شمعة الإحتراق (البواجي) Spark Plugs

شمعة الإحتراق (البواجي) Spark Plugs

لها عدة تسميات في لغتنا الدارجة نذكر منها بواجي و بلكات و يأتي بعدة اشكال متشابها منها العريض و الضعيف و الطويل و القصير الا أن لها طريقة واحدة و البواجي تحول الكهرباء إلى شرارة عن طريق تشكيل حقل كهرو مغناطيسي بسبب تلاقي الكهرباء العالية القادمة من الكويل و الكهرباء السالبة التي تأتي من بدن المحرك فيسبب تدفق التيار حرارة عالية تصل إلى 60,000 كلفن فيرغم الضغط العالي و الحرارة العالية الغازات الموجودة في السلندر على التفاعل مع الوقود في فترة زمنية قصيرة جداً مما يشكل احتراق يخرج من الأكزوست ككرة من اللهب، و أظننا أصبحنا جاهزين لشرح نظرية الأشواط الأربعة بعد تعرفك على كافة أجزاء المحرك لكننا بحاجة إلى شرح وظيفة البنزين أولاً.

المكونات الفعالة للإحتراق
لتتم عملية أي احتراق نحن بحاجة إلى
وقود + أكسجين + شعلة

و نحن هنا نتحدث عن البنزين كوقود لأغلب سياراتنا اليوم و البنزين له وظيفة أساسية و هي تبريد البستن بالأخص و غرفة الاحتراق عموماً و هذا عكس ما يعتقده أغلب الناس فالحرارة الناتجة من المحرك هي بسبب احتكاك أجزاء المحرك و الدوران و لذلك عند وجود أي نقص في البنزين فإننا نجد بأن الهيدرز يبدأ بالتجمر و التحول إلى اللون الأحمر في المحرك و السيارة واقفة في محلها و هذا يعتبر خطراً جداً على صحة البستن و المحرك ككل و أما البنزين الزائد فيضر بصحة الشنابر حيث يشكل طبقات من الكربون على جدار السلندر يقوم الشنبر بكشطها و يسبب في تعبه

يستخرج البنزين من البترول عن طريق مصفاة الزيت و لذا فإن البنزين هو عبارة عن خليط من عدد كبير من المركبات أغلبها مركبات هيدروكربونية مكونة من 5-12 ذرة كربون و عندما تحترق تتفاعل مع مكونات الهواء أبرزها الأوكسجين و تتحرر الذرات فتتحول من سائلة إلى غاز و هذا يؤدي بالطبع إلى تباعد الجزيآت و تغير الحجم إلى مساحة أكبر فيجبر هذا الضغط إلى تحريك البستن حتى تأخذ الغازات الحجم الذي يناسبها

تشريح البوجي:

يتكون البوجي تشريحياً من

سن التأريض Earth Electrode و يجلب الكهرباء السالبة من بدن المحرك عن طريق جسم البوجي
الإلكترود الوسطي central Electrode و يكون معزول عن التأريض تماماً و يكون هذا العزل بوجود طبقة سيراميك على طول الإلكترود ما عدى الأطراف.
طرف البوجي من جهة مصدر الكهرباء الموجبة.

و بالتالي يتكون عندنا هندسياً ما يسمى بـ:

الفجوة Gap و هو المسافة ما بين سن التأريض و سن الإلكترود الوسطي.
تطويق البوجي spark plugs sealing
مقاس السنة Thread Size أو القطر
طول السنة Reach و هو مسافة بدن البوجي التي تدخل بداخل السلندر من أول السنة إلى آخر السنة.
نطاق حرارة البوجي Heat Range و يقاس بجداول تختلف من شركة إلى أخرى تعتمد على جم السيراميك الموجود بداخل البوجي.

قبل أن نبدأ الشرح يجب علينا معرفة معنى الممانعة أو المقاومة resistance

ممانعة توصيل المادة للكهرباء هي محاربتها للتوصيل

الخشب و البلاستيك ممانعة عالية

الماء و الحديد ممانعة منخفضة

أي أن الإلكترود الوسطي و الطرفي و بدن البوجي يجب أن يكونوا مصنوعين من مواد ممانعتهم منخضة و على السيراميك الفصل بين بدن البوجي و الإلكترود عن طريق ممانعته العالية لنقالكهرباء

نبدأ الشرح:

الإلكترود الوسطي central Electrode :

يتكون الإلكترود من فلزات ثمينة موصلة للكهرباء أرخصها النحاس و أغلاها اليورانيوم

غالباً الإلكترود الوسطي يتكون من أحد العناصر التالية

النحاس copper : على الرغم من أنه أرخصهم و لكن يعد النحاس من المعادن الثمينة و يبلغ سعر النحاس اليوم 5.65 دولار للكيلو و يعتبر أقلهم أداءً كموصل للكهرباء و كان في التسعينيات و ما قبلها الأكثر إنتشاراً حتى قرر الصانعين أن سبيكة النيكل هو بديل أكثر كفائة و أطول عمراً بسعر معقول، في الواقع أن الإلكترود المصنوع من النحاس هو خليط سبيكة نيكل بنسب عالية من النحاس و لا يمكن استخدامه بشكل خالص بسبب عدم تحمله للحرارة الهائلة التي تنتج في الإشتعال.

سبيكة النيكل nickel alloy : و هو أغلى من النحاس يقدر سعره اليوم بـ 8.8 دولار للكيلو و هو موجود في أغلب سياراتنا و حتى القديمة قام الأغلب بصنع خطوط انتاج جديدة تستبدل النحاس بالنيكل و يعتبر أفضل بديل يوجد اليوم بسبب مقاومته للحرارة و يستطيع العمل حتى ضعف عمر النحاس بدون أي مشكلات و الأهم أن الممانعة فيه منخفضة جداً

البلاتين platinum : يتجاوز سعر البلاتينيوم اليوم الـ 30 ألف دولار و هو موصل ممتاز للكهرباء و لكن هل تعتقد بأن البوجي الذي في سيارتك يتكون الإلكترود فيه من البلاتينيوم بالكامل ؟ مستحيل طبعاً.. تقوم الشركة بصنع الإلكترود بوضع واير نحيف من أول إلى آخر الإلكترود و ملئ الباقي بمواد أخرى كالنيكل أو حتى النحاس و قد يكون أحياناً رأس الإلكترود فقط هو المكون من البلاتين أحياناً و هذا سبب أن رأس الإلكترود ضعيف مثل الإبرة و يعتبر أطول عمراً من سبيكة النيكل إلا أنه يختل توصيله للكهرباء و ترتفع الممانعة إلى مستويات عالية في حال ارتفاع حرارة غرفة الإحتراق إلى درجة حرارة عالية و لذلك لا يستخدم البلاتينيوم في المحركات التي تتطلب نطاق حرارة واسع كما أن ضعف الإبرة يضر في كفاءة الإشتعال للمحركات المعدلة و المحركات القديمة بسبب إنخفاص معدل خليط الهواء للبنزين فيها

الإريديوم iridium : يعادل سعر الإريديوم اليوم سعر البلاتين تقريباً و يصنع بنفس الطريقة إلا أنه أصعب و أعقد في التصنيع مما يرفع سعره قليلاً و يمتلك نفس مزايا البلاتين بالإضافة إلى أنه يحافظ على مستوى ممانعة منخفضة حتى مع ارتفاع الحرارة بالإضافة إلى عمره الطويل جداً بالمقارنة مع الأنواع الأخرى

النحاس.. النيكل.. البلاتين.. الإريديوم.. أيهم أفضل؟ كم عمرهم؟

العمر المفترض للإلكترود قبل أن يبدأ في التآكل هو:

النحاس – 20.000 كيلومتر

النيكل – 40.000 كيلومتر

البلاتين – 80.000 كيلومتر

الإريديوم – 100.000-160.000 كيلومتر

هذا حسب الجداول الرسمية للصانعين و لكن..

عمر السيراميك أقل من أن يتجاوز 80 ألفاً في أفضل تقدير بالذات في منطقتنا الصحراوية الصعبة و يمكن ملاحظة ذلك على طرف السيراميك من الخارج.
ممكن النحاس يمشيك 40 ألف و النيكل يمشيك 80 ألف و لكن هذا غير صحي فضعف الاحتراق يؤثر مباشرة على عمر الشنبر بسبب تراكم الكربون داخل غرفة الإحتراق
البلاتين و الإريديوم لهم رأس يشبه الإبرة لا يصلح للسيارات المعدلة بسبب تغطية الكربون لها بشكل سريع كما أنها لا يمكن وزن الفجوة فيها Gapping و لا يمكن غسيلها.
أفضل بوجي ممكن تستخدمه للسيارات المعدلة و العادية هو النيكل و هو الذي تستخدمه معظم سيارات السباق حول العالم اليوم، إذا كنت ترغب في الصيانة على فترات أبعد يمكنك إختيار الإريديوم.
مشكلة البلاتين كما أسلفنا هو إرتفاع الممانعة إلى مستويات عالية في حال ارتفاع حرارة غرفة الإحتراق إلى درجة حرارة عالية .. فيزيائياً هناك ما يسمى بالـ metal stress و هناك بحوث كاملة خاصة بال platinum يمكنك الإطلاع عليها من قوقل، خلاصتها بأن الذرات تكون مستقرة إلى أن ترتفع درجة الحرارة إلى مستويات عالية يضعف هذا الاستقرار فتهتز و يؤثر ذلك على إمكانية نقله للكهرباء لذلك هو لا يصلح لسيارات التيربو أو لإستخدام الغاز و أسساً الشركات لا تصنع منه بواجي ذي Heat range عالي

وزن الفجوة Gapping..

الفجوة Gap و هو المسافة ما بين سن التأريض و سن الإلكترود الوسطي ، قصر المسافة يعني إحتراق غير كافي و طول المسافة يضعف الشرارة و نقوم بوزنها على طول معين على نقطة تعطي الزمن الكافي للإشتعال بالقوة المطلوبة لرفع معدل الـ pressure at the top of the compression cycle أي رفع معدل الضغط في أعلى نقطة في شوط الضغط و هو شوط من الأشواط الأربعة

زيادة الطول للفجوة يحتاج إلى فولت عالي

زيادة الضغط داخل المحرك بسبب وجود شاحن تيربو أو غاز أو سوبر شارجر يحتاج إلى كهرباء عالية و فجوة أطول

طرق تطويق البوجي spark plugs sealing

أعني هنا بالتطويق هو نقطة اقفال البوجي في سطح رأس المحرك و يتم عزل طرف البوجي أعلى رأس المحرك بطريقة من إثنتين.. إما أن يكون العزل بطرف مخروطي Conical seat أو عن طريق واشرSealing with a washer و يسمى بـ crush washer

قديماً كان الشكل المخروطي مخصصاً للمحركات المزودة برأس حديدي و أما الواشر مخصص للمحركات المزودة برأس من الألمنيوم و لكن مع تطور تقنية صناعة رأس المحرك أصبح بستخدم الشكل المخروطي في كلا النوعين حيث أن رأس الألمنيوم قديماً كان تصنيعه ضعيف بالذات فيما يتعلق في جودة السنة حيث أن شد بوجي ذو طرف مخروطي بطريقة خاطئة ممكن أن يتعبها بسرعة بينما الواشر يأتي بطرف مدور مفرغ و يحتاج إلى شد 180 إلى 240 درجة و ينصح شد البوجي بمفتاح العزم التورك رنش بـ 18 إلى 22 باوند/قدم

طول و مقاس السنة reach and size

من الأمور التي اتفق عليها الصانعين في 70% من السيارات الموجودة اليوم بأن مقاس السنة هو 14ملي×1.5 و مقاس مفتاح البوجي هو 16 ملي في الغالب و لكن طول السنة يختلف من 0.460 إنش إلى 26 ملي

السيارات القديمة من الستينيات و ما قبلها كانت تأتي في الغالب بمقاس مفتاح 21ملي و مقاس 18 ملي

عموماً كان الغرض هو إبعاد الإلكترود الوسطي عن القحران و اليوم يتجه الصانعين إلى استخدام بواجي أنحف بمقاس 10 و 12 ملي على الرغم من كلفتها العالية و يرجع السبب هو في رغبتهم في صنع مقاسات جديدة بأطوال و نطاقات حرارة مختلفة عما سبق هو عدم تمكين العميل في استخدام بواجي لسيارات أخرى على نفس السيارة لرفع مبيعات قطع الغيار حيث أن بعض المقاسات القديمة تركب على مئات من المديلات المختلفة فلا عجب بأن بوجي مثل NGK BKR5 و NGK BKR6 في حقبة التسعينات يركب على معظم السيارات اليابانية و أغلب الأوروبية و بعض السيارات الأمريكية

بالنسبة للطول 60% من البواجي طولها 0.750 انش إلا أن القديم كان 0.460 أنش و تم زيادة الطول حتى تزيد مساحة السطح الملتمس برأس المحرك مما يعني نقل شرارة سالبة بشكل أفضل و الآن تقوم الشركات بصنع رؤوس محرك بحاجة إلى بواجي أطول يصل إلى 26.5 ملي بغرض الحصول على تأريض أفضل

نطاق حرارة البوجي Heat Range

لكل صانع من الصانعين جدول يختلف في ترقيم الـ heat range.. فلو كنت تملك بوجي بنطاق 5 من شركة NGK قد يعني مقاس 20 من شركة دينسو و قد يعني أي رقم آخر في سبلت فاير أو تشامبيون أو غيره و لكن ماذا تعني هذه الأرقام أصلا؟

كل ما ارتفع رقم الهيت رينج دل أن البوجي أبرد، و هذا يتطلب كمية سيراميك أبر بداخل البوجي مما يعني الكترود معزول بشكل أفضل عن حرارة السلندر و يمكن ملاحظة ذلك بالنظر إلى داخل البوجي

نستخدم بوجي أبرد كلما كانت حرارة غرفة الإحتراق أعلى و و نستخدم بوجي أعلى حرارة كلما قلة حرارة غرفة الإحتراق، في حال استخدما بوجي بارد في غرفة إحتراق باردة سوف يجلب شوائب الكربون عليه و لن يعمل بكفائة و اذا استخدمنا بوجي ذات نطاق حرارة أقل (حرارته أعلى) في غرفة إحتراق ذي حرارة مرتفعة سوف يسخن الإلكترود بشكل يرفع ممانعته لنقل الكهرباء فيتأخر الإحتراق و يعطينا ما يسمى بالإنفجار العكسي Back fire كما أنه يؤذي البوجي و يخرب بشكل أسرع.

سيارات النايتروز و الشاحن force induction تحتاج إلى بواجي أبرد كلما زاد الإعتماد على الشاحن و الغاز و يعود قرار إختيار نطاق الحرارة إلى المبرمج، كما أن المحركات ذو نسبة الإنضغاط العالية high static compression تحتاج إلى بواجي أبرد بشكل بسيط عن الأصلية ، و أحب أن أضيف هنا بأن بواجي البلاتين لا تأتي بنطاق حرارة بارد للأسباب التي سبق ذكرها

مع خالص تحياتي

بشار أبو السعود – الربع ميل لصيانة السيارات

0552272017
0548040084

اترك تعليقاً