عملکرد شمع ها
شمع یکی از اجزای مهم سیستم احتراق در موتور بنزینی است. این قطعه میتواند ولتاژ بالایی را به محفظه احتراق وارد کند و باعث شود که از روی شکاف الکترود عبور کند و جرقه ایجاد کند و در نتیجه مخلوط قابل احتراق در سیلندر را مشتعل کند. شمع عمدتاً از یک مهره اتصال، یک عایق، یک پیچ اتصال، یک الکترود مرکزی، الکترودهای جانبی و یک محفظه تشکیل شده است. الکترودهای جانبی به محفظه جوش داده شدهاند.
شمع، که معمولاً به عنوان "نازل آتش" شناخته میشود، وظیفه دارد تا برق ولتاژ بالای پالسی ارسال شده توسط سیم ولتاژ بالا (سیم نازل آتش) را آزاد کند، هوای بین دو الکترود شمع را بشکند و یک جرقه الکتریکی برای مشتعل کردن گاز مخلوط در سیلندر ایجاد کند. انواع اصلی عبارتند از: شمعهای شبهنوع، شمعهای نوع بیرونزده از لبه بدنه، شمعهای نوع الکترودی، شمعهای نوع سیت، شمعهای نوع الکترودی، شمعهای نوع پرشی و غیره.
شمعها در کنار یا بالای موتور نصب میشوند. در روزهای اولیه، شمعها از طریق سیمهای سیلندر به توزیعکننده متصل میشدند. در دهه گذشته یا بیشتر، اکثر موتورهای خودروهای کوچک طوری اصلاح شدهاند که کویل احتراق مستقیماً به شمع متصل باشد. ولتاژ کار شمع حداقل 10000 ولت است. ولتاژ بالا توسط کویل احتراق از برق 12 ولت تولید میشود و سپس به شمع منتقل میشود.
تحت تأثیر ولتاژ بالا، هوای بین الکترود مرکزی و الکترود جانبی شمع به سرعت یونیزاسیون میشود و یونهای با بار مثبت و الکترونهای آزاد با بار منفی تشکیل میدهد. هنگامی که ولتاژ بین الکترودها به مقدار مشخصی میرسد، تعداد یونها و الکترونهای موجود در گاز مانند بهمن افزایش مییابد و باعث میشود هوا خاصیت عایق خود را از دست بدهد. یک کانال تخلیه در شکاف تشکیل میشود و پدیده "شکست" رخ میدهد. در این نقطه، گاز یک جسم نورانی تشکیل میدهد که "جرقه" نامیده میشود. با انبساط گاز در اثر گرما، صدای "پاپ" نیز شنیده میشود. دمای این جرقه الکتریکی میتواند به 2000 تا 3000 درجه سانتیگراد برسد که برای احتراق مخلوط در محفظه احتراق سیلندر کافی است.
بر اساس ارزش حرارتی، شمعها به دو نوع سرد و گرم تقسیم میشوند. بر اساس جنس الکترود، آلیاژهای نیکل، آلیاژهای نقره و آلیاژهای پلاتین و غیره وجود دارند. اگر بخواهیم تخصصیتر صحبت کنیم، انواع شمعها تقریباً به شرح زیر است:
شمع شبهنوع: دامن عایق آن کمی به داخل قسمت انتهایی محفظه جمع شده است و الکترود جانبی خارج از قسمت انتهایی محفظه قرار دارد. این نوع شمع پرکاربردترین نوع است.
شمع با بدنهی لبهای بیرونزده: دامن عایق نسبتاً بلند است و از سطح انتهایی محفظه بیرونزده است. این شمع مزایایی از جمله جذب گرمای زیاد و قابلیت ضد رسوب خوب را دارد. علاوه بر این، میتواند مستقیماً توسط هوای ورودی خنک شود تا دما را کاهش دهد و بنابراین احتمال احتراق داغ در آن کمتر است. بنابراین، طیف وسیعی از سازگاری حرارتی را داراست.
شمعهای نوع الکترودی: الکترودهای آنها بسیار ریز هستند. آنها با جرقههای قوی، ظرفیت احتراق خوب مشخص میشوند و میتوانند روشن شدن سریع و مطمئن موتور را حتی در فصول سرد تضمین کنند. آنها محدوده حرارتی وسیعی دارند و میتوانند کاربردهای مختلفی داشته باشند.
شمع سیت: محفظه و رزوه پیچ آن به شکل مخروطی ساخته شده است، بنابراین میتواند بدون واشر، آببندی خوبی داشته باشد، در نتیجه حجم شمع کاهش مییابد و برای طراحی موتور مفیدتر است.
شمعهای قطبی: الکترودهای جانبی عموماً دو یا چند عدد هستند. مزایای آنها احتراق قابل اعتماد است و نیازی به تنظیم مکرر فاصله بین شمعها نیست. بنابراین، اغلب در برخی از موتورهای بنزینی که الکترودها مستعد فرسایش هستند و فاصله بین شمعها را نمیتوان مرتباً تنظیم کرد، استفاده میشوند.
شمع با شکاف چهره: همچنین به عنوان نوع شکاف چهره شناخته میشود، سردترین نوع شمع است و شکاف بین الکترود مرکزی و قسمت انتهایی محفظه متحدالمرکز است.
شمعهای نوع استاندارد و نوع برجسته
شمع استاندارد، یک شمع الکترودی یک طرفه است که انتهای عایق آن کمی پایینتر از سطح انتهایی رزوهدار محفظه قرار دارد. این شمع از ساختار سنتی انتهای احتراق که بیشتر در موتورهای سوپاپدار جانبی استفاده میشود، پیروی میکند. برای تمایز آن از "نوع بیرونزده" که بعداً پدیدار شد، این ساختار "نوع استاندارد" نامیده میشود.
شمع بیرونزده در ابتدا برای موتورهای سوپاپ بالا طراحی شده بود. دامن عایق آن از انتهای رزوهدار پوسته بیرون زده و به داخل محفظه احتراق امتداد مییابد. این شمع مقدار قابل توجهی از گرمای مخلوط احتراق را جذب میکند، در سرعت احتراق دمای کاری نسبتاً بالایی دارد و از آلودگی جلوگیری میکند. در سرعتهای بالا، به دلیل قرار گرفتن سوپاپ در بالا، جریان هوای استنشاقی به سمت دامن عایق هدایت میشود و آن را خنک میکند. در نتیجه، حداکثر دما افزایش زیادی نمییابد و بنابراین محدوده حرارتی نسبتاً بزرگ است. شمعهای بیرونزده برای موتورهای سوپاپ نصبشده در کنار مناسب نیستند زیرا در مجرای ورودی چرخشهای زیادی دارند و جریان هوا اثر خنککننده کمی بر دامن عایق دارد.
شمعهای تک قطبی و چند قطبی
شمعهای تک قطبی سنتی یک عیب مشخص دارند و آن این است که الکترود جانبی، الکترود مرکزی را میپوشاند. هنگامی که تخلیه ولتاژ بالا بین دو قطب رخ میدهد، گاز مخلوط در شکاف جرقه، گرمای جرقه را جذب کرده و به دلیل یونیزاسیون فعال میشود تا یک "هسته جرقه" تشکیل دهد. محلی که هسته جرقه در آن تشکیل میشود، عموماً نزدیک الکترود جانبی است. در طول این مدت، گرمای بیشتری توسط الکترود جانبی جذب میشود که به عنوان "اثر مهار شعله" الکترود شناخته میشود. این امر انرژی جرقه را کاهش داده و عملکرد خاموش شدن شعله را پایین میآورد.
بنابراین، در دهه 1920، شمعهای سه قطبی ظهور کردند. در مقایسه با الکترود تکطرفه، شکاف جرقه الکترود چندطرفه از مقاطع عرضی الکترودهای جانبی متعدد (که در سوراخهای گرد پانچ شدهاند) و سطح استوانهای الکترود مرکزی تشکیل شده است. این شکاف جرقه نصبشده در کنار، عیب الکترودهای جانبی پوشاننده الکترود مرکزی را برطرف میکند، "دسترسی" جرقه را افزایش میدهد، انرژی جرقه بیشتری دارد و نفوذ آن به داخل سیلندر آسانتر است که به بهبود شرایط احتراق مخلوط و کاهش انتشار گازهای خروجی کمک میکند. با توجه به قطبهای چندطرفه که کانالهای جرقه متعددی را فراهم میکنند، عمر مفید طولانیتر شده و قابلیت اطمینان احتراق افزایش مییابد. در اینجا باید اشاره کرد که در لحظه تخلیه، فقط یک کانال میتواند جرقه بزند و جرقه زدن همزمان چندین قطب غیرممکن است. فرآیند تخلیه در عکاسی با سرعت بالا این نکته را اثبات میکند.
حروف پسوند (حروف بعد از ارزش حرارتی) D، J و Q در مدلهای شمع داخلی به ترتیب نشاندهنده دو قطبی، سه قطبی و چهار قطبی هستند.
شمعهای با الکترود هسته مسی و آلیاژ پایه نیکل
اساسیترین الزامات برای الکترودهایی که به محفظه احتراق امتداد مییابند، مقاومت در برابر فرسایش (خوردگی الکتریکی و شیمیایی) و رسانایی حرارتی خوب است. با توسعه علم مواد و فناوری فرآیند، مواد الکترود از آهن، نیکل، آلیاژهای پایه نیکل، مواد کامپوزیت نیکل-مس به فلزات گرانبها تکامل یافتهاند. آلیاژی که امروزه بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد، آلیاژ پایه نیکل است. به طور کلی، فلزات خالص رسانایی حرارتی بهتری نسبت به آلیاژها دارند، اما فلزات خالص (مانند نیکل) نسبت به واکنش خوردگی شیمیایی گازهای احتراق و رسوبات جامد تشکیل شده توسط آنها نسبت به آلیاژها حساستر هستند. بنابراین، ماده الکترود از مواد پایه نیکل با افزودن عناصری مانند کروم، منگنز و سیلیکون استفاده میکند. کروم مقاومت در برابر فرسایش الکتریکی را افزایش میدهد، در حالی که منگنز و سیلیکون مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی، به ویژه مقاومت در برابر اکسید گوگرد بسیار خطرناک را بهبود میبخشند.
شمعهای نوع معمولی و نوع مقاومتی
شمع، به عنوان یک مولد تخلیه جرقه، یک منبع تداخل تابش الکترومغناطیسی پیوسته با پهنای باند وسیع است. از دهه 1960، کشورهای جهان توسعه شمعهای مقاومتی را برای سرکوب تداخل شدید تابش الکترومغناطیسی ناشی از جرقهها به میدان رادیویی، محافظت از ارتباطات رادیویی و جلوگیری از نقص عملکرد دستگاههای الکترونیکی داخلی، تسریع کردهاند. چین همچنین مجموعهای از استانداردهای ملی اجباری برای سازگاری الکترومغناطیسی صادر کرده است که محدودیتهای سختگیرانهای را بر ویژگیهای تداخل رادیویی دستگاههای خودرو که توسط موتورهای احتراق شمعی هدایت میشوند، اعمال میکند. در نتیجه، تقاضا برای شمعهای مقاومتی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. شمعهای مقاومتی هیچ تفاوت ساختاری قابل توجهی با نوع رایج ندارند. تنها تفاوت این است که درزگیر هادی داخل بدنه عایق به درزگیر مقاومتی تغییر یافته است.
اگر میخواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید، سایر مقالات این سایت را بخوانید!
در صورت نیاز به چنین محصولاتی لطفا با ما تماس بگیرید.
شرکت خودروسازی ژو منگ شانگهای با مسئولیت محدود متعهد به فروش MG& است.مکسوسقطعات خودرو پذیرفته میشود برای خرید.
