آشنایی با طرز کار سیستم جرقه‌زنی خودرو و اجزای آن

سیستم جرقه زنی در دو مدل خودرو بنزینی و هیبریدی به کار رفته است. خودروهای هیبریدی ترکیبی از موتورهای بنزینی و برقی هستند. همان طور که از نام سیستم جرقه زنی پیدا است، وظیفه این سیستم ایجاد جرقه در فواصل زمانی مشخص است. برای به حرکت درآمدن اتومبیل باید فرآیند احتراق به طور کامل و مناسب صورت گیرد و احتراق نیز به جرقه نیاز دارد. بنابراین تا زمانی که این جرقه شکل نگیرد، خودرو حرکت نمی کند. کار کردن و قدرت گرفتن خودرو تا حد زیادی وابسته به ایجاد همین جرقه ها است. همچنین این جرقه ها واکنش های شیمیایی را به انرژی فیزیکی و حرکتی تبدیل می کنند. از این رو اگر جرقه زنی در زمان بندی مشخصی اتفاق نیفتد یا به طور ناقص ایجاد شود، موتور قدرت لازم را نداشته و تبدیل انرژی نیز به درستی شکل نگرفته و مشکلاتی را برای خودرو به همراه دارد.
سیستم جرقه زنی در حقیقت زیر مجموعه سیستم برق خودرو بوده و شامل اجزایی چون باتری، دینام، فیوزها، مدارهای الکتریکی و … می شود. در این مطلب به طور کامل به انواع سیستم جرقه زنی و اجزای آن پرداخته و درباره اهمیت این سیستم و نحوه کار آن توضیحاتی داده ایم.

 

موتور و سیستم جرقه‌زنی چطور کار می‌کند؟

ایده شکل گیری سیستم جرقه زنی از دوره پیدایش ماشین بخار شکل گرفت. جمیز وات نخستین کسی بود که ماشین بخار را ساخت. او با مشاهده حرکت در کتری در حال جوش توسط بخار و عدم حرکت آن در صورت وجود یک سوراخ بر روی در متوجه نکته ای شد که زمینه ساز پیدایش ماشین بخار گردید. ماشین بخار نیز حرارت و بخار موجود را به نیروی حرکتی تبدیل می کرد. سیستم های هیبریدی و بنزینی طرز کار مشابهی داشته و تنها تفاوت آن استفاده از بنزین، گاز یا گازوئیل به جای نیروی بخار است. البته در اکثر این سیستم ها از بنزین استفاده می شود.
برای آن که موتور فعالیت خود را آغاز کند باید هوا و بخار بنزین وارد سیلندر شود. پس از احتراق و انفجاری که در محفظه سیلندر رخ می دهد، نیرویی تولید می شود که منجر به حرکت پیستون های درون سیلندرها شده و این حرکت رفت و برگشتی مداوم، از طریق بخش های دیگر خودرو به چرخ ها انتقال داده شده و در نهایت اتومبیل به حرکت در می آید.
اهمیت کار سیستم جرقه زنی در این مرحله مشخص می شود. انفجارهای درون سیلندر تا حد زیادی وابسته به این سیستم بوده و در حقیقت همین جرقه ها هستند که سبب شکل گیری انفجار شده و واکنش های شیمیایی را به فیزیکی تبدیل می کنند و در نتیجه اتومبیل شروع به حرکت می کند. نکته مهم و قابل توجه در این میان زمان بندی مناسب ایجاد این جرقه ها است که بیشترین نقش را در انفجار به موقع مخلوط بنزین و هوای درون سیلندر دارد.

 

کلیاتی درباره موتور

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از موتور ارائه دهیم باید بگوییم که سیستم تبدیل کننده انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی که حرکت را در پی دارد، موتور یا پیشرانه نامیده می شود. موتورها دارای دو نوع گرمایی و الکتریکی هستند که هر دو نوع، از سیستم احتراق داخلی و خارجی برخوردارند. اشتعال جرقه ای (بنزینی) و تراکمی (دیزلی) در سیستم های احتراق داخلی به چشم می خورد. موتورهای دو زمانه و چهار زمانه نیز از دیگر بخش های موتورهای احتراق داخلی به شمار می روند.

 

موتورهای اشتعال جرقه ای

در موتورهای اشتعال جرقه ای پس از آن که مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندرها شد، به کمک سیستم جرقه زنی مشتعل شده و انرژی شیمیایی به حرکتی تبدیل می شود.

 

موتورهای اشتعال تراکمی

در این نوع از پیشرانه ها خبری از شمع نبوده و اشتعال از طریق مکش هوا و متراکم کردن آن رخ می دهد.

 

اجزای سیستم جرقه‌زنی

هر سیستمی از بخش های پیچیده و متعددی تشکیل شده است. سیستم جرقه زنی نیز از این قاعده مستثنی نبوده و دارای قسمت های گوناگونی است. به طور کلی پنج بخش اصلی و بزرگ را می توان برای سیستم جرقه زنی در نظر گرفت که عبارتند از:

• شمع خودرو

• کوئل خودرو

• وایر شمع ها

• دلکوی خودرو (در خودروهای کاربراتوری)

• ECU یا کامپیوتر خودرو (در خودروهای انژکتوری)

 

عملکرد سیستم جرقه‌زنی

همان طور که در ابتدای مطلب نیز اشاره کردیم، سیستم جرقه زنی خودرو زیر مجموعه سیستم برق آن است. هنگام روشن بودن اتومبیل برق از دینام به کوئل می رود. زمانی که ماشین خاموش است نیز این انرژی الکتریکی از باتری تامین می شود. ولتاژ اولیه ۱۲ ولت است و کوئل وظیفه دارد این مقدار را تا حدی که برای ایجاد جرقه شمع مناسب است، بالا ببرد. در مرحله بعدی برق به دلکو می رسد تا دلکو آن را بین شمع ها تقسیم کرده و زمان بندی ایجاد جرقه در شمع ها را تعیین کند. البته این کار در خودروهای کابراتوری انجام شده و در اتومبیل های انژکتوری ECU یا کامپیوتر خودرو این وظیفه را بر عهده دارد. پس از آن که وایرها برق را به شمع ها رساندند، جرقه ایجاد می شود تا احتراق مخلوط سوخت و هوا در موتور تکمیل گردد.

 

 

آنچه درباره تایمینگ جرقه‌زنی باید بدانید

آن چه در عملکرد صحیح موتور اتومبیل حائز اهمیت است، زمان بندی درست و انجام کار هر قطعه یا سیستم در فرصت مناسب است. چنانچه یکی از قطعات وظیفه خود را پیش یا پس از موعد مقرر انجام دهد، زمان بندی و کار سایر قطعات نیز دچار اختلال شده و ضعف در عملکرد سیستم را به دنبال دارد. سیستم جرقه زنی یکی از همان سامانه های وابسته به زمان است. جرقه زنی باید به هنگام منبسط شدن گازهای درون سیلندر اتفاق بیفتد. زیرا در این صورت است که می تواند بیشترین بازده را داشته باشد. به این ترتیب عدم زمان بندی مناسب یا اجرا نشدن جرقه زنی در زمان درست، کاهش قدرت موتور، افزایش مصرف سوخت و افزایش تولید آلاینده ها را در پی خواهد داشت.
حال بیایید روند شکل گیری این زمان بندی را با هم بررسی کنیم؛ پیش تر نیز اشاره کردیم که برای حرکت اتومبیل به احتراق نیاز داریم. برای ایجاد این احتراق ابتدا باید مخلوط بنزین و هوا وارد سیلندر شود. سپس این مخلوط مشتعل شده و فشار ناشی از آن نیرویی رو به پایین را به پیستون وارد می کند. همچنین این فشار گشتاور و قدرت بیشتری را در موتور به وجود می آورد. در فاصله زمانی کمی که بین جرقه زنی و ایجاد فشار حداکثری وجود دارد، باید پیستون به انتهای کورس تراکم در سیلندر نزدیک شود و پیش از رسیدن به انتها، جرقه ایجاد شود. از این رو مهندسان تلاش کرده اند تا این تایمینگ را به طور دقیقی برنامه ریزی کنند.

 

سیستم سوپاپ و ارتباط آن با سیستم جرقه‌زنی

در رابطه با سیستم جرقه زنی دو اصطلاح آوانس و ریتارد نیز مطرح می شود که در ادامه به توضیح مفهوم آن ها می پردازیم:

 

آوانس

رخ دادن اتفاقات مربوط به سیستم جرقه زنی زودتر از زمان مقرر را آوانس گویند. یکی از نمونه های آوانس، باز شدن سوپاپ دود و تخلیه آن پیش از زمان تعیین شده است. آوانس در دور موتور بالا سبب افزایش سرعت خودرو و بهبود احتراق درون سیلندرها می شود.

 

ریتارد

ریتارد دقیقا برعکس آوانس است. یعنی اگر اتفاقی در سیستم جرقه زنی دیرتر از زمان استاندارد رخ دهد، ریتارد شده است. مثلا وقتی همان سوپاپ دود که این بار دیرتر از زمان مشخص بسته می شود، در دور موتور پایین از فشار و حرارت تولید شده می کاهد و آلاینده کمتری تولید می شود.

 

نقش شمع در سیستم جرقه زنی

در قسمت بالای سیلندر شمع ها به نحوی قرار گرفته اند که الکترودهای آن ها درون محفظه احتراق جای گیرند. جرقه ای که شمع ایجاد می کند سبب مشتعل شدن سوخت و هوای درون سیلندر شده و با نیرویی که تولید می کند، پیستون را به حرکت در می آورد.
شمع ها دارای دو الکترود هستند که یکی در وسط شمع (الکترود داخلی) و دیگری روی بدنه آن (الکترود میانی) قرار دارد. از آن جایی که این دو الکترود فاصله کمی از یکدیگر دارند، وقتی به الکترود داخلی ولتاژ مثبت بالا و به الکترود میانی ولتاژ منفی داده می شود، تخلیه الکتریکی شدیدی بین آن ها صورت می گیرد که به شکل جرقه خود را نشان می دهد.
سیلندر و کابین اتومبیل به قطب منفی باتری متصل بوده و دارای ولتاژ منفی هستند. بنابراین وقتی به انتهای شمع ولتاژ مثبت برسانیم، سایر مراحل این فرایند به شکل خود به خودی پیش رفته، مخلوط سوخت و هوا مشتعل شده و در نهایت پیستون حرکت می کند. این قطعه از سیستم جرقه زنی طول عمر مشخصی دارد و در صورت خراب شدن شمع CNG، شمع یورو ۴ و … می توانید آن را از مراکز معتبر فروش قطعات یدکی خودرو تهیه و به سادگی تعویض نمایید.

 

چند نکته دیگر درباره شمع

• داشتن یک مسیر عایق در شمع برای جلوگیری از بروز هرگونه مشکل در حین انتقال ولتاژ بالا الزامی است.

• تاب آوری شمع مسئله مهمی است. این قطعه باید در برابر گرما و فشار زیاد مقاومت کافی را داشته باشد.

• از دیگر ویژگی های شمع آن است که نباید رسوب ناشی از افزودنی های سوخت روی آن جمع شود.

• قطعه سرامیکی شمع آن را در برابر ولتاژ بالای الکترود عایق می سازد. به این ترتیب جرقه تنها در نوک شمع به وجود می آید.

• ویژگی دیگر شمع سوزاندن و از بین بردن رسوبات با استفاده از گرما است.

• توجه داشته باشید که شمع ها دارای دو نوع شمع گرم و سرد هستند و بسته به نوع عملکرد موتور خودرو و دمای ایجاد شده در آن از یکی از انواع شمع استفاده می شود. در اتومبیل هایی با عملکرد بالا نوع سرد شمع به کار رفته است.

 

نقش کوئل در سیستم جرقه زنی

کوئل قطعه دیگری از سیستم جرقه زنی خودرو است که ولتاژ مثبت مورد نیاز برای تخلیه الکتریکی و ایجاد جرقه را تامین می کند. در واقع این قطعه با گرفتن برق ۱۲ ولت از دینام و افزایش ولتاژ آن به ۳۰ تا ۱۰۰ هزار ولت، ولتاژ مثبت لازم جهت جرقه زنی را فراهم می سازد. کویل نیز مانند سایر قطعات خودرو ممکن است دچار ایراد شده و خراب شود. شما می توانید جهت خرید کوئل دوبل ساژم، کوئل پژو ۲۰۶ تیپ ۵، کویل رانا و … هم به صورت آنلاین و هم به صورت حضوری از فروشگاه های معتبر اقدام نمایید.

 

چند نکته دیگر درباره کوئل

• کوئل دارای دو سیم پیچی اولیه و ثانویه بوده و دورهای سیم پیچی ثانویه از اولیه بیشتر است.

• عملکرد این قطعه بسیار شبیه به آهن ربا بوده و علاه بر آن کارکرد القاگری نیز دارد. از این رو می تواند ولتاژ بیشتری تولید کند.

 

نقش دلکو در سیستم جرقه زنی

در ابتدای این مقاله درباره زمان بندی جرقه زنی توضیحاتی ارائه کردیم. حال قصد داریم برررسی کنیم که این زمان بندی چگونه ایجاد می شود؛ اولین نکته ای که باید برای این مسئله در نظر بگیریم، نوع سیستم اتومبیل است. سیستمی که برای کنترل تایمینگ جرقه زنی در خودروهای کاربراتوری وجود دارد، با سیستم خودروهای انژکتوری متفات است.

 

خودروهای کاربراتوری

در اتومبیل های کاربراتوری، قطعه ای به نام دلکو وجود دارد که کنترل زمان جرقه زنی از وظایف آن است. برق از کوئل خارج شده و به ورودی دلکو می رسد. سپس از طریق چند خروجی به سیلندرها منتقل می شود. تعداد این خروجی ها با تعداد سیلندرها متناسب و برابر است. وظیفه این خروجی ها، انتقال جرقه به وایر سیلندر در زمان معین است. بنابراین می توان گفت یکی از مهم ترین وظایف دلکو این است که جرقه را از کوئل گرفته و بین سیلندرها پخش کند. انتهای دلکو به میل لنگ موتور می رسد. میل لنگ چرخیده و حرکت آن به چکش برق در دلکو می رسد. طی این فرایند ولتاژ مثبت تولید شده میان وایر سیلندرها توزیع می شود. از دیگر اجزای دلکو می توان به خازن و پلاتین اشاره کرد که به پایانه منفی کوئل متصل اند. این نکته را نیز در نظر داشته باشید که این سیستم کنترل تایمینگ مختص خودروهای قدیمی بوده و روی خودروهای جدید نصب نمی شود.

 

خودروهای انژکتوری

فرایند جرقه زنی در اتومبیل های انژکتوری ساده تر شده و کامپیوتر یا ECU خودرو این مسئولیت را بر عهده دارد. موقعیت میل لنگ ها از طریق سنسورها شناسایی شده و پس از آنالیز اطلاعات، ECU فرمان جرقه زنی را می دهد. در حقیقت خودروهای انژکتوری کامپیوتری فاقد دلکو بوده و به جای آن سنسورهایی برای دریافت اطلاعات دارند. از دیگر تفاوت های خودروهای انژکتوری و کاربراتوری تفاوت قطعه کوئل در اتومبیل های انژکتوری با خودروهای کاربراتوری است. علاوه بر آن ECU در خودروهای انژکتوری میزان پاشش سوخت انژکتورها و زمان بندی آن را تنظیم می کند.

 

چند نکته دیگر درباره دلکو

• نقشی که دلکو بر عهده دارد توسط اصلی ترین قسمت های آن یعنی چکش برق و درپوش دلکو انجام می شود.

• به دلیل اهمیت بالای چکش برقی و درپوش دلکو در فرایند جرقه زنی، این قطعات حتما باید هنگام تنظیم موتور بررسی شوند.

 

 

درباره سیستم جرقه‌زنی بدون دلکو چه می‌دانید؟

در قسمت های قبلی درباره دلکو و نقش آن در خودرو توضیح دادیم. حال قصد داریم به معرفی خودروهایی با سیستم جرقه زنی بدون دلکو بپردازیم. این سیستم ها تنها دارای کوئل هستند و در حقیقت کوئل و دلکو در این اتومبیل ها با هم ادغام شده اند. همان طور که می دانید تعداد خروجی های دلکو با سیلندرهای موتور برابری می کند و این خروجی ها وظیفه انتقال ولتاژ و جرقه به سیلندرها را بر عهده دارند. اما این مسئولیت در سیستم های جرقه زنی فاقد دلکو بر عهده کوئل بوده و این قطعه برق را نیز میان سیلندرها تقسیم می کند. در نظر داشته باشید که این نوع از سیستم جرقه زنی دو کوئل داشته و خروجی برق لازم برای ایجاد جرقه در سر شمع ها هم توسط کوئل ها تامین می شود.

 

نکاتی درباره سیستم جرقه زنی فاقد دلکو

• از آن جایی که افزایش تعداد سیلندرهای خودرو با پیچیدگی کار آن رابطه مستقیم دارد، معمولا سیستم جرقه زنی بدون دلکو را برای موتورهای چهار یا شش سیلندر در نظر می گیرند.

• عملکرد این سیستم بر اساس جرقه های هرز می باشد.

• این نوع سیستم ها دارای دو کوئل دو سر هستند که به کمک یک واحد الکترونیکی برق لازم را انتقال می دهند.

• اطلاعات دریافتی از حسگر وضعیت، دور میل لنگ، بار موتور و موارد دیگر تحلیل و بررسی شده و تایمینگ جرقه زنی در سیستم های فاقد دلکو تعیین می گردد.

• در سیستم های فاقد دلکو، طی فرایند جرقه زنی تنها دو سیلندر درگیر شده و حرکت می کنند و سایر سیلندرها به دلیل فعالیت در پروسه تخلیه، در این مرحله مشارکتی ندارند. از این رو برای ایجاد جرقه در این سیلندرها، به ولتاژ کمی نیاز است که چکش برق آن را تامین می کند.

• حتما توجه داشته باشید که طول عمر شمع در این سیستم کمتر از سیستم های دارای دلکو بوده و زودتر از شمع های شمع های آن سیستم نیاز به تعویض دارند.

 

سیستم جرقه‌زنی بدون دلکو چه اجزایی دارد؟

اجزای سیستم جرقه زنی را می توان به سه بخش کلی تقسیم کرد که شامل موارد زیر می شود:

• مدول الکترونیکی

• حسگر وضعیت میل لنگ

• کوئل مخصوص

* لازم به ذکر است که در برخی از سیستم های جرقه زنی فاقد دلکو قطعه ای به نام حسگر فشار منیفولد به کار رفته است که در حقیقت زیر مجموعه مدول الکترونیکی به شمار می رود.

 

نقش وایر در سیستم جرقه زنی

تا این جا درباره نحوه ایجاد جرقه و تولید ولتاژ بالا توضیح دادیم. اکنون بیایید بررسی کنیم که چه ارتباطی بین شمع و ولتاژ بالا وجود دارد. وایر شمع قطعه ای است که وظیفه رساندن ولتاژ به شمع به منظور ایجاد جرقه را بر عهده دارد. این سیم روکش دار دارای مقاومت و ضخامت بالا بوده و ولتاژ بالا را به کوئل و شمع ها منتقل می کند. همچنین اگر خودرو قدیمی و کابراتوری باشد وایر شمع رابط بین دلکو و شمع محسوب می شود. مهم ترین ویژگی یک وایر شمع خوب، انتقال سریع برق به شمع ها با حداقل تلفات است. لازم به ذکر است که سیستم های جرقه زنی به روز و مدرن فاقد وایر بوده و به جای آن کوئل مستقیما بر روی شمع قرار گرفته است.

 

خودسوزی به چه معناست؟

وقتی سیستم جرقه زنی پیش از موعد مقرر سبب ایجاد اشتعال گردد، اصطلاحا گفته می شود که خودسوزی رخ داده است. چنانچه علت بروز اشتعال چیزی به غیر از جرقه زنی باشد نیز این عمل خودسوزی نام دارد.

 

سیستم جرقه‌زنی مگنتی چیست؟

در سیستم های جرقه زنی مگنتی برای تامین ولتاژ اولیه به جای باتری از تبدیل جریان حرکتی موتور به جریان الکتریکی استفاده می شود. این سیستم جرقه زنی مانند ژنراتور الکتریکی عمل کرده و وظیفه آن تبدیل نیروها به یکدیگر است. کیفیت جرقه های تولید شده توسط سیستم های مگنتی بهتر بوده و به دلیل عدم نیاز به باتری، اتومبیل وزن کمتری دارد. در مقابل این مزیت ها، ایرادی که به این نوع سیستم ها وارد است عدم امکان تامین برق هنگام خاموش بودن خودرو می باشد.