گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
در این مطلب با بررسی ویژگی‌های اصلی و مهم سیستم جرقهزنی موتور ماشین، به تفاوت میان شمع گرم و سرد در خودرو می‌پردازیم.
سیستم جرقهزنی و شمع خودرو، نقشی حیاتی در عملکرد صحیح موتورهای احتراق داخلی ایفا می‌کنند. این اجزا با ایجاد جرقه‌ای دقیق و به موقع، مخلوط سوخت و هوا را در داخل سیلندر مشتعل ساخته و نیروی لازم برای حرکت خودرو را فراهم می‌آورند. هرگونه نقص در این سیستم یا انتخاب شمع‌های نامناسب می‌تواند به طور چشمگیری بر بازدهی، راندمان و عمر مفید موتور اثر منفی بگذارد. در این بخش از اخبار خودرو به بررسی دقیق‌تر سیستم جرقهزنی، اجزای آن، عملکرد شمع‌ها و تفاوت‌های اساسی بین شمع‌های گرم و سرد خواهیم پرداخت.
جایگاه و نقش شمع خودرو در سیستم جرقهزنی
سیستم جرقهزنی خودرو، عنصری حیاتی در موتورهای احتراق داخلی است که وظیفه مشتعل کردن دقیق و به موقع مخلوط سوخت و هوا در سیلندر را بر عهده دارد. هماهنگی کامل این سیستم با سایر اجزای موتور برای حداکثر کارایی ضروری است. هدف اصلی در این سیستم ایجاد جرقه در زمان بهینه برای تولید حداکثر فشار گازهای منبسط شده و در نتیجه به حداکثر رساندن نیروی محرکه پیستون است. هرگونه خطا در زمان‌بندی جرقه، منجر به کاهش قدرت موتور، افزایش مصرف سوخت و افزایش آلایندگی می‌شود.
پس از احتراق، دمای سیلندر به شدت افزایش یافته و سوخت به گازهای داغ و منبسط شده تبدیل می‌شود. این انبساط، فشار داخل سیلندر را به طور قابل توجهی بالا می‌برد و پیستون را به سمت پایین حرکت می‌دهد. بیشترین گشتاور و قدرت موتور زمانی حاصل می‌شود که این فشار احتراق به حداکثر خود برسد. این حداکثر فشار علاوه بر افزایش قدرت، بهینه ترین بازده سوخت را نیز به دنبال دارد و به طور مستقیم در کاهش مصرف سوخت مؤثر است.
دقت در زمان‌بندی جرقه برای دستیابی به حداکثر فشار، بسیار حیاتی است. بین لحظه جرقهزنی و رسیدن فشار به اوج خود، تأخیری کوتاه وجود دارد. اگر جرقه دقیقا در لحظه رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا (TDC) ایجاد شود، پیستون قبل از رسیدن فشار به حداکثر شروع به حرکت رو به پایین می‌کند و بخشی از انرژی هدر می‌رود.
شمع خودرو، قطعه‌ای کلیدی در سیستم جرقهزنی موتور است که در مرکز محفظه احتراق، در بالای پیستون هر سیلندر قرار می‌گیرد. مکانیسم عملکرد آن به سادگی عبور جریان برق ولتاژ بالای (بین 40,000 تا 100,000 ولت) از شکاف باریک بین دو الکترود (مثبت و منفی) است که این عمل، جرقه‌ای را ایجاد می‌کند که برای ایجاد آن ولتاژ بسیار بالا ضروری است. شمع باید دارای عایق‌بندی مناسبی باشد تا ولتاژ بالا را به الکترود مثبت برساند و از نشتی جریان جلوگیری کند.
همچنین، شمع خودرو باید در برابر دما و فشار شدید داخل سیلندر مقاوم باشد و طراحی آن به گونه‌ای باشد که از تجمع رسوبات ناشی از افزودنی‌های سوخت بر روی آن جلوگیری شود. هسته سرامیکی شمع، نقش حیاتی در عایق‌بندی ولتاژ بالا ایفا می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که جرقه تنها در نوک الکترودها و نه در سایر نقاط شمع ایجاد شود.
سرامیک شمع، رسانای ضعیفی برای گرما است و این خاصیت در تعیین نوع شمع (گرم یا سرد) نقش مهمی دارد. میزان عایق بودن سرامیک، تعیین‌کننده ظرفیت شمع در دفع گرما است و بر اساس این ویژگی، شمع‌ها به دو دسته گرم و سرد تقسیم می‌شوند. لازم به ذکر است خودروهای برقی به دلیل استفاده از موتورهای الکتریکی، فاقد سیستم شمع و جرقهزنی هستند.
کوئل چیست؟
کوئل در سیستم جرقهزنی خودرو به عنوان یک ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ نقش ایفا می‌کند. این قطعه از یک هسته فلزی (معمولاً از جنس آهن یا فولاد) تشکیل شده که سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه به دور آن پیچیده شده‌اند. سیم‌پیچ اولیه کوئل که تعداد دور کمتری دارد و از سیم ضخیم‌تری ساخته می‌شود، وظیفه دریافت جریان برق از منبع تغذیه و ایجاد میدان مغناطیسی را بر عهده دارد. سیم‌پیچ ثانویه، با تعداد دور بسیار بیشتر و سیم نازک‌تر، وظیفه دریافت ولتاژ پایین از سیم‌پیچ اولیه و تبدیل آن به ولتاژ بسیار بالا از طریق القای الکترومغناطیسی را دارد.
همچنین مطالعه کنید:
چرا موتورهای پژو اینقدر داغ می‌کنند و گرمای بالایی دارند؟
برای جلوگیری از اتصال کوتاه، از عایق‌های مختلفی بین سیم‌پیچ‌ها و بدنه کوئل استفاده می‌شود. نحوه عملکرد کوئل به این صورت است که با عبور جریان از سیم‌پیچ اولیه، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. وقتی این جریان به طور ناگهانی قطع می‌شود، میدان مغناطیسی نیز به سرعت از بین می‌رود. این تغییرات سریع در میدان مغناطیسی باعث ایجاد ولتاژ در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود.
نسبت ولتاژ تولید شده در سیم‌پیچ ثانویه به ولتاژ اولیه تقریباً برابر با نسبت تعداد دور سیم‌پیچ ثانویه به تعداد دور سیم‌پیچ اولیه است. در نهایت، ولتاژ بالای تولید شده به شمع‌ها منتقل شده و باعث ایجاد جرقه و احتراق مخلوط سوخت و هوا می‌شود. کوئل‌ها انواع مختلفی دارند، از جمله کوئل‌های تک که یک کوئل برای تمام سیلندرها استفاده می‌شود و توزیع ولتاژ توسط دلکو صورت می‌گیرد، کوئل‌های دوبل (DIS) که هر کوئل برای دو سیلندر استفاده می‌شود و نیازی به دلکو ندارند، و کوئل‌های قلمی (COP) که هر سیلندر دارای یک کوئل مستقل است.
توزیع کننده سیستم جرقه زنی (دلکو) چیست؟
دلکو یا توزیع‌کننده، قطعه‌ای مکانیکی در سیستم جرقهزنی خودروهای قدیمی‌تر است که وظایف حیاتی در فرایند احتراق را بر عهده دارد. عملکرد اصلی آن، توزیع دقیق ولتاژ بالای تولیدشده توسط کوئل به شمع‌های هر سیلندر در زمان مناسب است. این فرایند با استفاده ترکیبی از روتور (چکش برق) و یک درپوش توزیع‌کننده انجام می‌شود.
کوئل، ولتاژ پایین باتری را به ولتاژ بسیار بالا (حدود 25000 ولت) تبدیل می‌کند. این ولتاژ بالا از طریق روتور که یک قطعه چرخان فلزی است، به درپوش توزیع‌کننده منتقل می‌شود. درپوش توزیع‌کننده دارای چندین کنتاکت (معمولا به تعداد سیلندرهای موتور) است که هر کدام به یکی از شمع‌ها متصل هستند. این ارتباط، پالس ولتاژ بالای ذخیره‌شده در کوئل را به شمع مربوطه ارسال می‌کند و جرقه‌ای را برای احتراق مخلوط سوخت و هوا در آن سیلندر ایجاد می‌کند. سرعت چرخش روتور دقیقا با سرعت موتور هماهنگ است تا جرقه در زمان دقیق و مطابق با موقعیت پیستون‌ها در هر سیلندر ایجاد شود.
قطعات مکانیکی دلکو مانند روتور، کنتاکت‌های درپوش، و وایرهای شمع در اثر قوس الکتریکی و سایش مکانیکی به مرور زمان فرسوده می‌شوند. این فرسودگی می‌تواند منجر به اختلال در عملکرد سیستم جرقهزنی، ایجاد جرقه ضعیف یا نامنظم، و در نهایت مشکلات جدی در عملکرد موتور شود. در واقع، قوس الکتریکی باعث تخریب تدریجی عایق کنتاکت‌ها و وایرها می‌شود و این امر یکی از دلایل اصلی تعویض سیستم دلکو در تعمیرات موتورهای قدیمی می‌باشد.
سیستم جرقهزنی با دلکو، وابسته به دقت مکانیکی چرخش روتور است. این دقت مکانیکی به دلیل وجود قطعات متحرک، محدود است و ممکن است در زمان‌بندی جرقه، خطاهای جزئی وجود داشته باشد. این خطاها، به ویژه در دورهای بالای موتور، تاثیر بیشتری بر عملکرد موتور دارند. سیستم‌های دلکو به دلیل وجود قطعات مکانیکی متحرک، نیازمند نگهداری دورهای هستند.
برای غلبه بر محدودیت‌های سیستم‌های مبتنی بر دلکو، در خودروهای مدرن از سیستم‌های جرقهزنی الکترونیکی استفاده می‌شود که فاقد قطعات مکانیکی متحرک مانند روتور و درپوش توزیع‌کننده هستند. در این سیستم‌ها، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف (مانند سنسور موقعیت میل‌لنگ)، زمان دقیق جرقهزنی را برای هر سیلندر تعیین می‌کند. ECU با دقت بسیار بالایی زمان جرقهزنی را محاسبه و کنترل می‌کند.
این امر به بهبود راندمان موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی کمک می‌کند. عدم وجود قطعات متحرک مکانیکی منجر به افزایش قابلیت اطمینان و کاهش احتمال خرابی می‌شود. سیستم‌های جرقهزنی بدون دلکو، عملکرد یکنواخت‌تری در دورهای مختلف موتور و شرایط رانندگی مختلف ارائه می‌دهند.
تفاوت شمع سرد و گرم در خودرو
شمع خودرو، فراتر از نقش اولیه خود در ایجاد جرقه احتراق، وظیفه حیاتی دیگری یعنی دفع گرما از محفظه‌ی احتراق را نیز بر عهده دارد. در واقع، شمع‌ها به عنوان نوعی مبدل حرارتی عمل می‌کنند که به تنظیم دمای داخل سیلندرها کمک می‌کنند. در حین احتراق، دمای بسیار بالایی در محفظه احتراق ایجاد می‌شود.
شمع‌ها با انتقال بخشی از این حرارت به سیستم خنک‌کننده موتور، از آسیب دیدن قطعات حساس موتور (مانند پیستون‌ها، سوپاپ‌ها و سرسیلندر) در اثر گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کنند. این فرایند دفع حرارت، به حفظ دمای مناسب برای عملکرد بهینه و افزایش طول عمر موتور کمک شایانی می‌کند.
جدول کد حرارتی شمع خودرو
عدد حرارتی شمع خودرو، معیاری کلیدی برای سنجش توانایی آن در انتقال حرارت از محفظه احتراق است و نشان می‌دهد که شمع تا چه میزان می‌تواند گرمای جذب شده را به سیستم خنک‌کننده موتور منتقل کند. شمع‌های سرد (پایه کوتاه)، عدد حرارتی بالاتری دارند و به خوبی گرما را دفع می‌کنند؛ یعنی گرمای کمتری را در خود نگه می‌دارند و به سرعت آن را منتقل می‌کنند. این شمع‌ها برای موتورهایی با عملکرد بالا یا موتورهایی که تحت فشار زیادی کار می‌کنند (مانند موتورهای توربو یا سوپرشارژ) مناسب هستند.
شمع‌های گرم (پایه بلند)، عدد حرارتی پایین‌تری دارند و توانایی کمتری در دفع گرما دارند و در نتیجه، گرمای بیشتری را در خود نگه می‌دارند. این شمع‌ها برای موتورهایی که در شرایط عادی کار می‌کنند و یا موتورهایی که در آب و هوای سرد استفاده می‌شوند، مناسب هستند؛ چراکه گرمای اضافی در این شمع‌ها می‌تواند به احتراق بهتر سوخت و جلوگیری از رسوب کربن کمک کند.
در گجت نیوز بخوانید:
ناک زدن موتور خودرو؛ دلایل و راهکار برطرف کردن
ساختار فیزیکی شمع خودرو نقش مهمی در تعیین عدد حرارتی آن ایفا می‌کند. شمع‌هایی با سر عایق بلندتر، مسیر طولانی‌تری برای انتقال حرارت دارند و در نتیجه گرمتر هستند. برعکس، شمع‌هایی با سر عایق کوتاه‌تر، سریع‌تر گرما را منتقل می‌کنند و سردتر هستند. سطح مقطع الکترود مرکزی و عایق، بر میزان انتقال حرارت تأثیر می‌گذارد و سطح مقطع بزرگتر، امکان انتقال حرارت بیشتری را فراهم می‌کند و شمع را سردتر می‌کند.
موادی که رسانای حرارتی بالاتری دارند (مانند مس یا نقره) باعث می‌شوند شمع سریع‌تر گرما را منتقل کند و سردتر باشد. اگر سر عایق شمع بیشتر در معرض جریان گازهای داغ داخل محفظه احتراق قرار گیرد، گرمای بیشتری جذب می‌کند.
شمع مناسب خودروی شما کدام است؟
انتخاب شمع موتور مناسب، تصمیمی سرنوشت‌ساز برای حفظ سلامت و ارتقای کارایی پیشرانه خودرو شماست. این قطعه کوچک نقشی حیاتی در فرآیند احتراق ایفا می‌کند و به طور مستقیم بر قدرت، مصرف سوخت و طول عمر موتور اثر می‌گذارد. در این میان، عدد حرارتی شمع به عنوان یک شاخص کلیدی، میزان انتقال حرارت از نوک شمع به بدنه موتور را تعیین می‌کند و نشان‌دهنده توانایی شمع در حفظ دمای ایده‌آل در شرایط مختلف عملکردی است.
در واقع عدد حرارتی، تعادلی ظریف بین حفظ دمای کافی برای احتراق کامل سوخت و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد شمع و آسیب دیدن موتور را برقرار می‌کند. در این راستا، توصیه اکید کارشناسان این است که همواره پیش از هر اقدامی به دفترچه راهنمای مالک خودرو مراجعه نمایید.
استفاده از شمعی با مشخصات متفاوت، می‌تواند منجر به آسیب‌های جبران‌ناپذیر به موتور شود و هزینه‌های سنگینی را برای شما به همراه داشته باشد. با این حال، در برخی موارد خاص ممکن است نیاز به انتخاب شمعی با عدد حرارتی متفاوت باشد. این شرایط معمولاً شامل مواردی است که در آن‌ها، موتور خودرو از حالت استاندارد خود خارج شده و تحت شرایط خاصی کار می‌کند.
به عنوان مثال، موتورهایی که با هدف افزایش قدرت و گشتاور دستخوش تغییراتی در سیستم‌های سوخت‌رسانی، جرقهزنی، و یا اگزوز شده‌اند، ممکن است به شمع‌هایی با عدد حرارتی متفاوت نیاز داشته باشند. در این موتورها به دلیل افزایش فشار و دمای داخل سیلندر، معمولاً از شمع‌های سردتر استفاده می‌شود تا از گرم شدن بیش از حد شمع و بروز احتراق زودهنگام جلوگیری شود.
علاوه بر این، شرایط آب و هوایی نیز می‌تواند بر انتخاب شمع مناسب تأثیرگذار باشد. در مناطق با آب و هوای بسیار گرم استفاده از شمع‌های سردتر می‌تواند از گرم شدن بیش از حد موتور و آسیب دیدن قطعات جلوگیری کند. در مقابل، در مناطق سردسیر شمع‌های گرمتر می‌توانند به احتراق بهتر سوخت و راه‌اندازی آسان‌تر موتور کمک کنند. به همین دلیل، بسیاری از شرکت‌های خودروسازی برای خودروهای خود که در مناطق مختلف با شرایط آب و هوایی متفاوت به فروش می‌رسند، شمع‌های مختلفی را توصیه می‌کنند.
نحوه استفاده از خودرو نیز نقش مهمی در انتخاب شمع مناسب ایفا می‌کند. خودروهایی که به طور مداوم تحت فشار زیاد قرار می‌گیرند، مانند خودروهای مسابقه‌ای، یدک‌کش‌ها و یا خودروهای حمل بار سنگین به شمع‌هایی با عدد حرارتی پایین‌تر (سردتر) نیاز دارند تا بتوانند حرارت بیشتری را از موتور دفع کنند. در این خودروها، دمای محفظه احتراق به طور قابل توجهی بالاتر از حد معمول است و استفاده از شمع‌های گرمتر می‌تواند منجر به بروز احتراق زودهنگام و آسیب دیدن موتور شود.
در مقابل، موتورهای قدیمی‌تر که ممکن است دچار فرسودگی و کاهش راندمان شده باشند، ممکن است به شمع‌هایی با عدد حرارتی بالاتر (گرمتر) نیاز داشته باشند تا احتراق کامل‌تری داشته باشند. در این موتورها به دلیل کاهش کمپرس و نشتی سوپاپ‌ها، دمای محفظه احتراق ممکن است به اندازه کافی بالا نباشد و استفاده از شمع‌های سردتر می‌تواند منجر به احتراق ناقص و افزایش مصرف سوخت شود. انتخاب نادرست شمع، پیامدهای ناخوشایندی را برای موتور خودرو به همراه دارد.
اگر شمع، بیش از حد سرد باشد (عدد حرارتی خیلی بالا)، نمی‌تواند به دمای خود-تمیزشوندگی برسد. این امر منجر به تجمع رسوبات کربنی بر روی نوک شمع می‌شود که می‌تواند باعث احتراق ناقص، کاهش راندمان موتور و در نهایت از کار افتادن شمع شود. به این حالت اصطلاحاً «کثیف شدن شمع» گفته می‌شود. در این حالت موتور ممکن است بد کار کند، خاموش شود , یا در هنگام شتاب‌گیری دچار لرزش شود.
در سوی دیگر، اگر شمع بیش از حد گرم باشد (عدد حرارتی خیلی پایین)، ممکن است قبل از رسیدن شعله به مخلوط سوخت و هوا، باعث احتراق زودهنگام شود. این احتراق کنترل‌نشده می‌تواند به شدت به موتور آسیب برساند و منجر به سوراخ شدن پیستون‌ها، آسیب دیدن سوپاپ‌ها و یا حتی خرابی کامل موتور شود.
علاوه بر این، شمع‌های خیلی گرم می‌توانند باعث ساییدگی سریع الکترودها و افزایش مصرف سوخت شوند. بنابراین، برای انتخاب شمع مناسب لازم است تا علاوه بر عدد حرارتی به عوامل دیگری نیز توجه کنید. جنس الکترود، فاصله بین الکترودها، و نوع رزوه شمع، از جمله این عوامل هستند. شمع‌ها با الکترودهایی از جنس نیکل، پلاتینیوم و ایریدیوم تولید می‌شوند. شمع‌های پلاتینیوم و ایریدیوم طول عمر بیشتری دارند و جرقه قوی‌تری تولید می‌کنند.
جمع‌بندی نهایی
سیستم جرقه زنی در موتورهای احتراق داخلی یکی از اجزای اساسی و حیاتی است که عملکرد صحیح موتور را تضمین می‌کند. این سیستم وظیفه دارد تا ولتاژ بسیار بالایی را در زمان دقیق به شمع‌ها تحویل دهد تا مخلوط سوخت و هوا درون سیلندر به طور کامل بسوزد. این فرآیند نه تنها بر روی کارایی و قدرت موتور تأثیرگذار است، بلکه بر روی مصرف سوخت و آلایندگی نیز موثر است.
برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم جرقه زنی و جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی، استفاده از شمع‌های باکیفیت و مناسب برای مدل خاص خودرو شما ضروری است. توصیه‌های سازنده خودرو در دفترچه راهنمای مالک درباره نوع شمع، عدد حرارتی، و زمان‌بندی تعویض شمع‌ها بسیار اهمیت دارد. این دفترچه‌ها معمولاً پس از انجام آزمایش‌های دقیق و ارزیابی‌های فنی تهیه می‌شوند و می‌توانند به شما کمک کنند تا بهترین انتخاب را برای خودروی خود داشته باشید.
اگر از عمر شمع‌ها مطمئن نیستید، یا حس می‌کنید که جرقه‌ها به درستی تولید نمی‌شوند باید بلافاصله شمع‌ها را تعویض کنید. شمع‌های فرسوده نه تنها می‌توانند باعث کاهش قدرت و شتاب خودرو شوند، بلکه ممکن است به موتور آسیب برسانند. از این رو، اهمیت تعویض منظم شمع‌ها و استفاده از شمع‌های مناسب نمی‌تواند نادیده گرفته شود. اگر در مورد انتخاب شمع مناسب برای خودروی خود مطمئن نیستید بهترین کار مشورت با یک مکانیک واجد شرایط یا کارشناس فنی نمایندگی خودروساز است.
استفاده از شمع‌های مناسب به بهبود شتاب و عملکرد موتور، کاهش مصرف سوخت، و افزایش طول عمر موتور کمک خواهد کرد. همچنین با انتخاب صحیح و تعویض منظم شمع‌ها، اطمینان حاصل می‌شود که موتور شما به بهترین شکل ممکن کار می‌کند و از بروز مشکلات جدی جلوگیری می‌شود. به همین دلیل، صرفه‌جویی در هزینه با تعویض نکردن شمع‌ها می‌تواند در بلندمدت هزینه‌ها را افزایش دهد، زیرا مشکلات ناشی از شمع‌های نامناسب و فرسوده می‌تواند تأثیرات منفی بر روی موتور و سیستم‌های دیگر خودرو بگذارد.
در نهایت، نگهداری از سیستم جرقه زنی و شمع‌ها جزئی از برنامه نگهداری خودرو است که نباید نادیده گرفته شود. توجه به جزئیات کوچک می‌تواند به عنوان کلید اصلی برای دستیابی به عملکرد بهینه و کاهش هزینه‌های نگهداری خودرو شناخته شود.