شمع خودرو چیست و چگونه کار میکند؟
م. کوهشاری
تیر 25, 1404
0020
شمع یکی از قطعات اصلی موتور خودرو است که وظیفه جرقه‌زنی و روشن کردن آن را برعهده دارد. این قطعه در خودروهای سوختی وجود دارد و بدون وجود آن، ماشین عملا قادر به حرکت نخواهد بود. عملکرد کلی شمع‌ها به گونه‌ای است که با ایجاد جرقه، ترکیب سوخت و هوا را مشتعل کرده و باعث ایجاد نیروی مورد نیاز برای حرکت خودرو می‌شوند. از آنجا که سلامت موتور، مصرف سوخت و دیگر ویژگی‌های خودرو به شمع بستگی دارد، بهتر است درباره نحوه عملکرد این قطعه اطلاعات کافی داشته باشید تا بتوانید در صورت مواجه با خرابی آن، به درستی عمل کنید. در ادامه همراه ما باشید تا شما را به طور گسترده با اینکه شمع خودرو چیست و چگونه کار میکند آشنا کنیم.
شمع ماشین چیست و چه نقشی دارد؟
خودروهای احتراق داخلی، برای اینکه بتوانند سوخت درون سیلندرهای موتور خود را بسوزانند، به یک محرک اولیه قوی نیاز دارند. این محرک اولیه، همان جرقه‌ای است که شمع از خود تولید میکند. همانطور که در بخش ابتدایی مقاله هم اشاره کردیم شمع یکی از اصلی‌ترین قسمت‌های موتور است که باعث روشن شدن و شروع به حرکت خودرو می‌شود. در واقع اهمیت وجود این قطعه به اندازه‌ای است که در صورت بروز هرگونه مشکل و نقص در عملکرد، باعث استارت نخوردن و روشن نشدن ماشین می‌شود.
حال برای اینکه احتراق مورد نیاز درون موتور ایجاد گردد، باید به عامل اصلی سوخت، اکسیژن و حرارت وجود داشته باشند. این سه بخش مانند تکه‌های پازل یک‌دیگر را کامل کرده و در صورت نبود هرکدام، احتراق مورد نیاز در موتور ایجاد نخواهد شد. بخش حرارت توسط جرقه‌زنی شمع تامین می‌شود. بدین شکل که شمع مانند یک فندک آتش اولیه درون سیلندر را به وجود می‌آورد.
در این هنگام شمع با ایجاد حرارت کافی، مخلوط سوخت و اکسیژن را مشتعل کرده و انرژی گرمایی مورد نیاز خودرو را تامین میکند. هرچه جرقه شمع قوی‌تر باشد، به دنبال آن احتراق مورد نیاز موتور نیز بهتر و قوی‌تر انجام می‌گیرد.
اجزای شمع ماشین
شمع خودرو قطعه‌ای کوچک اما با عملکردی مهم و حیاتی است. این قطعه در کنار ابعاد کوچک از ساختار ساده‌ای نیز برخوردار است که در این بخش از مقاله قصد داریم شما را با اجزای آن آشنا کنیم. همراه ما باشید.
عایق چینی
این عایق معمولا از جنس اکسید آلومینیوم یا آلومین ساخته می‌شود که در آن از یک لایه لعاب شیشه‌ای به عنوان پوشش خارجی استفاده شده است. این لایه سفید رنگ، مانع از جذب آلودگی‌ها توسط عایق شده و منافذ آن را به طور کامل می‌پوشاند. در واقع شمع با کمک این عایق در برابر فشارها و حرارت‌های بالایی که با آنها روبه رو است مقاوم می‌شود. ناگفته نماند که عایق در برخی شمع‌ها قابل جدا شدن است. به این نوع شمع‌ها معمولا شمع‌های دو تکه می‌گویند.
بدنه شمع
جنس بدنه شمع معمولا از فولاد است و به محکم نگه داشتن شمع روی سیلندر کمک زیادی میکند. در قسمت بالای بدنه شمع آچارخور و در قسمت پایین آن رزوه یا پایه‌های آن قرار دارند. همچنین باید بدانید بین بدنه شمع و سرسیلندر از یک واشر برای جلوگیری از خروج مخلوط سوخت و هوا به بیرون از سیلندر استفاده شده است. این موضوع مانع از ایجاد نشتی سوخت می‌شود.
ترمینال شمع
این بخش در بالاترین قسمت بدنه شمع قرار دارد و از عایق آن بیرون می‌زند. ترمینال به وایر وصل شده و منتقل‌کننده قوی الکتریسیته در شمع است. به طور کلی ترمینال در برابر زنگ‌زدگی مقاومت بالایی داشته و با ایجاد اتصال الکتریکی، به الکترودها برای ایجاد جرقه قوی کمک میکند.
پایه شمع
این بخش از شمع که آن را با نام دیگر رزوه نیز می‌شناسند، به سرسیلندر وصل شده و روی آن بسته می‌شود. این پایه باید با محفظه احتراق هم‌سطح باشد، زیرا کوتاه یا بلند بودن بیش از حد آن باعث خودسوزی شمع خواهد شد. موضوع قبل توجه اینست که شمع‌ها از نظر اندازه و قطر پایه به دو دسته پایه بلند و پایه کوتاه تقسیم می‌شوند که در انتخاب آنها باید به موتور و سرسیلندر خودرو خود توجه کنید.
الکترود مثبت
الکترود مثبت که نام دیگر آن الکترود مرکزی است، از آلیاژهای فولادی مثل نیکل، کروم یا منگنز ساخته می‌شود. الکترود مثبت شمع در معرض حرارت بالایی قرار داشته و از این رو در ساخت آن باید از آلیاژی استفاد شود که مقاومت بالایی از خود در برابر این حرارت نشان دهد.
در برخی موارد الکترود مثبت به شکل دو تکه ساخته شده و بین آن از یک مقاومت با جنس شیشه‌ای مخصوص استفاده می‌شود. این مقاومت تا حد زیادی طول عمر و دوام شمع را افزایش می‌دهد. بهتر است بدانید امروزه در شمع‌ها از الکترود مثبت با جنس مس پوشیده شده از نیکل کروم استفاده می‌کنند که در کنار مقاومت حرارتی زیاد، رسانای الکتریسیته مناسبی نیز است.
الکترود منفی
الکترود منفی یا همان الکترود کناری، در بدنه یا پایه شمع قرار دارد. جنس آن معمولا از آلیاژ نیکل و کروم است و معمولا در انتهای پایه و در اطراف الکترود مثبت مشاهده می‌شود. ناگفته نماند که تعداد الکترودهای منفی در انواع مختلف شمع با هم فرق میکند
گپ
بین الکترود مثبت و الکترود منفی فاصله معینی وجود دارد که به آن گپ یا شکاف جرقه می‌گویند. این شکاف باید به طور اصولی و کاملا دقیق اندازه‌گیری شود. فاصله گپ، برحسب نوع و نیازهای موتور متفاوت است و اندازه آن تاثیر زیادی بر عملکرد موتور دارد. در مجموعه هرچه فاصله گپ بیشتر باشد، موتور جرقه‌زنی بهتری را تجربه خواهد کرد.
شمع ماشین چگونه کار میکند؟
تا این قسمت از مقاله احتمالا این سوال برایتان پیش آمده که شمع خودرو چگونه کار میکند؟ به طور کلی شمع وظیفه دارد با ایجاد جرقه و مشتعل کردن مخلوط سوخت و هوا درون محفظه احتراق، نیروی مورد نیاز موتور برای استارت خوردن را مهیا کند. لازم به ذکر است که انجام این فرایند به همین سادگی نیست و در سه مرحله اصلی انجام می‌شود. در ادامه این مراحل را به ترتیب برایتان آورده‌ایم:
انتقال جریان برق به شمع
شمع از قسمت ترمینال به کوئل (سیم‌پیچ الکتریکی با ایجاد جریان برق ولتاژ بالا) وصل شده که این اتصال از طریق یک سیم با عایق الکتریسیته قوی ایجاد می‌شود. حال برق تولید شده در کوئل توسط ترمینال به الکترود مثبت انتقال پیدا کرده و تا پایه شمع پیش می‌رود. در این هنگام الکتریسیته با رسیدن به شکاف جرقه، تمایل زیادی به انتقال به قطب منفی پیدا میکند، اما از آنجا که مخلوط سوخت و هوا عایق الکتریسیته است، از این موضوع جلوگیری میکند.
یونیزه کردن مخلوط سوخت و هوا
همانطور که بالاتر اشاره کردیم مخلوط سوخت و هوا از رسیدن انرژی الکتریسیته به قطب منفی جلوگیری می‌کنند. حال در این مرحله شمع برای انتقال الکتریسیته به قطب منفی، ولتاژ بالاتری از برق را به گپ انتقال می‌دهد. ولتاژ بالای برق باعث تغییر ساختار مولکولی مخلوط موجود در شکاف جرقه شده و با افزایش ولتاژ نسبت به قدرت دی‌الکتریک گاز، در نهایت آن را یونیزه میکند. در آخر با یونیزه شدن گاز شرایط انتقال برق به قطب منفی مهیا می‌شود.
جرقه زنی
با عبور برق از الکترون‌ها دمای آنها تا حد زیادی بالا رفته و گازهای یونیزه شده منبسط می‌شوند. این عمل در نهایت به جرقه‌زنی شمع ختم پیدا میکند. این فرایند بسیار شبیه به آنچه است که در رعد و برق اتفاق می‌افتد. در هنگام جرقه‌زنی واکنش گازها با هم بیشتر شده و به حالت یک گوی آتش در گپ در می‌آیند.
به این گوی اصطلاحا هسته آتشین می‌گویند که حجم آن به مواردی چون ترکیب سوخت و گاز در سیلندر و شرایط محفظه احتراق هنگام جرقه بسته است.
انواع شمع خودرو
شمع‌ها دارای مدل‌های مختلف و ساختار متفاوتی هستند که هرکدام از آنها باید برحسب نوع موتور خودرو انتخاب شود. از انواع شمع‌های پرطرفدار در بازار باید به شمع سرد، گرم، نیکلی، پلاتینیومی، ایریدیومی، چند الکترودی و … اشاره کنیم. با اینکه عملکرد کلی این شمع‌ها یکسان است، اما در مواردی چون کیفیت جرقه، طول عمر، قدرت انفجار و … با یک‌دیگر فرق می‌کنند. در ادامه همراه ما باشید تا شما را به طور گسترده با هریک از این شمع‌ها آشنا کنیم.
شمع‌های چند الکترودی
همانطور که از نام این نوع شمع‌ها پیداست از چند الکترود منفی تشکیل می‌شوند. چند الکترودی بودن این قطعات باعث افزایش هرچه بیشتر طول عمر و دوام آنها می‌شود. به شکلی که با هربار جرقه‌زنی و خوردگی قطب منفی، هر الکترود پس از خورده شدن جای خود را به الکترود نزدیک‌تر به قطب مثبت می‌دهد. در نهایت باعث ایجاد دوام بالاتری در شمع‌ها می‌شود.
شمع موتور سرد
در شمع‌های سرد به دلیل کوتاه بودن پایه، حرارت با سرعت بالاتری کاهش پیدا میکند. این کاهش دمای سریع به افزایش کیفیت عمل احتراق کمک زیادی میکند. در مقابل شمع‌های پایه بلند که دما را دیرتر از دست می‌دهند، به این دلیل که در مجاورت با دمای پیستون هستند زودتر از حد مجاز جرقه ایجاد می کنند. این جرقه و احتراق زودرس باعث لرزش موتور و آسیب دیدن قطعات درون آن می‌شود. در نتیجه در پیشرانه‌هایی که دمای بالاتری دارند باید از شمع‌های سرد استفاده کرد.
شمع موتور گرم
همانطور که پیش‌تر نیز اشاره کردیم شمع‌های گرم حرارت حاصل از احتراق سوخت و هوا را برای مدت بیشتری در خود نگه می‌دارند. این ویژگی شمع‌های گرم باعث می‌شود روغن و کربن رسوب کرده روی شمع سوخته و به طور کامل از بین برود. باقی ماندن رسوبات احتراق‌های قبلی بر روی شمع، باعث کاهش راندمان موتور و جرقه‌زنی بی‌کیفیت می‌شود. از شمع‌های گرم در موتورهایی استفاده می‌کنند که دارای دمای تولیدی کمتری هستند.
شمع‌های نیکلی
شمع موتور نیکلی یکی از رایج‌ترین شمع‌ها در بازار است که مقاومت گرمایی کمتری نسبت به انواع دیگر این قطعات دارد. به دنبال این مقاومت گرمایی کمتر، طول عمر و دوام آنها نیز پایین‌تر است. الکترود مثبت در این شمع‌ها به صورت تخت است، از این رو جرقه‌زنی چندان باکیفیتی را ارائه نمی‌دهند. به طور کلی شمع‌های نیکلی مصرف سوخت بالایی داشته اما در مقابل از قیمت پایین‌تری برخوردار هستند. طول عمر این شمع‌ها حدود 30 هزار کیلومتر است و به دلیل جرقه‌زنی نامنظم، مصرف سوخت را نیز افزایش می‌دهند. توصیه می‌شود شمع‌های نیکلی را هر 20 هزار کیلومتر تعویض کنید تا باعث آسیب به موتور و دیگر قطعات خودرو نشوند.
شمع‌های سوزنی
در این شمع‌ها از الکترود مثبت سوزنی شکل استفاده می‌شود که این خاصیت باعث شده جرقه‌ای بسیار دقیق و باکیفیت از خود تولید کند. در واقع جرقه تولید شده از شمع‌های سوزنی در راستای سیلندر و خیلی قوی‌تر از یک شمع معمولی است. وقتی که جرقه قوی‌تر باشد، به دنبال آن شعله حاصله از انفجار نیز بزرگتر خواهد بود. در نهایت بنزین داخل سیلندر بطور کامل سوخته و انرژی آن به طور کامل آزاد می‌شود.
شمع ماشین کی باید عوض شود؟
برای اینکه بفهمید زمان تعویض شمع فرارسیده است یا خیر نشانه‌های زیادی وجود دارد. گاهی حین رانندگی با مشاهده کم شدن توانایی موتور و حتی خام سوزی در هنگام شتاب گرفتن می‌توان به فرارسیدن زمان تعویض شمع پی برد. از طرفی دیگر با بررسی شمع و نشانه‌های فیزیکی آن نیز می‌توان متوجه شد که شمع نیاز به تعویض دارد یا خیر. در اکثر مواقع خرابی و از کارافتادگی شمع را از روی چینی آن می‌توان متوجه شد. کثیف شدن و وجود بنزین روی شمع نیز از دیگر نشانه‌هایی است که خبر از تعویض شمع می‌دهد. در ادامه نشانه‌های تعویض و خرابی شمع را به طور گسترده‌تر برایتان توضیح داده‌ایم.
بررسی لعاب روی چینی
اگر شما هم از دسته افرادی هستید که به رانندگی با سرعت بالا علاقه دارید، باید این نکته را در نظر داشته باشید که در اثر رانندگی با سرعت بالا یک لایه سربی از بنزین بر روی چینی شمع تشکیل می‌شود که به مرور باعث ایجاد یک لایه لعابی به رنگ زرد یا حتی سبز بر روی این قطعه خواهد شد. با به وجود آمدن این لایه در نهایت باید به فکر تعویض و جایگزینی شمع باشید.
ترک خوردگی چینی
اگر هنگام رانندگی یا روشن کردن خودرو صدای عجیب و نامطلوبی از موتور آن شنیدید، احتمالا چینی روی شمع ترک خورده است. یکی از رایج‌ترین دلایلی که می‌تواند باعث ترک خوردن چینی شمع شود، کم شدن میزان اکتان موجود در سوخت است. این موضوع فرایند جرقه‌زنی در سیلندر را با مشکل روبه رو میکند که برای رفع آن باید شمع خودرو را تعویض کنید.
تغییر رنگ چینی
همانطور که می‌دانید در بنزین مورد استفاده برای خودروها یک سری مواد افزودنی وجود دارد که معمولا برای افزایش میزان اکتان سوخت به‌کار گرفته می‌شوند. این مواد افزودنی به مرور باعث تغییر رنگ چینی به قرمز یا صورتی می‌شوند. حال اگر برای مدت طولانی از بنزین بی‌کیفیت در خودرو خود استفاده کنید، طولی نمی‌کشد که چینی شمع ترک خورده و باعث از کار افتادن آن شود.
فرسودگی الکترود
در برخی موارد نیز شمع در اثر استفاده طولانی مدت و یا بی‌توجهی به نکات استفاده دچار سوختگی الکترود می‌شود. همچنین در صورتی که شمع دچار آسیب جزئی شده باشد و نسبت به آن بی‌توجه باشید، ممکن است در نهایت به سوختگی الکترود منجر شود که چاره‌ای جز تعویض شمع نخواهد داشت.
وجود بنزین بر روی شمع
شر شمع ممکن است در اثر عوامل مختلفی به‌وسیله مقداری بنزین آلوده شود. با آلوده شدن شمع چینی آن نیز تغییر رنگ داده و به سمت سیاهی می‌رود. پس اگر با مشاهده شمع متوجه تیره شدن چینی آن شدید یعنی بنزین نشت پیدا کرده و باعث آسیب دیدن شمع شده است.
ذوب شدن الکترود مرکزی
در صورتی که شمع از حد حرارت مشخص شده بیشتر داغ شود، ممکن است باعث ذوب شدن الکترود مرکزی شود. این مشکل عملا شمع را از کار انداخته و باعث ایجاد مشکلات جدی در آن می‌شود.
شمع ماشین چه زمانی باید تعویض شود؟
هنگام رانندگی، شمع خودرو چندین جرقه از خود تولید میکند. با ایجاد این جرقه‌ها مقداری از الکترود شمع از بین می‌رود. این روند به طور پیاپی تا جایی ادامه پیدا میکند تا الکترود به طور کامل فرسوده شده و از بین برود. در این حالت قدرت موتور به طور چشمگیری کم شده و با افزایش مصرف سوخت روبه رو خواهد شد.
در واقع هرکدام از انواع شمع‌های خودرو دارای طول عمر مفیدی هستند که زمان تعویض آنها به این بازه زمانی مرتبط است. برای مثال طول عمر شمع‌های پلاتینیومی حدود 100 هزار کیلومتر و طول عمر شمع‌های مسی حدود 30 هزار کیلومتر است. در رابطه با دیگر شمع‌های بازار نیز می‌توان عمر مفید 100 هزار کیلومتر را در نظر گرفت. به طور کلی عمر مفید شمع‌ها به رعایت نکات استفاده صحیح و موتور خودرو بستگی دارد.
سخن پایانی
شمع با اینکه قطعه‌ای کوچک است اما اهمیت زیادی در عملکرد صحیح خودرو دارد. در واقع بدون این قطعه خودرو عملا قادر به حرکت و شروع کار نخواهد بود. همانطور که قبل‌تر اشاره کردیم شمع‌ها انواع مختلفی دارند. پس برای اینکه بتوانید نهایت استفاده را از این قطعه داشته و شتاب خوبی را در خودرو خود تجربه کنید، باید حتما آن را متناسب با نیاز خودرو و نوع موتور تهیه کنید. در غیر این صورت طولی نمی‌کشد که با خرابی شمع و تعویض مجدد آن مواجه شوید.
