درباره شمع خودرو

گرانی بنزین و همچنین قوانین سخت محیط زیست از عوامل اصلی در طراحی موتور های جدید می باشد که سعی بر آن است که موتور با سوخت رقیق کار کند (Lean Mixture)، لذا طراحان نیروی موتور خود را با افزایش ضریب تراکم واستفاده از تکنولوژی های جدید مانند V VTI,Vtech و از این قبیل بدست می آوردند. مشکلی که اینگونه موتور ها برای کارکرد شمع های عادی بوجود می آورند این است که مقدار سوخت برای شعله ابتدایی و بعد لایه های اطراف کم است و لذا احتمال خاموشی شعله و احتراق ناقص پدید می آید.

در اتاق انفجار بدلیل بالا بودن ضریب فشردگی حجم سیال موجود و نیز بالا بودن حرارت، مقاومت الکتریکی بالا رفته وهمواره شمع برای جرقه زنی با مشکل روبرو می باشد. به خصوص اینکه دهانه شمع های عادی پس از مدت کوتاهی به دلیل مصرف شدن الکترود ها باز و بازتر می شوند و با بالا رفتن ولتاژ مورد نیاز برای جرقه زنی کار سخت تر می شود چرا که ولتاژ ثابت است.

لذا مهندسین به سراغ فلزات گرانبهایی چون ایریدیم ، پلاتینیوم ،اوسمیم بنا به خواص خارق العاده آنها رفتند و در ساخت شمع های جدید به جای استفاده صرف از نیکل و ایتریم و آلیاژ های آنها از فلزات جدید با خواص جدید و با کمک تکنولوژی های جدید استفاده کردند.

همچنین بکار گیری نسل جدید شمع با ساختار سوزنی به دلیل نیاز به ولتاژ پایین تر برای جرقه زنی و نیز کاهش امکان خاموشی شعله و همچنین بوجود آوردن شعله گرمتر اولیه و احتراق مطمئن تر از دستاورد های جدید این صنعت می باشد. یکی از نکات مثبت شمع های سوزنی اینست که بنا به خاصیت تمرکز الکترون ها در سر سوزنی شکل الکترود مثبت امکان تخلیه الکتریکی در دهانه باز تر شمع با همان ولتاژ قبلی فراهم است. بازتر بودن دهانه شمع و جرقه بلند تر شعله گرمتر و در نتیجه احتراق مطمئن تر را حاصل می کند .

البته برای امکان جرقه زنی بهتر بر روی سر الکترود منفی برای ایجاد رسانایی بهتر و تخلیه الکتریکی قوی تر بعضی از کارخانجات از فلزات گرانبها استفاده می کنند.همچنین به دلیل کوچکتر شدن سطح تماس شعله با الکترود میانی و نیز با کونیک شدن سر الکترود منفی (Taper cut) احتمال وقوع خاموشی شعله یا کوئنچینگ بسیار پایین می آید.

حال بعضی از کارخانجات برای بالا بردن خواص فلزی مثل ایریدیم با استفاده از عنصر رادیم و گاهی اوسمیم اقدام به ساخت آلیاژ های جدید می نمایند. این آلیاژ ها با استفاده از تکنولوژی نانو کریستال در محیط گاز هیدروژن و در دمای ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد تولید می شوند و نه تنها امکان تولید شمع های جدید را به وجود می آورند بلکه با بالا رفتن نقطه ذوب و سختی الکترود میانی کارکرد غیر باور نکردنی ۱۶۰۰۰۰ کیلومتری را برای شمع فراهم می کنند.
همانطور که ذکر شد در اثر جرقه زنی الکترود ها ذوب و بخار می شوند و در نتیجه دهانه شمع از حالت استاندارد خارج می شود حال اگر این دهانه ثابت باشد شمع می تواند به کارکرد خود ادامه دهد.این مزیت در موتور های جدید که بعضا دسترسی به شمع آنها بدلیل محدودیت فضای زیردرب موتور سخت است و تعویض شمع اجرت بالایی را در بر دارد مطلوب تر است.
همچنین به دلیل ثابت ماندن دهانه شمع تنظیم موتور مدت بیشتری دوام داشته و ثابت می ماند و همچنین به دلیل یکنواخت تر بودن جرقه زنی دور آرام بهتری فراهم خواهد آمد.
همچنین با کمک جرقه گرمتر و بهسوزی سوخت وارده و نیز از دست نرفتن فرصت های جرقه زنی و داشتن سیکل های قدرت بیشتر با یک استدلال ساده افزایش قدرت موتور و کاهش مصرف سوخت نسبت به شمع های عادی قابل پیش بینی است. با افزایش بهسوزی و احتراق کاملتر از آلایندگی های اگزوز کاسته و نتیجه آن کاهش آلودگی هوا و نیز افزایش عمر سیستم کاتالیزور اگزوزمی شود، زیرا کاتالیزور ها با رسوب ذرات نسوخته ، گرفته و موجب خروج با مشکل گاز های خروجی موتور ، کم شدن کارآیی موتور و فشار آوردن به اجزای موتور می گردد.

بر همین اساس یکی از مشخصات شمع خوب و مناسب برای یک موتور این است که سر شمع که در اتاق انفجار قرار می گیرد در دمای بهینه بماند ،دمای بهینه دمائیست که شمع موجب شعله ور شدن پیش از موقع ( PRE IGNITION)تعیین شده بنزین نگردد. همچنین با داشتن دمای کافی امکان سوزاندن کربنهای نسوخته و ناخالصی های موجود در سوخت که بر روی خود شمعمی نشیند را داشته و عمل خود تمیز کردن یا SELF CLEANING ر ا به خوبی انجام دهد.این دما همانطور که در نمودار پیداست بین ۴۵۰ تا ۸۵۰ درج سانتیگراد برای خودرو های بنزینی قرار دارد. در صورت انجام نشدن این عمل به طور مناسب پس از مدتی شمع دوده زده و امکان جرقه زنی از آن صلب می شود. یکی از مضر ترین اتفاقاتی که در موتور یک خودرو رخ می دهد پدیده خوداشتعالی است که در اثر استفاده از شمع نامناسب،بنزین با اکتان پایین و مناسب نبودن بنزین ،تنظیم غلط موتور ،ضریب تراکم بیش از حد بالا رخ می دهد.این پدیده خودرا به صورت ضربه های توام با صدای شدید (KNOCK) نشان داده و موجب صدمات بسیار شدیدی به موتور می گردد. این اتفاق بدلیل فشار آمدن بر روی پیستون قبل از شروع سیکل قدرت سیلندر است که گاها باعث شکستن اجزای متحرک موتور می گردد.

در پایان ۵ برند برتر از دید سایت The cars برای خودروهای اسپرت را معرفی خواهیم کرد:

مقام اول : NGK 

محصولات این کمپانی از کیفیت بالایی برخوردار هستند و قابلیت تحمل شوک‌های شدید حرارتی و مکانیکی را دارا می‌باشند . بیشتر شمع‌های NGK از فلزات گرانبها مانند پلاتین و طلا ساخته شده تا دوام بیشتر و افت ولتاژ کمتری داشته باشند.

مقام دوم : Bosch 

بوش تولیدکننده نوعی شمع با نام ( سوپر پلاس ) می‌باشد که در ساخت آن از عنصر ایتریوم استفاده شده است ، این نوع شمع‌ها بیشتر برای خودروهای مسابقه‌ای طراحی شده‌اند. آلیاژ ایتریوم سیستم جرقه زنی قابل‌اعتمادی را فراهم می‌کند زیرا این آلیاژ در برابر خوردگی بسیار مقاوم می‌باشد.

مقام سوم : Accel 

مدل های silver tipped  دارای الکترود بسیار خوبی می‌باشند و این الکترود به میزان کافی عایق می‌باشد و به همین خاطر تمرکز جرقه زنی بالا می‌رود و در نتیجه جرقه‌های قدرتمندی را تولید می‌کند که باعث افزایش دوام شمع و در نهایت باعث افزایش توان موتور می‌شود.