شمع یک دستگاه به ظاهر ساده است، اگرچه وظیفه آن چند کار متفاوت اما حیاتی است. قبل از هر چیز، یک جرقه در داخل محفظه احتراق (سر سیلندر) موتور ایجاد می کند. انرژی الکتریکی (ولتاژ) آن برای ایجاد جرقه و “اشتعال مخلوط سوخت” در محفظه احتراق بسیار زیاد است. در اینجا، ولتاژ می تواند از 20000 تا بیش از 100000 ولتاژ باشد.
شمع های عملکرد حرارتی
اگرچه شمع کیا و شمع هیوندای جرقه را برای ایجاد احتراق آغاز می کند، اما آن را حفظ نمی کند. این کمک می کند تا گرما از محفظه احتراق خارج شود.
توانایی شمع برای دفع گرما از محفظه احتراق توسط شمع “محدوده گرما” تعریف می شود. دمای انتهای جرقه باید به اندازه کافی بالا باشد تا از رسوب گیری جلوگیری شود، اما به اندازه کافی پایین باشد تا از پیش اشتعال جلوگیری شود. سازندگان شمع از این کار به عنوان “عملکرد حرارتی” یاد می کنند. عملکرد حرارتی یا محدوده حرارتی شمع ربطی به مقدار انرژی منتقل شده از سیستم جرقه زنی از طریق شمع ندارد. محدوده حرارتی شمع ناحیه ای است که شمع در آن عملکرد حرارتی دارد.
شمع سرد در مقابل شمع داغ
شمع های “سرد” معمولاً مسیر جریان گرما کوتاهی دارند. این منجر به سرعت بسیار سریع انتقال حرارت می شود. علاوه بر این، دماغه عایق کوتاهی که روی شمع‌های جرقه سرد یافت می‌شود، سطح کمی دارد که امکان جذب گرما زیادی را فراهم نمی‌کند.
از سوی دیگر، مدل های “گرم” دارای دماغه عایق طولانی‌تر و همچنین مسیر انتقال حرارت طولانی‌تر هستند. این منجر به سرعت بسیار کندتر انتقال حرارت می شود.
محدوده حرارتی شمع باید با دقت انتخاب شود تا عملکرد حرارتی بهینه ایجاد شود. اگر محدوده گرما درست نباشد، می توانید منتظر مشکلات جدی باشید. به طور معمول، دمای مناسب پایان جرقه (تقریبا) 900-1450 درجه است. زیر 900 درجه، رسوب کربن امکان پذیر است. بالاتر از آن، گرمای بیش از حد یک مسئله می شود.
افزایش ولتاژ
از نظر عملکرد، شمع موتور به ولتاژ بالا تولید شده توسط وایر شمع ها یا کویل ها متصل می شود. با جریان الکتریسیته از سیم پیچ، اختلاف ولتاژی بین الکترود مرکزی و الکترود زمین روی شمع ایجاد می شود.
به دلیل “شکاف” شمع خودرو، همراه با مخلوط هوا و سوخت (که به عنوان یک عایق عمل می کند) در داخل شکاف، شمع نمی تواند بلافاصله جرقه بزند.
با افزایش ولتاژ به تقریباً 20000 ولت، شکاف بین پلاتین ها می تواند “شکسته شود” و جرقه زده شود. با برداشتن شمع خودرو از سرسیلندر و اتصال مناسب به زمین برای جرقه زدن، می توانید صدای کلیک قطعی را بشنوید. اگر شرایط به اندازه کافی تاریک باشد، می توانید جرقه را ببینید.
در داخل محفظه احتراق، گرمای شدید ایجاد شده توسط شمع موتور، یک گلوله آتش کوچک در داخل شکاف ایجاد می کند. گلوله آتش یا “هسته” احتراق منبسط می شود و سیلندر (حداقل در تئوری) احتراق کامل را تجربه می کند. در عمل این احتراق کامل نیست و درصد این احتراق تاثیر زیادی در راندمان موتور دارد
ساخت شمع
از نظر ساخت، ممکن است آنقدرها هم که فکر می کنید این قطعه ساده نباشند. در واقع آنها قطعات دقیقی از تجهیزات هستند. به خاطر داشته باشید که اکثریت قریب به اتفاق شمع ها ساختاری مشابه (هر چند نه لزوماً یکسان) دارند.
دنده ها:
دنده های عایق محافظت بیشتری در برابر ولتاژ ثانویه یا جرقه ایجاد می کنند و همچنین به بهبود چسبندگی وایر یا کویل در برابر بدنه شمع کمک می کنند.
عایق:
بدنه عایق از سرامیک اکسید آلومینیوم ساخته شده است. برای ساخت این قسمت از سیستم قالب گیری خشک و پرفشار استفاده می شود. پس از قالب گیری عایق، آن را تا دمایی که بیش از نقطه ذوب فولاد باشد، در کوره پخت می کنند. این فرآیند منجر به قطعه ای می شود که دارای استحکام دی الکتریک استثنایی، هدایت حرارتی بالا و مقاومت عالی در برابر ضربه است.
اشاره گر عایق را نشان می دهد. همانطور که در بالا ذکر شد، از سرامیک اکسید آلومینیوم تشکیل شده است. سطح بیرونی برای ایجاد چسبندگی در داخل وایر یا کویل و به طور همزمان محافظت در برابر جرقه زدن آجدار است.
Hex:
شش ضلعی نقطه تماس یک آچار را فراهم می کند. اندازه هگز اساساً در صنعت یکنواخت و استاندارد و در تمامی شمع ها یکی است.
پوسته:
پوسته فولادی با تلورانس های دقیق با استفاده از فرآیند اکستروژن سرد خاص ساخته می شود. انواع خاصی از شمع ها از شمش فولادی (استوک میله ای) برای ساخت پوسته استفاده می کنند.
آبکاری:
پوسته تقریباً همیشه آبکاری می شود. این باعث افزایش دوام و مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی می شود. پوسته فولادی با تلورانس های دقیق با استفاده از فرآیند اکستروژن سرد خاص یا در موارد تخصصی دیگر، از شمش فولادی ماشینکاری می شود. شش ضلعی ماشینکاری شده روی پوسته به شما امکان می دهد از یک آچار شمع برای تعویض آن استفاده کنید.
واشر:
برخی از شمع ها از واشر استفاده می کنند در حالی که نمونه های دیگر “بدون واشر” هستند. واشر مورد استفاده از نوع فولاد تا شده است که سطح صافی را برای اهداف آب بندی فراهم می کند. مدل های بدون واشر از یک پوسته مخروطی استفاده می کنند که از طریق یک تلرانس نزدیک به شمع آب بندی می شود.
الکترود پایه:
تعدادی شکل و پیکربندی مختلف الکترود پایه وجود دارد، اما بیشتر آنها از فولاد آلیاژی نیکل ساخته می شوند. الکترود پایه باید هم در برابر فرسایش جرقه ای و هم در برابر فرسایش شیمیایی، هر دو تحت دمای شدید، مقاوم باشد.
الکترود مرکزی:
الکترودهای مرکزی باید از آلیاژ خاصی ساخته شوند که هم در برابر فرسایش جرقه و هم در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم باشد. به خاطر داشته باشید که دمای محفظه احتراق متفاوت است (و گاهی به شدت بالاست). الکترود مرکزی باید تحت این پارامترها کار کند.
شکاف الکترود جرقه:
ناحیه بین الکترود پایه و الکترود مرکزی را شکاف می گویند. الکترودهای مرکزی باید از آلیاژ خاصی ساخته شوند که هم در برابر فرسایش جرقه و هم در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم باشد.
دماغه عایق:
تعداد زیادی شکل و اندازه دماغه عایق موجود است، اما در اصل دماغه عایق باید بتواند رسوبات کربن، روغن و سوخت را با سرعت کم دفع کند. در دورهای بالاتر موتور، دماغه عایق به طور کلی خنک می شود تا دما و خوردگی الکترود کاهش یابد.