1- انتقال جریان ولتاژ بالا به شمع
برای فهم دقیقی از نحوه عملکرد شمع داشته باشیم، ابتدا باید مرحله به مرحله تا رسیدن به انفجار سوخت توسط جرقه شمع پیش برویم. شمع به یک کویل الکتریکی (سیسم پیچ الکتریکی) تولید کننده ولتاژ بالا متصل می گردد. با عبور جریان از کویل، جریان الکتریکی از طریق سیم با عایق الکتریکی بسیار قوی متصل به بالای الکترود میانی، وارد الکترود میانی می شود و با ورود به شکاف جرقه، تمایل به انتقال از الکترود میانی به الکترود زمین دارد ولی از آنجاییکه مخلوط سوخت و هوا از نظر الکتریکی عایق می باشد، این امر امکان پذیر نمی باشد.
2- یونیزه شدن مخلوط سوخت و هوا
با افزایش مقدار ولتاژ، ساختار مخلوط گازی میان الکترود ها بتدریج تغییر می یابد و به محض آنکه مقدار ولتاژ از مقدار قدرت دی الکتریک گاز بیشتر شود، گاز موجود میان الکترودها در شکاف جرقه یونیزه می شود. مخلوط گازی یونیزه شده، هادی الکتریکی شده و اجازه عبور جریان الکتریکی در شکاف را می دهد. شمع ها اغلب به ولتاژی از ۱۲٫۰۰۰ تا ۲۵٫۰۰۰ ولت و یا بیشتر نیاز دارند، تا احتراق به شکلی مناسب صورت پذیرد. البته ممکن است این مقدار به بیش ۴۵٫۰۰۰ ولت نیز برسد. با افزایش مقدار ولتاژ قدرت جرقه ایجاد شده بیشتر می شود و در نتیجه دمای احتراق و قدرت احتراق نیز بیشتر خواهد بود.
3- وقوع انفجار
با عبورجریان الکترون ها از شکاف جرقه، دمای کانال جرقه تقریبا به ۶۰٫۰۰۰ درجه خواهد رسید. این گرمای بسیار شدید، موجب انبساط سریع گازهای یونیزه شده می شود، چیزی شبیه به یک انفجار و یا رعدوبرق. گرما و فشار موجب واکنش گازها با یکدیگر می گردد و در پایان وقوع جرقه، یک گلوله گوچکی از آتش در شکاف جرقه پدیدار می شود. به این گلوله کوچک آتش، هسته یا توپ آتشین نیز می گویند و اندازه آن به ترکیب دقیق مخلوط سوخت و هوای موجود در شکاف جرقه و آشفتگی موجود در محفظه احتراق در زمان وقوع جرقه، بستگی دارد.
وظیفه شمع خودرو چیست؟
وظیفه شمع تبدیل انرژی پتانسیل موجود در سوخت به انرژی جنبشی و مکانیکی است. مخلوط هوا و سوخت فشرده شده از طریق دریچه های سوخت وارد محفظه ی سیلندر می شود. این مخلوط، قابلیت اشتعال بسیار زیادی دارد. هنگامی که این مخلوط هوا و سوخت در زمان حرکت رو به بالای پیستون درون موتور به بیشترین مقدار تراکم خود می رسد، موتور با استفاده از یک جرقه کوچک شمع، آن را مشتعل می نماید و باعث تولید انرژی مکانیکی و حرکت پیستون به سمت پایین می شود، سپس در مرحله بعد گازها و دود حاصل از سوختن با حرکت رو به بالای پیستون و باز شدن همزمان دریچه دود، از موتور خارج می شود.
به عبارتی وظیفه شمع خودرو فراهم نمودن انرژی لازم برای احتراق در محفظه ی سیلندر و شعله ور نمودن مخلوط سوخت و هوا می باشد. این امر با ایجاد جرقه میان الکترودهای یک شمع صورت می پذیرد که در نتیجه حرارت لازم برای سوختن یکنواخت مخلوط هوا و سوخت فراهم می گردد.
با این توضیحات امیدوارم که نحوه عملکرد شمع خودرو را به خوبی درک کرده باشید.