اولين عمل موثر شمع درموتور اتوميبل (يا انواع موتور)، آتش زدن مخلوط هوا و سوخت دراحتراق داخلي موتور است.
شمع ماشين بايد پالس الكتريكي با ولتاژ بالا را همراه با ٢٥٠٠٠ ولت بصورت مكرر به داخل محفظه احتراق موتور انتقال دهد.الكترودهاي با دوام را از بين آنهايي كه جريان الكتريكي را مي توانند قوس داده يا جرقه بزنند تا مخلوط هوا و سوخت در سيلندر را محترق، پيش بيني و تهيه كنند. تحت شرايط فشار و حرارت شديد آماده اند تا ميليونها بار جرقه بزنند. ميزان عملكرد شمع در موتور خودرو همزمان با افزايش توان خروجي خودرو ، سخت تر و شديد تر مي شود.
ساختار شمع :
شمعها بطور كلي از چندين بخش تشكيل شده‌اند:
1)بخش فلزي
2)عايق چيني
3)الكترودها
4)واشرها
5)مهره سرشمع
6)پودرهوا بند
بخش فلزي يا بدنه:
هر شمع داراي يك بخش فلزي است. بالاي اين قسمت فلزي به شكل شش گوش است تا شمع به طور محكم درجاي خود نصب شود.
قسمت پايين اين بخش رزوه شده به روي سر سيلندر پيچيده مي‌شود يك الكترود منفي از قسمت پاييني بخش بيرون آمده است، يك واشر نسوز در زير رزوه‌ها قرار دارد كه در مقابل لبه بيرون آمده جاي گرفته است در محل قرار گرفتن شمع در سر سيلندر موتور واشر مسي با تركيبي از مس و آزبست با مقطع يو شكل (U) قرار گرفته تا از نشت گاز در اتاقك احتراق به خارج جلوگيري شود، در ضمن محل نصب بعضي از شمعها به شكل اوريب بوده و به خوبي آب بندي مي‌شود. بيشتر شمهاي امروزي داراي پيچي به قطر ١٤ ميليمتر مي باشد. هر چند بعضي از شمع ها داراي ١٨ ميليمتر قطر و بعضي ديگر قطرشان١٠ ميليمتر است. معمولاً رزوه ها با گام ٢/١ يا ٥/١ ميليمتري مي باشند كه طبق مشخصات پيچ پايه شمع ها عبارتست از ٢٥/١ گاهي هم پيچ هاي قطورتراز ١٤ براي موتورهاي دو زمانه و قطر كمتربراي موتور سيكلتها ساخته مي شود.پايه شمع وقتي در سر سيلندر قرار گرفت بايدبا اطاق احتراق تراز باشد.چنانچه كوتاه تر انتخاب شود موجب جرم گيري شده و اگر بلندتر باشد قسمت بيرون زده داغ مي ماندو در هر دو صورت ايجاد خودسوزي مي كند.
عايق شمع :
عايق شمع از جنس نوعي سراميك است كه دربرابرحرارت، فشار و ولتاژ بالا بسيار مقاوم است.اين عايق طوري قرار داده شده كه از پوسته صدفي بيروني، به وسيله يك واشر نسوز داخلي و تركيبات آب بندي كننده كاملا جدا است.
ين عايق علاوه براين كه الكترودمركزي رانگه مي‌دارد به منزله يك محافظ براي الكترود نيز هست و جريان الكتريسيته مجبور است فقط از داخل الكترود بگذرد.عايق بايد در مقابل حرارت زياد، خنك شدن و لرزش مقاومت داشته باشد قسمت بالايي عايق كه درمعرض گرد و خاك است بايد هميشه تميز نگه داشته شود تا از هدر رفتن الكتريسته جلوگيري شود. در بعضي از انواع شمعها، عايق‌هاي پشته‌اي وجود دارند كه گاه گاه مي‌توان از طريق اين پشته گثافت‌هاي جمع شده را دور انداخت
الكترودها :
شمع داراي دو الكترود مياني (مثبت) و كناري (منفي) است كه به بدنه آن متصل هستند. الكترود مياني در وسط عايق سراميكي قرار گرفته و در مقابل فشار زياد تا ٤٠ اتمسفر و حرارت بالا تا ٢٠٠٠ درجه سانتيگراد مقاوم است. الكترود كناري به پوسته فلزي چسبيده و با الكترود مياني فاصله هوائي دارد كه فاصله دهانه شمع ناميده مي‌شود. فاصله بين دهانه دو الكترود شمع، نخستين عامل جرقه زني است. اين فاصله بايد مطابق خصوصيات موتور باشد،اگر فاصله دو الكترود خيلي كم باشد، جرقه ضعيف شده و موجب بد كار كردن و روشن نشدن موتور مي‌شود.
اگر فاصله دو الكترودخيلي زياد باشد، موتور در دورهاي كم خوب كارخواهد اما در دورهاي زياد يا داشتن بار،به كوئل فشار زيادي مي‌آيد و موجب روشن نشدن و يا بد كاركردن موتور مي‌شود. سطح الكترودها در قسمتي كه روبروي هم قرار مي‌گيرند بايد كاملا موازي و به شكل چهار گوش باشند، به اين طريق جهش جرقه از دهانه شمع راحت تر صورت مي‌گيرد.
الكترود مياني شمعهاي جديد دو تكه بوده و واير شمع به قسمت بالاي آن وصل شده و قسمت پاييني تا داخل اتاقك احتراق ادامه پيدا مي‌كند. در بعضي از مقاومت ١٠٠٠ اهم قرار داده شده است. اين مقاومت پارازيت‌هاي راديو و تلويزيون را گرفته و همچنين عمر شمع را افزايش مي‌دهد. جنس الكتروها از فلز ديرگدازي مانند آلياژ نيكل و يا آلياژ آهن و كروم است كه هم هادي جريان الكتريسيته خوبي بوده و نيز در مقابل حرارت زياد مقاومت مي‌كند
عملكرد شمع :
شمعها داراي دو قسمت هادي يا الكترود مي‌باشند. يك الكترود به سيم درب دلكو و ديگري به بدنه، سر ديگر هريك از الكترودها در شمع و به فاصله كمي از يكديگر قرار دارند، موجي از ولتاژ قوي سبب القاي اتصال مي شود، جريان الكتريكي از كوئل به داخل درب دلكو گرديده و از آنجا از طريق وايرها به يكي از الكترودهاي شمع مي‌رسد.
سپس اين جريان از شكاف و فاصله بين دو الكترود انتهاي شمع جستن كرده و به طرف الكترود ديگر و بدنه مي‌رود و به اين ترتيب ضمن جهش جريان برق از شكاف و فاصلة بين الكترودهاي شمع، مدار كامل شده و عبور جريان برق همچنان ادامه مي‌يابد.
كامل كردن مدار برق يكي از كارهاي مهم سيم پيچ ثانويه است، حقيقت مهم ديگر آن است كه وقتي كه جريان الكتريسيته از شكاف و فاصلة بين دو الكترود انتهاي شمع مي گذرد، يك جرقه ايجاد مي‌شود و اين آخرين كاري است كه مدار جرقه زني انجام مي‌دهد.
معناي، شمع سرد و شمع گرم و محدوده حرارتي :
به طور كلي شمعها به دو نوع، گرم و سرد تقسيم مي‌شوند. شمع گرم به گونه‌اي طراحي شده است كه دما به اندازه كافي در دماغه سراميك نگهداري شود تا رسوبات روغن و كربن بسوزند، در اين حالت حرارت، روي دماغه عايق پخش مي‌شود.
نوع سرد به منظور جلوگيري از احتراق زودرس طراحي شده است. در اين حالت حرارت، سريع‌ر انتقال مي‌يابد و به همين دليل است كه اين نوع شمعها درزماني كه موتورها بايد بار زيادي را تحمل كنند، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در نوع گرم، به دليل جريان بيشتر، سطح دماغه بيش از نوع سرد در معرض گازهاي احتراقي قرار دارد و در مقايسه با شمع سرد، به درجه حرارت بيشتري مي‌رسد.
اما در محدوده حرارتي، مهمترين شاخص عملياتي شمع موتور خودرو به شمار مي‌رود،(توصيه مي‌شود كه شمعها در محدودهاي حرارتي گوناگون طراحي شوند). دليل در نظر گرفتن محدوده حرارتي آن است كه سر شمعها بايد دردماهاي بالا عمل كنند تا از جرم گيري يا كثيف شدن جلوگيري شده و به اندازه كافي خنك بمانند تا " پيش اشتغال " نيز پيش نيايد سرعت انتقال حرارت- چه سريع، چه آهسته- به طراحي شمع مربوط مي‌شود و تفاوت بين شمع گرم و سرد را نشان مي‌دهد.
انواع شمع از نظرساختار جديد و كاربرد آنها :
شمع سوپر(C)
شمع مقاومتي يا رزيستور (R)
شمعهاي (سه الكترود) مسابقه‌اي يا سه پلاتينه (D)
شمع با الكترود پلاتين (P) .
ويژگيهاي فني شمع سوپر(C):
١(كاهش مصرف
2)جرقه دقيق و مطمئن به محض استارت زدن، به ويژه در هواي سرد
٣)عملكرد مناسب موتور به دليل داشتن الكترود ميان مسي بسيار رسانا در وضعيت‌هاي آب و هوايي بسيار متفاوت
4)برخورداري از طراحي مخصوص براي سوزاندن ذرات پس مانده و جلوگيري از جرم گرفتن دهانه شمع
٥)احتراق كامل سوخت
٦)صرفه جويي ارزي
٧)طول عمر بيشتر
٨)حذف سيستم پارازيت گيري
9)مهمتر از همه كاهش آلودگي هوا .
شمع سوپر يا ترموالاستيك (CU-Electrode ) :
شمع ترموالاستيك يا سوپر CU-Electrode، شمعهايي با تكنولوژي برتر با الكترودهاي آلياژي CPPER-CORE مي باشند.اين شمعها رسانايي حرارتي بهتر، دسترسي سريعتر به دماي خود پاكسازي (Self-Cleaning) و حذف لايه نرم ته نشين شده كربن را باعث مي شوند كه به نوبه خود احتراق مناسب تر و جرقه قوي تر و كار آيي بهتر موتور را تضمين مي مايد. شمع سوپر داراي نشانه( C ) بعد از شماره مشخصه مي باشد.
شمعها با الكترود مغز مسي(COPPER CORED) براي بهبود بخشي به بخش حرارتي و مقاومت در برابر رسوب گيري طراحي شده است. اين موضوع خصوصاَ درموتورهاي كوچك تر و مدرن مهم مي باشد و اجازه مي دهدكه درمحدوده داهاي وسيع تري كارايي را داشته باشد، در بقيه خواص، شمعهاي سوپر مطابق با شمعهاي استاندارد(معمولي) مي باشند.
شمع رزيستور يا شمع ضد تداخل (R ) :
با افزايش استفاده از باندهاي VHF و UHF براي ارسال برنامه هاي راديويي و تلويزيوني، بسياري از كشورهاي جهان قواعدي را براي كنترل تداخل امواج صادره از شمع اتومبيل در امواج مذكور وضع كرده اند،(زيرا ممكن است از راديو و يا تلويزيون كه از باندهاي فوق استفاده مي كنند در اتومبيل استفاده شود).
روشهايي كه سازندگان اتومبيل براي جلوگيري ازاين تداخل انجام مي دهند متفاوت است.اما راه حل اساسي، استفاده از شمعهاي مقاومتي است، عمل جلوگيري از تداخل عبارت از كاهش سقف جريان در توليد جرقه و در نتيجه حذف تداخل صوتي و برفكهاي تلويزيوني ايجاد شده، مي باشد. شمعهاي سوپر مقاومتي يا رزيستور،با يك نشانه(R ) بعد از مشخصه، مشخص مي گردند(FE65CPR ).
شمع (سه الكترود) مسابقه‌اي يا سه پلاتينه (D) :
توسعه صنعت خودرو، اخيراَ نيازهاي سرويس كردن و مونتاژ قطعات را بهبود بخشيده و قسمتهاي مصرفي راكاهش داده اند، به اين منظور عمر شمعها را افزايش داده اند. سطوح جانبي الكترودها افزايش يافته كه اين امر بطور قابل توجهي مقدار سايش را كاهش مي دهد و به همين خاطر فاصله بين الكترودها ثابت مانده و در نتيجه ولتاژ موردنيازبراي احتراق مخلوط سوخت و هوا تقريباَ ثابت مي ماند. نيز اين موضوع باعث افزايش قابليت روشن شدن ماشين خصوصاَ در هواي سرد ميگردد. شمعهاي ذكر شده در كد گذاري با پسوند (D) مشخص مي گردند.
شمع با الكترود پلاتين (P) :
الكترود مركزي اين گونه شمعها از آلياژهاي پلاتيني مقاوم به سايش كه تحت عمليات خاصي توليد شده اند، مي باشد. آلياژ پلاتين هادي حرارتي و الكتريكي خوبي مي باشد. سرعت سايش الكترود مركزي در اثر خوردگي، سايش و سوختن، در نتيجه جرقه زدن شديداَ كاهش يافته است، در اين روش فاصله بين الكترودها و ولتاژ مورد نياز براي احتراق تقريباَ ثابت مي ماند.
مشخصات قدرتي و دورثانويه موتوربهبود يافته، از آنجايي كه الكترودها مي توانند نسبتاَ كوچك تر و نازك تر با شند، در نتيجه جرقه راحت ترمي توانداز مخلوط سوخت و هوا عبوركند.
با توسعه دماغه عايق و جا زدن الكترودهاي پلاتيني، دماغه عايق مي تواند به آساني گرم شود. درفشارهاي بالا موتور، پراكندگي حرارت افزايش مي يابد، شمعهاي فوق روشن شدن موتور را آسان تر مي كنند و اغلب با قدرت انباشتگي پايين تركه عرضه مي كند، مصرف سوخت پايين تر و بهره وري بالاتر مي باشد. شمعها با الكترود پلاتيني، با پسوند(P) در كد گذاري مشخص مي شوند
منبع : آموزش مكانيك و برق خودرو از مبتدي تا پيشرفته (مهندس حسين ذوالفقاري)
http://hossein_zolfagharei.mihanblog.com/post/11