این که یک قطعه کوچک از ابتدای ساخت خودروهای مدرن با موتورهای درون سوز همراه صنعت خودروسازی بوده، همچنان از اصلی‌ترین قطعات آن‌ها محسوب می‌شود و قدمت حضور آن در این صنعت به بیش از یک قرن می‌رسد گویای این حقیقت است که اهمیت قطعات یک اتومبیل از ابعاد و وزن آن‌ها مشخص نمی‌شود بلکه بسته به کاری است که انجام می‌دهند. یکی از این قطعات کوچک اما حیاتی که تمام این سال‌ها همراه انواع خودروهای احتراق داخلی بوده شمع است. لازم نیست مالک خودرو باشید یا حتی راننده، بدون شک حتما عنوان شمع ماشین را بارها تاکنون شنیده‌اید و از این شنیده‌ها متوجه شده‌اید که این قطعه کارایی فراوانی در خودرو دارد. برای همین می‌خواهیم این قطعه کوچک و اهمیت و وظایف آن را با هم بررسی کنیم. توصیه می‌کنیم در کنار خواندن این متن، ویدیوی زیر را نیز ببینید.
شمع ماشین چیست و چه اهمیتی دارد؟
خودروهای احتراق داخلی برای سوزاندن سوخت درون سیلندرهای موتور خود نیاز به محرکی اولیه دارند. این محرک اولیه جرقه‌ای است که شمع تولید می‌کند. در واقع این قطعه کوچک از اصلی‌ترین بخش‌های موتور است و موجب روشن شدن و شروع به کار آن می‌شود. اهمیت این قطعه در حدی است که در صورت نقص در عملکرد آن به هر دلیل، موتور روشن نشده و خودرو قادر به حرکت نخواهد بود.
برای ایجاد احتراق مورد نیاز درون موتور سه عامل اصلی وجود دارند که مانند سه راس مثلث یکدیگر را تکمیل می‌کنند؛ سوخت، اکسیژن و حرارت. حرارت بخشی است که توسط شمع با عمل جرقه‌زنی تامین می‌شود. این جرقه مانند فندکی که شعله گاز را روشن می‌کند آتش اولیه درون سیلندر را فراهم می‌نماید. به طور قطع هرچه این جرقه قوی‌تر باشد احتراق مورد نیاز موتور بهتر و قوی‌تر صورت می‌گیرد. اما شمع انرژی خود را برای جرقه زدن از باتری خودرو تامین می‌کند.
به بیان دقیق‌تر شمع انرژی الکتریکی باتری را به محفظه احتراق رسانده و با مشتعل کردن مخلوط سوخت و گاز درون این محفظه، انرژی گرمایی مورد نیاز خودرو را تولید می‌کند. شمع برای ایجاد جرقه در محفظه احتراق بالای سیلندر و روی سرسیلندر قرار می‌گیرد. برای هر سیلندر یک یا دو شمع استفاده می‌شود.شمع باید متناسب با موتور و نیاز خودرو انتخاب شود در غیر این صورت به دلیل جرقه‌زنی بیش از حد دچار فرسایش شده و کارایی خود را به زودی از دست می‌دهد. همچنین خوب کار نکردن شمع موجب احتراق ناقص درون موتور و استهلاک دیگر قطعات خودرو می‌شود.
اجزای شمع ماشین
شمع ماشین قطعه‌ای کوچک با اهمیتی بالا و وظیفه‌ای بزرگ است. این قطعه در عین کوچک بودن ساده و عاری از پیچیدگی‌های دیگر قطعات خودرو است. البته با این وجود اجزای کوچک اما متعددی دارد. این اجزا عبارتند از؛
-
عایق چینی
این عایق از جنس اکسید آلومینیوم یا آلومین است با یک لایه لعاب شیشه‌ای به عنوان پوشش خارجی. این لایه خارجی که به رنگ سفید روی شمع دیده می‌شود از جذب آلودگی توسط عایق جلوگیری کرده و منافذ آن را کامل می‌پوشاند. عایق به شمع در برابر فشارها و حرارت بالایی که با آن مواجه است استحکام لازم را می‌دهد. عایق در برخی از شمع‌ها قابلیت جدا کردن دارد که به این نوع شمع‌های دو تکه می‌گویند.
-
بدنه شمع
بدنه‌ی شمع که از جنس فولاد است شمع را روی سیلندر محکم نگه می‌دارد. بالای آن آچارخور و پایینش رزوه یا پایه شمع وجود دارد. بین بدنه و سرسیلندر از واشری جهت عایق‌بندی و جلوگیری از نفوذ مخلوط سوخت و هوا به بیرون از سیلندرها استفاده می‌شود.
-
ترمینال شمع
بالاترین قسمت بدنه شمع و بخشی که از عایق بیرون می‌زند همان ترمینال شمع است. این بخش به وایر متصل می‌شود و ناقل قوی الکتریسیته است. ترمینال در برابر زنگ‌زدگی مقاومت بالایی دارد.
-
پایه شمع
این بخش از شمع که رزوه نیز نامید می‌شود به سر سیلندر متصل شده و روی آن بسته می‌شود به طوری که با محفظه احتراق هم سطح باشد. در صورت بلند یا کوتاه بودن بیش از حد این پایه، شمع دچار خودسوزی می‌شود. شمع‌ها از نظر اندازه و قطر پایه به دو دسته پایه بلند و پایه کوتاه تقسیم می‌شوند که با توجه به موتور و سرسیلندر هر خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
-
الکترود مثبت
این بخش که الکترود مرکزی شمع نیز نامیده می‌شود در وسط چینی واقع شده و از آلیاژ‌های فولادی مانند فولاد-نیکل، فولاد-کروم یا فولاد-منگنز ساخته می‌شود. این الکترود در معرض حرارت بالایی قرار دارد و به همین دلیل از آلیاژی ساخته می‌شود که در برابر حرارت مقاومت لازم را داشته باشد. گاهی این الکترود دو تکه ساخته می‌شود و در بین این دو تکه از یک مقاومت با جنس شیشه‌ای مخصوص استفاده می‌شود که طول عمر شمع را بالا می‌برد. به تازگی در شمع‌ها از الکترود مرکزی با جنس مس پوشیده شده از نیکل کروم استفاده می‌شود که علاوه بر مقاومت حرارتی بالا، رسانای الکتریسیته خوبی است. بین الکترود مثبت و عایق چینی یک فاصله هوایی وجود دارد که فضای انبساط الکترود را فراهم می‌کند. الکترود مثبت، الکتریسیته را از ترمینال تا محفظه احتراق منتقل می‌کند.
-
الکترود منفی
این الکترود که الکترود کناری نیز نامیده می‌شود به بدنه یا پایه شمع وصل است. جنس آن آلیاژ نیکل-کروم است و به شکل زائده‌ای انتهای پایه و در اطراف الکترود مثبت دیده می‌شود. تعداد الکترود منفی در انواع مختلف شمع متفاوت است.
-
گپ
فاصله بین دو الکترود مثبت و الکترود منفی را گپ یا شکاف جرقه می‌گویند که بسیار دقیق اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود. این فاصله براساس نیاز‌های موتور متفاوت است و در مناسب بودن شمع برای موتور نقش مهمی دارد. اما به طور کلی، هرچه فاصله گپ بیشتر باشد جرقه‌زنی بهتر صورت می‌گیرد.
حتما بخوانید: علائم خرابی گیربکس؛ ۱۱ نشانه وجود اختلال در گیربکس ماشین
طرز کار شمع خودرو
شمع وظیفه انتقال انرژی الکتریکی باتری به سیلندرها و ایجاد جرقه برای احتراق درون آن‌ها را در سه مرحله‌ی اصلی انجام می‌دهد. به این ترتیب:
– انتقال جریان برق به شمع
شمع در قسمت ترمینال به کوئل که یک سیم‌پیچ الکتریکی برای ایجاد جریان برق با ولتاژ بالا است متصل شده و این اتصال از طریق سیمی با عایق الکتریسیته قوی برقرار می‌شود. برق تولید شده در کوئل از طریق ترمینال به الکترود مثبت یا میانی انتقال یافته و تا پایه شمع می‌رود. الکتریسیته هنگام رسیدن به شکاف جرقه یا گپ، تمایل به انتقال به قطب منفی یا الکترود بدنه دارد، اما خاصیت عایق الکتریسیته بودن مخلوط سوخت و هوا مانع از این انتقال می‌شود.
– یونیزه کردن مخلوط سوخت و هوا
در این مرحله، شمع برای انتقال نهایی الکتریسیته از قطب مثبت به قطب منفی، ولتاژ قوی‌تری از برق را به گپ منتقل می‌کند. این ولتاژ بالا ساختار مولکولی مخلوط موجود در شکاف جرقه را تغییر می‌دهد و با بالاتر بردن ولتاژ از قدرت دی‌الکتریک گاز، آن را یونیزه می‌کند. حالا برق از مخلوط یونیزه شده عبور کرده و به قطب منفی منتقل می‌شود.
– جرقه زنی
عبور برق از الکترون‌ها دمای آن‌ها را تا حد زیادی بالا برده و گازهای یونیزه شده را منبسط می‌کند، این انبساط در نهایت به جرقه‌زدن منتهی می‌شود. چیزی شبیه به آنچه در رعد و برق اتفاق می‌افتد. در پایان جرقه‌زنی واکنش گازها با هم افزایش یافته و ایجاد یک گوی آتش در گپ می‌کند. به این گوی هسته آتشین می‌گویند که اندازه آن به ترکیب سوخت و گاز موجود در سیلندر و شرایط محفظه احتراق در زمان جرقه‌زنی بستگی دارد. برای اینکه بیشتر با سیستم جرقه‌زنی خودرو آشنا شوید، بد نیست نگاهی به مقاله کارنامه با همین موضوع بیاندازید.
انواع تقسیم‌بندی شمع ماشین
شمع‌ها بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم بندی می‌شوند که همین مساله تنوع آن‌ها را بالاتر برده است. این فاکتورها عبارتند از؛
-
بر اساس کد حرارتی
-
بر اساس جنس الکترود
-
بر اساس تعداد الکترود
اکنون انواع شمع‌ها را بر اساس این فاکتورها بررسی می‌کنیم.
حتما بخوانید: آشنایی با سیستم برق خودرو و اجزای آن
انواع شمع از نظر کد حرارتی
کد حرارتی شمع در واقع میزان حرارت موجود در آن در آخرین مرحله کارش و مقاومت آن در برابر این حرارت است. این دما باید به حدی باشد که ایجاد احتراق پیش از موعد نکند. یعنی شمع بتواند تا زمان یونیزه شدن کامل گازها در گپ، دما را کنترل کند. البته این توان باید در حدی بالا هم باشد که مانع از رسوب شدن مخلوط گاز و سوخت روی الکترود شود. کد حرارتی که به بیان دیگر توانایی انتقال حرارت آن جهت تنظیم حرارت مورد نیازش است بسته به ساختمان و رزوه آن تغییر می‌کند.
این شاخص که بازه حرارتی شمع نیز نامیده می‌شود همزمان بیان کننده میزان حرارتی که شمع از داخل سیلندر به بدنه موتور منتقل می‌کند است. عواملی متعددی در تعیین کد حرارتی شمع تاثیر دارند. مهم‌ترین آن‌ها طول و مساحت پایه شمع است. ساختار الکترود مثبت و قدرت هدایت حرارتی آن نیز از دیگر عوامل موثر این فاکتور است. شمع‌ها براساس این فاکتور به ۳ دسته تقسیم می‌شوند؛
∗ شمع سرد
این شمع‌ها که از نوع پایه کوتاه هستند، حرارت را با سرعت بیشتری منتقل کرده و از دست می‌دهند و به دلیل پایه کوتاه‌تر، کمتر در معرض دمای حاصل از احتراق هستند. این شمع‌ها برای موتورهای با دمای بالا مناسبند و گرمای حاصل از جرقه‌زنی و احتراق را با سرعت بیشتری کاهش می‌دهند.
∗ شمع نیمه‌گرم
این دسته از پایه‌های بلندتری نسبت به شمع سرد برخوردارند و توان انتقال حرارت کمتری دارند و پایه بلندتر آن‌ها، درگیری حرارتی‌شان را با محفظه احتراق و دمای حاصل از جرقه‌زنی بالاتر می‌برد. این شمع‌ها برای خودروهایی که موتورهایی با درجه حرارت حد وسط دارند استفاده می‌شوند.
∗ شمع گرم
این شمع‌ها پایه بلندتری نسبت به دو نوع قبلی دارند و حرارت را کمتر منتقل کرده و بیشتر در معرض گرمای احتراق هستند و در نتیجه گرمتر می‌شوند. این شمع‌ها برای موتورهای با دمای پایین مناسبند تا با حفظ گرما، مانع از تشکیل رسوبات ناشی از احتراق روی الکترودهای خود شوند.
اگر شمع با کد حرارتی مناسب برای خودرو انتخاب نشود می‌تواند مشکلات و معضلات زیادی را برای خودرو ایجاد کند. چرا که عملکرد صحیح موتور به میزان زیادی بسته به تناسب این کد دارد. این مشکلات عبارتند از:
– خود احتراقی، پیش احتراق یا احتراق خود به خود
این مشکل می‌تواند منجر به عملکرد عکس موتور شود. به این معنی که پیش از بالا آمدن پیستون، احتراق رخ داده و در نتیجه پیستون به جای تلاش برای بالا بردن تراکم سوخت و هوا، با گازهای ناشی از احتراق پیش از موعد درگیر می‌شود که مشکلات زیادی برای موتور ایجاد می‌کند.
– احتراق ناقص
این مشکل باعث پایین آمدن کارایی موتور شده و آلودگی صوتی فراوانی به همراه دارد.
حتما بخوانید: آشنایی با سیستم اگزوز و عملکرد آن
انواع شمع از نظر تعداد الکترود منفی
تعداد الکترودهای منفی که متصل به پایه هستند و اطراف الکترود منفی قرار می‌گیرند می‌تواند متفاوت باشد و از یک تا ۴ متغیر است. شمع‌هایی با تعداد الکترود منفی بیشتر از یک را چند الکترودی می‌نامند که بر اساس تعداد الکترودها دو، سه و چهار زمانه خطاب می‌شوند. البته که این شمع‌ها قابل استفاده در هر خودرویی نیستند و باید از سوی سازنده استفاده از آن‌ها تاکید یا توصیه شود. طول عمر شمع‌های چند الکترودی نسبت به تک الکترودی‌ها بیشتر است، زیرا تعدد قطب‌های منفی باعث تاخیر در خوردگی آن‌ها می‌شود. اما این شمع‌ها معایب و مزایای دیگری نیز دارند.
♦ معایب
گران قیمت‌تر از شمع‌های تک الکترودی هستند. گپ در آن‌ها قابل تنظیم نیست و در صورت خرابی باید تعویض شوند. مناسب برای هر موتور و خودرویی نیستند.
♦ مزایا
احتراق کامل توسط آن‌ها صورت می‌گیرد و انتشار شعله نیز به خوبی انجام می‌شود. بازده یا کد حرارتی بالایی دارند. قادر به روشن کردن خودرو در هوای سرد به راحتی و سریع هستند. خوردگی الکترودها در این شمع‌ها یکنواخت و همزمان است و با سرعت کمتر از نوع تک الکترودی پیش می‌رود.
انواع شمع از نظر ساختار و جنس الکترود مثبت
شمع‌ها از نظر ساختار الکترود مثبت به دو دسته سوزنی و معمولی تقسیم می‌شوند. در شمع‌های سوزنی نوک الکترود مثبت به شکل سوزن است و شمع‌های معمولی الکترود مثبت با سر گرد دارند.
∗ شمع‌های معمولی
الکترود مثبت در این شمع‌ها از جنس نیکل است. سر گرد و تخت الکترود مثبت آن‌ها دقت جرقه‌زنی را پایین آورده در نتیجه کیفیت احتراق را کاهش می‌دهد که منجر به خام‌سوزی و بالا رفتن مصرف سوخت می‌شود. این شمع‌ها همچنین طول عمر کمتری نسبت به شمع‌های سوزنی دارند و مقاومت حرارتی بالایی نیز ندارند.
حتما بخوانید: دلکو چیست و چگونه کار می‌کند؟
∗ شمع‌های سوزنی
این شمع‌ها به دلیل ساختار الکترود مثبت‌شان، جرقه‌زنی را دقیق و قوی انجام می‌دهند و شعله انفجار حاصل از جرقه‌زنی آن‌ها بزرگتراست در نتیجه به کمک آن‌ها احتراق به صورت کامل در سیلندر انجام می‌شود. مزیت این خصوصیت آن‌ها کاهش مصرف سوخت، افزایش شتاب، کاهش صدا و لرزش و در نهایت عملکرد بهتر موتور و پایین آمدن استهلاک قطعات آن است. این شمع‌ها خود از نظر متریال الکترود به دو دسته تقسیم می‌شوند.
♦ شمع‌های پلاتینیوم: آلیاژ الکترود مثبت این شمع‌ها از پلاتینیوم است که مقاومت حرارتی بالایی دارد. این آلیاژ کمک می‌کند تا در دما و دور موتور بالا، افت ولتاژ و در نتیجه کاهش کیفیت جرقه رخ ندهد و احتراق در دورهای بالا نیز کامل صورت گیرد. این شمع‌ها از عمر مفید بیشتری نیز برخوردارند.
♦ شمع‌های ایریدیوم: در این شمع‌ها که بهترین نوع شمع موجود در بازار هستند آلیاژ الکترود مثبت ایریدیوم و الکترود منفی پلاتین است. این دو در کنار هم بهترین و دقیق‌ترین جرقه‌زنی را به همراه دارند. مقاومت حرارتی ایریدیوم نیز بالاترین مقاومت در بین شمع‌ها است. نتیجه اینکه کامل‌ترین احتراق با شمع سوزنی ایریدیوم تامین می‌شود. این شمع همچنین طول عمر بیشتری نسبت به سایر شمع‌ها دارد.
تفاوت‌های عمده شمع‌های سوزنی و معمولی در عمر، کد حرارتی و عملکرد آن‌ها است اما در نهایت باید دقت داشت که نوع شمع با موتور و نیاز آن متناسب باشد و به دلیل کیفیت بیشتر شمع‌های سوزنی، شمعی انتخاب نشود که برای موتور مناسب نیست، ایجاد مشکل و اختلال در عملکرد آن می‌کند و در نتیجه استهلاک موتور و قطعاتش را بالا می‌برد.
عیب‌یابی شمع خودرو و لزوم آن
پیشتر گفته شد که هر شمع طول عمر مشخصی دارد و پس از طی این مدت زمان تعیین شده باید اقدام به تعویض آن کرد. اما گاهی به دلیل بالا رفتن سطح رسوبات حاصل از احتراق در سر الکترودها و کثیف شدن‌شان و یا از بین رفتن الکترودها و در نتیجه جرقه‌زنی نادرست، نیاز است شمع خودرو پیش از اتمام طول عمر استاندارد خود تعویض شود. چرا که این موارد باعث می‌شود خودرو به خوبی کار نکرده و به نوعی دچار بدسوزی یا خام‌سوزی شود. عملکرد ضعیف حتی یکی از شمع‌ها منجر به ناقص سوختن سوخت درون سیلندر مربوط به آن می‌شود و در نتیجه سطح آلایندگی افزوده شده و به قطعات موتور نیز صدمات جدی وارد می‌گردد. برخی از جدی‌ترین مشکلات ظاهری شمع‌ها که می‌تواند نشان از بد کار کردن آن‌ها باشد و دلایل ایجادشان عبارتند از:
– ترک روی چینی شمع: عبور جریان با ولتاژ بالا از الکترود بیش از حد توان شمع و زیاد شدن فاصله گپ می‌تواند این مشکل را ایجاد کند.
– شکستن چینی شمع: نصب نادرست و ضربه هنگام نصب باعث این اتفاق می‌شود.
– روغنی بودن پایه شمع: روغن سوزی موتور در یک یا همه سیلندرها می‌تواند شمع یک یا تمام سیلندرها را دچار این مشکل کند.
– ذوب شدن الکترودها: به دلیل متناسب نبودن کد حرارتی شمع با موتور این اتفاق رخ می‌دهد.
– آب خوردن به پایه شمع: به دلیل هرگونه نفوذ از سیلندرها اتفاق می‌افتد. می‌تواند دلیل نقص سرسیلندر یا بوش باشد.
– رسوب گرفتن الکترودها و پایه: به دلیل کیفیت پایین سوخت اتفاق می‌افتد.
حتما بخوانید: زمان تعویض تسمه تایم و نشانه‌هایی که باید جدی بگیرید
– آلوده شدن الکترودها و پایه به کربن و سیاه شدن آن‌ها: به دلیل تنظیم نبود درصد سوخت و هوا رخ می‌دهد. این تنظیم نبودن ممکن است از نقص انژکتور یا کاربراتور، سنسور اکسیژن یا آلودگی فیلتر هوا ایجاد شود. همچنین متناسب نبود کد حرارتی شمع با موتور و تاخیر در احتراق نیز منجر به این مشکل می‌شود.
– تغییر رنگ چینی عایق: این چینی به حالت عادی باید خاکستری، زرد یا قهوه‌ای کم‌رنگ باشد. در صورت تغییر رنگ آن به صورتی یا قرمز، باید میزان اکتان سوخت را اندازه‌گیری کرد. این معضل از افزودنی‌های بنزین بدون سرب ایجاد می‌شود.
– آلوده بودن پایه و الکترودها به سوخت: به دلیل ترکیب نادرست سوخت و هوا در محفظه احتراق اتفاق می‌افتد.
اما به غیر از علائم ظاهری، موارد دیگری نیز هستند که از بد کار کردن شمع‌ها و نقص آن‌ها خبر می‌دهند. این علائم عبارتند از:
– روشن شدن چراغ چک
– مصرف بالا و غیرعادی سوخت و راندمان پایین موتور
– بد کار کردن موتور و لرزش در آن
در نهایت باید بر این نکته تاکید کرد که اهمیت شمع در عملکرد و راندمان موتور خودرو، دلیلی محکم برای انجام سرویس‌های دورهای این قطعه و دقت در تعویض آن در زمان‌های تعیین شده است. خوب کار نکردن شمع علاوه بر آسیب به موتور می‌تواند مصرف سوخت و درصد آلایندگی خودرو را نیز افزایش دهد که بر اهمیت سلامت آن می‌افزاید.
عااالی
سلام من روا دوگانه کارخانه دارم و ماشینم هم درجه اب میره بالا ۳کار میکنه و صداش زیاد شده و شتابش کم شده کیلومترم کار نمیکنه فقط دور موتور نشون میده….
وایر هامو عوض کردم یکم بهتر شده و میخام شعم تعویض کنم میخام بدونم میشه شعم هامو از برند های مختلف بزارم؟ مصلا ۲تا بوش و ۲تاشو یک مارک دیگه؟؟ ولی همه اونها ۲پلاتینه هستند و هم اندازه… و با تعویض شعم هام مشکل بد روشنی و ۳ کار کردن رفع میشه یا نه!! ممنون میشم راهنمایی کنید