‌ترین بخش هر خودرو موتور آن است. یکی از قطعات مهمی که سلامت موتور، مصرف سوخت و بسیاری از ویژگی‌های خودرو به آن بستگی دارد شمع موتور (spark plug) است که در ادامه به بررسی کامل این قطعه اعم از مشخصات، عملکرد، خرابی، تعویض و قیمت شمع خودرو خواهیم پرداخت. پس با فروشگاه لوازم یدکی ماشین نو همراه باشید.

شمع خودرو چیست؟

خودروهایی که با سوخت فسیلی کار می‌کنند برای حرکت نیازمند احتراق در موتور خود هستند. این احتراق توسط قطعه ای کوچک به نام شمع موتور انجام می‌گیرد. 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 می‌شود. شمع موتور خودرو برای جرقه زنی نیازمند یک ولتاژ بالاست. این قطعه از قسمت‌های مختلفی نظیر عایق، الکترود، واشر و … تشکیل می‌شود.

مبنای کارکرد موتور خودرو حرکت پیستون‌‌ها داخل سیلندرها است، که این حرکت منجر به انتقال نیرو به سیستم انتقال قدرت و در نهایت به چرخ‌‌ها 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 می‌شود. کوئل برق ولتاژ پایین را از باتری خودرو می‌گیرد و با افزایش ولتاژ آن، این جریان را به شمع‌ها منتقل می‌کند. 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 می‌کند.

اجزای تشکیل دهنده شمع موتور

گرچه شمع‌ها کوچک هستند اما هر شمع خودرو از اجزای مختلفی تشکیل شده است.

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

شمع خودرو دارای دو الکترود مثبت و منفی است. الکترود مثبت در داخل بدنه شمع قرار داد 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 می‌شود.

اما در داخل شمع هم ساختار مهندسی شده ای قرار دارد. در تصویر زیر می‌توانید داخل شمع ماشین را مشاهده کنید.

 

شمع خودرو چند نوع دارد؟

شمع‌های خودرو دارای انواع گوناگونی می‌باشند 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 می‌دهیم.

شمع‌های چند الکترودی

این گونه از شمع خودرو از چند الکترود منفی برخوردار می‌باشد که باعث طول عمر بسیار بالاتر می‌گردد. به علت اینکه هربار جرقه زنی باعث خوردگی قطب منفی می‌گردد، هر الکترود پس از خورده شدن، جای خود را با الکترود نزدیکتر به قطب مثبت عوش کرده و در نتیجه طول عمر بالاتری برای شمع خودرو ایجاد می‌نمایند.

شمع سرد و گرم

محدوده حرارتی ( کد حرارتی ) شمع موتور خودرو

در واقع رنج حرارتی و یا همان کد حرارتی شمع موتور میزان حرارت ایجاد شده در شمع موتور در آخرین مرحله از عملکرد آن است.

این دما باید به اندازه ای پایین باشد تا مانع از احتراق پیش از موعد ترکیب سوخت و هوا در محفظه احتراق شود ( حرکت ناقص پیستون) و همچنین این دما باید به اندازه ای بالا باشد تا از ایجاد رسوب در سر الکترود جلوگیری کند.

به این رنج دمایی عملکرد حرارتی شمع موتور گفته می‌شود. رنج حرارتی نشان دهنده عملکرد مطلوب شمع موتور ماشین در بازه دمایی مشخص است. این بازه حرارتی و یا کد حرارتی به صورت یک عدد بر روی بدنه شمع موتور خودرو درج شده است.

عوامل تاثیرگذار بر روی کد حرارتی شمع موتور

• مساحت سطح و یا طول دماغه عایق حرارتی
• هدایت حرارتی عایق شمع موتور و الکترود مرکزی
• ساختار الکترود مرکزی مانند هسته از جنس مس و …
• موقعیت نسبی سر عایق نسبت به پوسته شمع موتور خودرو

مهمترین فاکتور در تعیین رنج حرارتی در واقع میزان طول دماغه عایق شمع موتور است. شمع گرم دارای طول دماغه بیشتر عایق است. دلیل ایجاد این فاصله در این نوع شمع موتور خودرو برای این است که اتلاف حرارتی کمتری داشته باشد و همچنان داغ بماند.

همچنین دماغه عایق در شمع موتور گرم نسبتا زیاد است که بیشتر در معرض دمای حاصل از احتراق قرار بگیرید. عملکرد شمع موتور خودرو از نوع سرد رفتاری معکوس با شمع موتور خودرو از نوع گرم دارد.

شمع موتور خودرو بر اساس طراحی پیشرانه به دو دسته سرد و گرم تقسیم می‌شود.

• شمع موتور سرد

شمع‌های سرد به دلیل کوتاه بودن قسمت پایه حرارت خود را با سرعت بیشتری از دست می‌دهند. کاهش دمای سریع شمع موتور به بالا رفتن کیفیت عمل احتراق نیز کمک می‌کند. شمع‌های پایه بلندی که دمای آنها دیرتر کاهش می‌یابد به دلیل مجاورت با گرمای پیستون زودتر از حد مجاز جرقه ایجاد می‌کنند. احتراق زودرس موجب لرزش موتور و آسیب دیدن قطعات آن می‌شود. بنابراین، از شمع‌های سرد در موتورهایی که دمای بالایی دارند استفاده می‌شوند.

• شمع موتور گرم

شمع‌های گرم حرارت حاصل از احتراق سوخت و هوا را بیشتر در خود نگه می‌دارند. این ویژگی نیز مزایای خاص خود را دارد که از جمله آنها می‌توان 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 می‌شود. از شمع‌های گرم در پیشرانه‌هایی که دمای تولیدی کمتری دارند استفاده می‌شود.

شمع‌های نیکلی

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

شمع‌های معمولی

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

شمع‌های سوزنی

الکترود مثبت این شمع‌ها به شکل سوزن  نوک تیز است و این خاصیت باعث می‌شود 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 می‌شود.

ساختار و کاربرد شمع‌های سوزنی

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

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

مواد سازنده شمع‌های سوزنی

اغلب افراد از شمع‌های سوزنی به خاطر کارایی‌های آن از آن استفاده می‌کنند و آن‌ها معمولا از دو نوع آلیاژ ساخته شده اند و هر کدام از آن‌ها دارای خواص ویژه ای می‌باشند.

شمع‌های سوزنی با دو نوع آلیاژ تولید و روانه بازار می‌شوند:

• شمع‌های پلاتینیوم (G-Power)

در این مدل شمع‌های سوزنی آلیاژی که مورد استفاده قرار می‌گیرد در ترکیب خود دارای فلز پلاتین می‌باشد و در مقایسه با فلز ایریدیوم مقاومت حرارتی کمتری دارد که مقاومت حرارتی آن حدود 2500 درجه سلسیوس است.در این شمع پلاتینیومی الکترودها از پلاتینیوم ساخته می‌شوند و در نتیجه مقاوت گرمایی بالاتری دارند. بنابراین شمع‌های پلاتینیومی از طول عمر بیشتری نسبت به شمع‌های نیکلی برخوردارند. البته مقاومت حرارتی بالا باعث می‌شود تا در سر شمع هیچ گونه افت پتانسیلی رخ ندهد و شدت جرقه مانند قبل یکسان باقی بماند. این شمع‌ها تقریبا حدود 100000 کیلومتر عمر مفید دارند.

در شمع موتور پلاتینیومی الکترود مثبت به شکل سوزنی است که موجب افزایش کیفیت جرقه زنی می‌شود. اگرچه قیمت این نوع شمع بالاتر است اما تاثیر محسوسی در افزایش راندمان موتور، کاهش مصرف سوخت و بالا رفتن شتاب خودرو دارد.

• شمع‌های ایریدیوم (Iridium)

در شمع‌هایی که به وسیله این نوع آلیاژ ساخته می‌شوند از فلز ایریدیوم با مقاومت حرارتی نزدیک به 4000 درجه سلسیوس به کار برده می‌شود. البته نکته مفید دیگر در مورد این شمع‌ها این است که الکترود منفی آن، از نقطه ای پلاتینی می‌باشد و باعث می‌شود بالاترین درجه از جرقه در شمع‌ها ایجاد شود. این شمع‌ها با توجه به میزان سوخت مصرفی خود و ساختار خاص خود، حدود 150000 کیلومتر عمر مفید دارند ولی در اکثر مواقع با استفاده ازمکمل‌های اکتان می‌توان این میزان عمر مفید را افزایش داد.

تفاوت آتش جرقه یک شمع با الکترود مسطح معمولی و الکترود سوزنی از جنس ایریدیوم در تصویر زیر (عکس سمت راست) نمایش داده شده است.

عیب یابی شمع خودرو

هر شمع دارای یک طول عمر خاص می‌باشد 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 می‌گردد. درست کار نکردن یکی از شمع‌ها باعث می‌شود که سیلندر مربوطه سوخت را بطور ناقص بسوزاند و در نتیجه باعث افزایش آلایندگی و در نتیجه صدمه به قطعات موتور گردد.

چه عواملی باعث می‌شود که شمع‌ها خراب شوند؟

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

• درجه حرارت زیاد

شاید یکی از رایج ترین دلایلی که باعث کوتاه شدن عمر مفید شمع‌های سوزنی می‌شود، بالا رفتن درجه حرارت آنها از حد استاندارد باشد و این بالا رفتن درجه حرارت هم می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد.

• کثیف شدن قطعه ای از شمع به خاطر افزایش کربن

یکی از حساس ترین بخش‌های شمع که اختلال در ساختار آن می‌تواند مشکلاتی جدی را برای شمع بوجود بیاورد سر شمع می‌باشد چون وقتی روی آن به وسیله مقدار زیادی از کربن پوشیده شود، می‌تواند 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 می‌باشد.

به منظور جلوگیری از بروز این مشکل باید هر چند وقت یک بار درزبندی قطعه‌ها را مورد بررسی قرار داد.

چگونه متوجه علائم تعویض شمع خودرو شویم؟

گاهی در حین رانندگی با دیدن یک سری از موارد مانند کم شدن توانایی موتور و حتی خام سوزی در هنگام شتاب گرفتن، متوجه می‌شوید 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 می‌توان به زمان تعویض آن پی برد. در واقع این چینی روی شمع است که دارای حالتی نامطلوب می‌شود و خبر از تعویض شمع می‌دهد زیرا این چینی‌ها به طور معمول و در حالت طبیعی دارای رنگی خاکستری یا قهوه ای و یا زرد می‌باشد و روی آن‌ها هیچ اثری از آلودگی و لکه‌های ناخوشایندی را مشاهده نمی کنید. به طور کلی اگر بخواهید شمعی را که دچار عیب‌هایی 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 می‌شود 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 می‌تواند 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 می‌کنید یک سری از مواد افزودنی وجود دارد و معمولاً آن‌ها برای افزایش میزان اکتان سوخت کاربرد دارند ولی در اثر آن روی سطح خارجی چینی شما قرمز یا صورتی می‌شود.

• فرسودگی الکترود

در مواقعی هم ممکن است که شمع شما دچار آسیب شده باشد و شما نسبت به تعویض آن بی‌توجهی 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 می‌رود 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 ماشین

وقتی رانندگی می‌کنید شمع موتور خودروی شما دچار ایجاد چندین جرقه می‌شود که با این جرقه‌ها مقداری از الکترود شمع شما از بین می‌رود 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 می‌شود.

بازه‌های زمانی مناسب برای تعویض شمع

هر کدام از شمع‌هایی که از آن‌ها برای موتور خودروی خود استفاده می‌کنید دارای یک طول عمر مفید هستند که زمان تعویض این شمع‌ها هم به این بازه زمانی بستگی دارد. به عنوان نمونه شمع‌هایی که پلاتینیومی هستند حدود 100000 کیلومتر عمر مفید دارند و شمع‌های مسی هم در نهایت 30000 کیلومتر را می‌توانند به طور مفید کار کنند و در مورد سایرین شمع‌هایی که در بازار به فروش می‌رسند تقریبا می‌توان عمر مفید 150000 کیلومتری را برای آن‌ها در نظر گرفت.

قیمت و خرید شمع خودرو

قیمت شمع بر اساس نوع خودرو، کیفیت ساخت شمع و مشخصه آن متفاوت است. با توجه به نوسانات دلار و تغییر قیمت لوازم یدکی، پیشنهاد می‌شود برای مشاهده قیمت روز انواع شمع خودرو و وایر شمع و خرید آن، اینجا را کلیک کنید.

منبع: mobil.com