اهمیت انتخاب شمع مناسب برای خودرو
*با ما (گروه بازرگانی فلاحی) همراه باشید.
"شمع سرد” یا “شمع گرم”؛ مسئله این است
شاید در نگاه اول به نظر برسد شمع خودرو نقش ساده ای دارد و نیازی به بررسی جزییات عملکرد آن نیست. وظیفه شمع در موتور‌های بنزین سوز، ایجاد جرقه‌ای است که در نهایت مخلوط سوخت و هوا را منفجر می‌کند و این انفجار در منجر به ایجاد نیروی مکانیکی شده و خودرو را به حرکت در می‌آورد.
البته این تعریف از وظیفه شمع کاملا درست است اما داستان شمع در خودرو آنقدر‌ها هم که به نظر می‌رسد ساده نیست و انتخاب شمع مناسب برای خودرو با توجه به پارامترهای مختلف امری است که نه تنها در مورد خودرو‌های شهری، که برای خودرو‌های تیونینگ شده و خودرو‌های مسابقات نیز اهمیت بسیار بالای دارد تا جایی انتخاب نادرست شمع، که در خودرو‌های شهری می‌تواند منجر به افزایش مصرف سوخت، آلودگی هوا و … و در خودرو‌های تیونینگ شده منجر به کاهش توان موتور و در نهایت آسیب به موتور شود. احتمالا پیش از این و در زمان خرید شمع خودرو با اصطلاحاتی مانند “شمع گرم” و “شمع سرد” برخورد کرده اید اما گرما و سرمای شمع خودرو از کجا می‌آید؟
شمع‌ها بر اساس پارامترهای مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند اما یکی از مهم‌ترین پارامترهای هر شمع که البته معمولا مورد غفلت واقع میشود پارامتری به نام Heat Range یا “محدوده حرارتی” شمع است که واژه‌های “شمع گرم” و “شمع سرد” نیز از آن گرفته شده‌اند اما این محدوده حرارتی چیست؟
محدوده حرارتی شمع چیست؟
محدوده حرارتی شمع موتور را می‌توان دمای بخش انتهایی شمع در زمان کارکرد موتور دانست. این تعریف هر چند در ظاهر کلی و ساده است اما تاثیر بسیار مهمی در کارکرد موتور خودرو دارد و برای درک این اهمیت کافی است بدانید شمعی که دمای الکترود آن در طول کارکرد سرد باقی بماند به مرور دچار رسوب دوده میشود و کارآیی خود را از دست می‌دهد و اگر دمای الکترودها بسیار بالا باشند، مخلوط سوخت و هوا پیش از آنکه به زمان مناسب برسند در برخورد با این الکترود‌های داغ مشتعل شده و موتور دچار احتراق زودرس میشود.
شاید در ابتدا به نظر برسد دمای داخلی موتور و در نتیجه دمای شمع‌ها به طور عمومی مقدار ثابتی است و به این ترتیب “محدوده حرارتی شمع” عملا بی‌معنی است اما واقعیت آن است که دمای محفظه احتراق تحت تاثیر عوامل مختلفی تغییر می‌کند و میزان این تغییرات هم بسیار بالا است تا جایی که می‌تواند عملکرد شمع و در ادامه عملکرد کل موتور را تحت تاثر قرار دهد. بعضی از این عوامل عبارت اند از :
نسبت سوخت و هوا: هر چند به طور عمومی نسبت سوخت و هوا میزان ثابتی است اما استفاده از مخلوط رقیق‌تر و یا غلیظ‌تر سوخت با هوا در خودرو باعث تغییر در دمای محفظه احتراق موتور میشود.
آوانس و یا ریتارد جرقه: جرقه زودتر از موعد و یا دیرتر از زمان دقیق، تاثیر زیادی در تغییر دمای محفظه احتراق دارد. این مسئله به‌ویژه در خودرو‌های مسابقه‌ای بسیار مهم است.
ضریب تراکم: ضریب تراکم بالاتر به معنی گرمای بیشتر محفظه احتراق است.
– نوع استفاده از خودرو: استفاده از خودرو در مسیر‌های بسیار کوتاه فرصت گرم شدن به محفظه احتراق را نمی‌دهد و در مقابل فشار زیاد بر روی موتور خودرو باعث گرم شدن بیش از حد آن میشود.
تقویت موتور: استفاده از نیتروس، تزریق متانول و یا استفاده از پرخوران بر روی موتور همگی باعث گرم‌تر شدن موتور می‌شوند.
ارتفاع از سطح دریا: با بالا رفتن از سطح دریا موتور سردتر کار می‌کند.
با توجه به این عوامل است که شمع هر خودرو ممکن است در دمای متفاوتی با شمع خودروی دیگر کار کند و به این دلیل شمع‌ها باید از نظر طیف دمایی کارکرد درجه‌بندی شوند و این جا است که مفهوم “شمع گرم” و “شمع سرد” مطرح میشود. پیش از پرداختن به انواع شمع از نظر محدوده حرارتی باید در نظر داشته باشید این تقسیم‌بندی تنها در زمینه توانایی‌های حرارتی شمع است و هیچ ارتباطی به توانایی شمع در انتقال جریان الکتریسیته و یا سایر پارامترهای شمع ندارد.
به طور کلی مفهوم “شمع گرم” و “شمع سرد” همان گونه که در ادامه خواهیم دید بر اساس توانایی‌های شمع در انتقال و یا نگهداری حرارت تولید شده در موتور طبقه‌بندی میشود چراکه این مسئله تاثیر مستقیمی در کارکرد موتور دارد و هر نوع موتور با توجه به کارآیی و تنظیمات نیازمند شمع خاصی است.
شمع گرم چیست؟
شمع گرم به‌گونه‌ای طراحی شده است که میزان کمتری از گرما را از اطراف اکترود‌ها منتقل می‌کند و به این ترتیب در زمان کارکرد گرم باقی می‌مانند. هر چند شاید به طور عمومی به نظر برسد خنک‌تر بودن شمع می‌تواند به عمر افزایش عمر مفید آن کمک کند اما در عمل این گونه نیست چراکه خنک بودن شمع و البته محفظه احتراق موجب تولید کربن‌های نسوخته و دوده میشود. این کربن‌ها غیر از آلایندگی زیست محیطی، به مرور بر روی الکترو‌های شمع رسوب می‌کنند و به این ترتیب توانایی انتقال الکتریکی میان دو الکترود و در نتیجه تولید جرقه شمع را محدود می‌کنند که در نهایت حاصلی جز کاهش توان موتور به دنبال ندارد، پدیده‌ای که مکانیک‌ها از آن با عنوان دوده گرفتن و یا سیاه شدن شمع یاد می‌کنند.
برای رفع این مشکل می‌توان تغییراتی در موتور ایجاد کرد تا از تولید دوده جلوگیری شود اما یک راه حل دیگر سوزاندن دوده‌های جمع شده بر روی الکترودها است و دقیقا به همین دلیل است که در شمع‌های گرم، گرما بر روی شمع و الکترودها باقی می‌ماند چراکه این گرما در نهایت منجر به سوختن بخش عمده‌ای از دوده‌های تشکیل شده بر روی شمع میشود و به این ترتیب در سیکل کاری موتور به مرور شمع تمیز میشود. برای شناسایی این شمع‌ها بهترین راه حل مراجعه به کدی است که بر روی شمع درج میشود اما به طور معمول این شمع‌ها الکترود کوتاه‌تری دارند.
به طور کلی عوامل زیر موجب تولید دوده در زمان اشتعال می‌شوند و به این ترتیب در صورتی که موتور در شرایطی مشابه شرایط زیر کار می‌کند نیاز است از شمعی گرم‌تر از شمع‌های معمولی استفاده شود:
رانندگی با سرعت پایین به صورت پیوسته و یا رانندگی در مسیر‌های کوتاه: برای سوختن شمع‌ها باید دمای محفظه احتراق در سریع‌ترین زمان ممکن به حدود 400 درجه سانتی گراد برسد اما در زمان حرکت با دور موتور و سرعت پایین و یا در مسیر‌های بسیار کوتاه، موتور زمان کافی برای گرم شدن نخواهد داشت و همین مسئله موجب تشکیل دوده بر روی شمع میشود. به طور کلی رانندگی در مسیر‌های کوتاه علاوه بر شمع، به روغن موتور، کاتالیست و … نیز آسیب می‌رساند و به همین دلیل توصیه میشود در مسیر‌های بسیار کوتاه از خودرو استفاده نکنید.
استفاده از شمعی با محدوده حرارتی بسیار پایین (شمع سرد): در این حالت به دلیل تبادل حرارت بالا، شمع توانایی گرم شدن را ندارد و همواره سرد باقی می‌ماند و به سرعت دوده بر روی آن رسوب می‌کند.
مخلوط بسیار رقیق سوخت و هوا: این مسئله می‌تواند ناشی از تنظیمات نامناسب موتور باشد که در نهایت سوختن ناقص را باعث میشود. البته بعضی از خودرو‌ها برای کاهش مصرف سوخت به صورت خودکار در حالت کروز نسبت سوخت و هوا را رقیق می‌کنند اما در این خودرو‌ها به صورت استاندارد از شمع مناسب استفاده میشود.
تنظیم نامناسب زمان جرقه‌زنی: ریتارد تنظیم کردن جرقه موجب تولید دوده میشود. در این حالت جرقه دیرتر از زمان لازم زده میشود.
یک شمع دوده زده کارآیی کافی را ندارد و حتی به مرور از کار می افتد تا جایی که ممکن است یکی از سیلندر‌ها از مدار خارج شود و در این حالت می‌توان کارکرد نامنظم موتور را به وضوح حس کرد. برای رفع این مشکل باید عوامل ایجاد دوده برطرف شده و از شمع با محدوده دمایی مناسب استفاده شود اما برای رفع موقت مشکل در زمانی که دسترسی به تعمیرکار وجود ندارد، باید شمع خودرو را باز کرد و الکترود آن را در معرض شعله قرار داد. با این کار دوده‌ها می‌سوزند و سطح الکترودها پاک می‌شوند. توجه داشته باشید این کار نباید زیاد ادامه پیدا کند ضمن آنکه شعله نباید به بخش‌های بالایی شمع برسد و از سوی دیگر به هیچ عنوان نباید فاصله میان الکترودها در اثر ضربه و یا عوامل دیگر تغییر کند.
شمع سرد چیست؟
شمع سرد در وضعیتی دقیقا مقابل شمع گرم است به این معنی که ساختار داخلی آن به شکلی است که سریعتر دما را دفع کند و خنک باقی بماند. شاید با توجه به مشکلاتی که در مورد سرد بودن شمع در بخش پیشین گفتیم این مسئله عجیب به نظر برسد اما این شمع‌ها کاربرد‌های متفاوتی از شمع‌های گرم دارند.
همان گونه که سرد بودن شمع در خودرو‌های معمولی می‌تواند مشکل‌ساز شود، گرم بودن بیش از حد آن نیز به‌ویژه در خودرو‌هایی با کارآیی بالا و خودرو‌های مسابقه‌ای منجر به مشکلات متعددی میشود چراکه گرم بودن ساختار شمع در نهایت موجب میشود مخلوط سوخت و هوا در زمان فشرده شدن و پیش از آنکه به زمان مناسب رسیده باشند در اثر برخورد با گرمای شمع شعله‌ور شوند و به این ترتیب پدیده خود اشتعالی در موتور رخ می‌دهد و موتور ناک می‌زند چراکه در این جا صحبت از دمایی در حدود 800 درجه سانتی گراد است.
به همین دلیل این شمع‌ها با سرعت زیادی گرمای ناشی از احتراق را دفع می‌کنند تا مانع از بروز ناک در موتور شوند. شاید در نگاه اول به نظر برسد نباید تفاوتی در دمای احتراق موتور‌های مختلف باشد چراکه همه آن‌ها بر مبنای احتراق سوخت و هوا کار می‌کنند اما تغییراتی در تنظیم موتور باعث میشود دمای کارکرد موتور افزایش پیدا کند. بخش عمده‌ای از این عوامل به انفجار پیش از موقع مخلوط سوخت و هوا باز می گردند که موجب گرم شدن محفظه احتراق و شمع و در نهایت آسیب به موتور میشود که شامل سوخت با اکتان پایین، استفاده از شمع با محدوده حرارتی بسیار گرم، تنظیم آوانس سیستم جرقه‌زنی و ترکیب غلیظ سوخت و هوا است ضمن آنکه در موتور‌هایی که تحت فشار بسیار بالا فعالیت می‌کنند نیز چنین پدیده‌ای رخ می‌دهد و به همین دلیل است که در خودرو‌های مسابقه‌ای از شمع‌های سرد استفاده میشود.
استفاده از سیستم نیتروس، سوپرشارژر، توربوشارژر و افزودن اتانول به بنزین برای افزایش اکتان همگی باعث گرم‌تر شدن موتور شود و شمع مورد استفاده در این خودرو‌ها باید یک تا دو درجه سرد تر انتخاب شود.
انتخاب شمع مناسب برای خودرو
شمع مناسب هر خودرو را باید با توجه به کارآیی خودرو برگزید اما به طور کلی خودرو‌هایی با کاربری عادی و خانوادگی نیاز به شمع‌های گرم دارند تا از رسوب دوده بر روی آن‌ها جلوگیری شود. در مقابل خودرو‌هایی که برای کارآیی بالا تنظیم می‌شوند باید از شمع‌های سرد استفاده کنند تا بتوانند کارآیی خود را بدون آسیب به موتور به نمایش بگذارند.
نمونه‌ای از شمع دوده گرفته. این شمع در اثر کارکرد سرد موتور به این وضعیت در آمده است.
شمع گرم در سمت چپ و شمع سرد در سمت راست. شمع گرم، حرارت کمتری را دفع می‌کند تا گرم باقی بماند.
