شمع یک وسیله فریبنده ساده است، اگرچه چند کار متفاوت اما حیاتی دارد. اول از همه، رعد و برق مصنوعی (به معنای واقعی کلمه) در داخل محفظه احتراق موتور (سرسیلندر) ایجاد می کند. انرژی الکتریکی (ولتاژ) بسیار بالا را به منظور ایجاد جرقه و "روشن کردن آتش" در هرج و مرج کنترل شده محفظه احتراق منتقل می کند. در اینجا، ولتاژ شمع می تواند از 20،{1}} تا بیش از 100،000 ولت باشد.
خواص حرارتی شمع
اگرچه جرقه را برای تولید احتراق آغاز می کند، شمع آن را حفظ نمی کند. این واقعا به انتقال گرما از محفظه احتراق به پوشش آب سرسیلندر کمک می کند.
توانایی شمع برای دفع گرما از محفظه احتراق توسط شمع "محدوده حرارتی" تعریف می شود. دما در انتهای شلیک شمع باید به اندازه کافی بالا نگه داشته شود تا از رسوب گیری جلوگیری شود، اما به اندازه کافی پایین باشد تا از پیش اشتعال جلوگیری شود. سازندگان شمع به این کار "عملکرد حرارتی" می گویند. عملکرد حرارتی یا محدوده حرارتی شمع هیچ ارتباطی با انرژی منتقل شده توسط سیستم جرقه زنی از طریق شمع ندارد. محدوده حرارتی شمع ناحیه ای است که حرارت شمع در آن عمل می کند.
شمع سرد و شمع گرم
شمع های "سرد" معمولا مسیر جریان گرما کوتاه تری دارند. این منجر به سرعت انتقال حرارت بسیار سریع می شود. علاوه بر این، دماغه عایق کوتاه روی شمع سرد دارای سطح کمتری است و اجازه نمی دهد مقدار قابل توجهی گرما را جذب کند.
از طرف دیگر، شمع "گرم" دارای دماغه عایق طولانی تر و مسیر انتقال حرارت طولانی تر است. این منجر به انتقال حرارت بسیار کندتر به سر سیلندر اطراف (و در نتیجه ژاکت آب) می شود.
محدوده حرارتی یک شمع باید با دقت انتخاب شود تا عملکرد حرارتی بهینه ایجاد شود. اگر محدوده حرارتی نادرست باشد، ممکن است با مشکلات جدی مواجه شوید. به طور معمول، دمای مناسب پایان آتش (تقریبا) 900-1،450 درجه است. زیر 900 درجه، تجمع کربن ممکن است رخ دهد. بالاتر از آن، گرمای بیش از حد یک مشکل می شود.
ولتاژ شمع افزایش می یابد
از نظر عملکرد، شمع به ولتاژ بالای تولید شده توسط سیم پیچ احتراق (از طریق توزیع کننده معمولی یا از طریق الکترونیک) متصل می شود. هنگامی که جریان از سیم پیچ جریان می یابد، اختلاف ولتاژ بین الکترود مرکزی و الکترود زمین روی شمع ایجاد می شود.
شمع فوراً به دلیل "شکاف" شمع و مخلوط هوا/سوخت درون شکاف (که به عنوان عایق عمل می کند) شلیک نمی کند.
هنگامی که ولتاژ به حدود 20،000 ولت افزایش مییابد، شکاف درون شمع «شکست» و مشتعل میشود. هنگامی که شمع از سر سیلندر خارج شد و به طور مناسب برای احتراق به زمین متصل شد، باید صدای کلیک قطعی را بشنوید. اگر شرایط به اندازه کافی تاریک باشد، می توانید جرقه ها را ببینید.
کلیک هایی که می شنوید اساساً رعد و برق مینیاتوری هستند و جرقه هایی که مشاهده می کنید شبیه رعد و برق های مینیاتوری هستند.
در داخل محفظه احتراق، گرمای شدید تولید شده توسط شمع، یک گلوله آتش کوچک در داخل شکاف ایجاد می کند. گلوله آتش یا "هسته" احتراق منبسط می شود و سیلندر (حداقل در تئوری) تحت احتراق کامل قرار می گیرد.
ساختار شمع:
از نظر ساختاری، شمع ها ممکن است آنقدرها هم که فکر می کنید ساده نباشند. در واقع آنها دستگاه های دقیقی هستند.
دنده: دنده های عایق محافظت بیشتری در برابر ولتاژ ثانویه یا جرقه زدن جرقه ایجاد می کنند و همچنین به بهبود چسبندگی بوت شمع لاستیکی روی بدنه شمع کمک می کنند.
عایق: بدنه عایق از سرامیک آلومینا قالب گیری شده است. برای ساخت این قسمت از شمع از سیستم شکل دهی خشک با فشار بالا استفاده می شود. پس از تشکیل عایق، آن را در کوره به دمایی فراتر از نقطه ذوب فولاد می پزند. این فرآیند اجزایی با قدرت دی الکتریک عالی، هدایت حرارتی بالا و مقاومت در برابر ضربه عالی تولید می کند.
اشاره گر عایق شمع را نشان می دهد. همانطور که در بالا ذکر شد، از سرامیک آلومینا تشکیل شده است. سطح بیرونی آجدار است تا در عین حال محافظت در برابر شمع جرقه (تقاطع) بوت شمع را محکم کند.
شش ضلعی: شکل شش ضلعی نقطه تماس آچار سوکت را فراهم می کند. اندازه شش ضلعی اساساً در صنعت یکپارچه است و به طور کلی به اندازه نخ شمع مربوط می شود.
مسکن: محفظه فولادی با تلورانس های دقیق با استفاده از فرآیند اکستروژن سرد خاص ساخته می شود. برخی از انواع شمع ها برای ساخت مسکن از فولاد بیلت (استوک میله) استفاده می کنند.
آبکاری: روکش تقریبا همیشه آبکاری شده است. این باعث افزایش دوام و محافظت در برابر زنگ زدگی و خوردگی می شود. پوسته فولادی با تلورانس های دقیق با استفاده از فرآیند اکستروژن سرد خاص ساخته می شود یا در موارد خاص دیگر از فولاد بیلت ماشینکاری می شود. یک شش ضلعی ماشینکاری شده روی محفظه به شما امکان می دهد تا دوشاخه را با استفاده از یک آچار سوکت نصب یا جدا کنید.
واشر: برخی از شمع ها از واشر استفاده می کنند، در حالی که نمونه های دیگر "بدون واشر" هستند. واشرهای مورد استفاده در شمع ها دارای طراحی فولادی تا شده هستند که سطح صافی را برای اهداف آب بندی فراهم می کند. شمعهای بدون واشر از محفظه صندلی مخروطی استفاده میکنند که با تلورانسهای محکم درون شمع آببندی میشود.
موضوعات: رزوه های شمع معمولاً رول می شوند، بریده نمی شوند. این با مشخصات تعیین شده توسط SAE و موسسه استاندارد بین المللی مطابقت دارد.
الکترودهای زمینی: شکلها و پیکربندیهای الکترود زمین بسیار متفاوت است، اما اغلب آنها از فولاد آلیاژی نیکل ساخته میشوند. الکترودهای زمین باید بتوانند در برابر خوردگی جرقه و خوردگی شیمیایی در دماهای شدید مقاومت کنند.
الکترود مرکزی: الکترود مرکزی باید از آلیاژ خاصی ساخته شود که در برابر خوردگی جرقه و خوردگی شیمیایی مقاوم باشد. به خاطر داشته باشید که دمای محفظه احتراق تغییر خواهد کرد (گاهی اوقات بسیار). الکترود مرکزی باید در این پارامترها عمل کند.
Spark Park Electrode Gap: ناحیه بین الکترود زمین و الکترود مرکزی را شکاف می گویند. الکترود مرکزی باید از آلیاژ خاصی ساخته شود که در برابر خوردگی جرقه و خوردگی شیمیایی مقاوم باشد.
بینی عایق: دماغه های عایق شکل ها و اندازه های مختلفی دارند، اما اساسا دماغه عایق باید بتواند رسوبات کربن، روغن و سوخت را در سرعت های پایین دفع کند. در سرعت های بالاتر موتور، قسمت جلویی عایق معمولاً خنک می شود و دما و خوردگی الکترود را کاهش می دهد.
