محركات السيارات

ما هي البواجي

درسنا في درس تصنيف المحركات الميكانيكية 1 ان المحركات تصنف حسب الاشتعال الى محركات شرارة الاشتعال والتي تسمى spark ignition والنوع الثاني محركات الاشتعال بالضغط والتي تسمى Compression ignition. في هذا الدرس سوف ندرس قطعة مهمة في محركات الاشتعال بالشرارة وهي القطعة المسؤولة عن انفجار الخليط (الوقود + الهواء) داخل اسطوانات المحرك انها شمعة الاحتراق او البوجية Spark plug. سوف ندرس انواعها وكيف تعمل وكيف تؤثر على اداء المحرك ومتى يجب تغييرها واين توجد في المحرك الميكانيكي.

في الحقيقة لا يمكن لمحرك السيارة ان يعمل بدون البواجي لذلك هي من القطع الاساسية والتي لا بد من توافرها في المحرك ويختلف طولها من محرك لآخر تبعًا للشركات الصانعة احيانا تكون البواجي بطول 10سم وربما أكثر او اقل ويعتمد ذلك عل حجم المحرك وعددالاسطوانات والتركيب الداخلي له. صممت البواجي لتقوم بوظيفة اساسية وهي توليد شرارة كهربائية (نبضات) لاشعال الوقود والهواء وذلك تحت ضغط عالي داخل حجرة المحرك او غرفة الاشعال. لذلك يجب ان تدرك ان سلامة البواجي هي سلامة المحرك كاملًا وهي في الأصل اختراع قديم يرجع الى العام 1885 , مبدأ عمل ببساطة هو عند سريان التيار الكهربائي من بطارية السيارة (12 او 24 فولت) يكون في داخله ملفات كهربائية مرتبة بشكل كهربائي بحيث تصبح مثل المضخم ويحدث داخلها بعض الخصائص الكهربائية في دراستنا لا نركز على التفاصيل الداخلية للمكونات الكهربائية نحن ندرس المكونات من جهة ميكانيكية. اذن ببساطة هي قطعة تقوم بتحويل جهد البطارية المنخض الى شرارة كهربائية قوية لاشعال الخليط. علما ان انظمة السيارات الحديثة يتم ربط البواجي مع وحدة التحكم في المحرك (كمبيوتر المحرك) وبالتأكيد للبواجي لها عمر معين مثلا اذا كان المحرك هو محرك لسيارة فيتم تقدير عمر البواجي 18000 كم الى 40000 كم وذلك تبعًا لنوع المحركات وتوصية الشركات المصنعة. وبشكل عام النقرة التي تسمعها داخل المحرك هي في الأساس صفق صغير من الرعد داخل الاسطوانات والتي تسبب فيما بعد الانفجار. 

تكون البواجي عادة موجودة في اعلى المحرك في ال Head وهي مصممة لتعمل في درجات الحرارة العالية جدا من 2000-3500 درجة مئوية اضافة الى تحملها للضغوط العالية. والطبع يجب العناية في اختيار البواجي الصحيحة للمحرك وتثبيتها بشكل صحيح واستبدالها عند الحاجة لان ضعف البواجي يؤدي الى ما يلي:

  1. سوف يكون صعوبة كبيرة في تشغيل المحرك عن بروده مثل اوقات الصباح في فصل الشتاء.
  2. ضعف البواجي من العوامل المهمة في الاستهلاك الزائد للوقود اضافة الى ذلك قد يؤدي الى مشاكل في البطارية.
  3. ضعف عام في كفاءة المحرك وتحديدًا في قوة عزم المحرك بحيث لا يستجيب المحرك للأوامر خصوصا عن الاماكن المرتفعة والحركات المفاجأة للسرعات.
  4. البواجي الردئية سو تؤثر سلبًا على البيئة بسبب الغازات والوقود الغير محترق جيدًا.
  5. اهتزازات غير مرغوب فيها في المحرك.

 

ان البواجي تتغير مع العمر وتصبح اقل كفاءة وهذا بسبب العمر الافتراضي لها وتراكم الزيوت على رأس البوجية ان تراكم الزيوت على البوجية هو واحد من اكثر الاسباب التي تؤدي الى ضعف الشرارة وهذا يؤثر سلبًا على المحرك , ويحدث هذا بسبب تسرب الزيوت الى المحرك. اما انواع البواجي فهي متعددة وتأتي حسب الاستخدام ,يمكن أن يتراوح الجهد الكهربائي في الشرارة ما بين 20000 إلى 100000 فولت او اقل بكثير من ذلك ويرجع ذلك تبعًا لنوع المحرك. وبعض البواجي لها رأس واحد والبعض الآخر مزدوج الرأس او برؤوس متعددة ولكن اختيار البوجية للمحرك هي من توصية الشركات المصنعة فلا تصدق من يقول استخدم البوجية من النوع الفلاني لانها سوف تزيد قوة المحرك في الحقيقة انت تزيد قوة المحرك على حساب عمر المحرك واحيانا تكون النتيجة كارثية عند السرعات العالية.


انواع البواجي

وبشكل عام يوجد نوعين اساسين للبواجي وهذا التصنيف سوف تجده كثيرًا في الاسواق وهما شمعات الإشعال الباردة وشمعات الإشعال الساخنة cold spark plug عادةً ما تحتوي بواجي الإشعال “الباردة” على مسار تدفق حرارة قصير. وهذا يؤدي إلى معدل سريع للغاية لنقل الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، أنف العازل القصير الموجود على بواجي الشرارة الباردة له مساحة سطح صغيرة ، والتي لا تسمح بكمية كبيرة من امتصاص الحرارة.

من ناحية أخرى ، تتميز بواجي الإشعال “الساخنة” hot spark plug بوجود أنف عازل أطول بالإضافة إلى مسار نقل حرارة أطول. ينتج عن هذا معدل أبطأ بكثير من انتقال الحرارة إلى رأس الأسطوانة المحيطة. يجب تحديد مدى حرارة البواجي بعناية من أجل توفير الأداء الحراري الأمثل. إذا كان نطاق الحرارة غير صحيح ، يمكنك أن تتوقع مشكلة خطيرة. عادة ، تكون درجة حرارة نهاية الإطلاق المناسبة (تقريبًا) 900-1،450 درجة. أقل من 900 درجة ، تلوث الكربون ممكن. وفوق ذلك ، يصبح الانهاك مشكلة ولكن هذه الارقام ليست ثابتة!


مكونات البواجي 

اما مكونات البواجي وفيما يتعلق بالبناء الخاص بها ، قد لا تكون شمعات الإشعال بسيطة كما تعتقد. في الواقع ، فهي قطع دقيقة من المعدات عالية الأداء لتستطيع تزويدنا بالشرارة وتتحمل درجات الحرارة وهم كما يلي:

1 – الضلوع Ribs : توفر الضلوع العازلة حماية إضافية ضد وميض الشرارة وتساعد أيضًا في تحسين قبضة الكيبل المطاطي مع البوجية كما في الصورة ادناه (1). والهيكل العازل insulator مصبوب من السيراميك أكسيد الألومنيوم. من أجل تصنيع هذا الجزء، يتم استخدام نظام صب عالي الضغط. بعد تشكيل العازل ، يتم إطلاقه بالفرن إلى درجة حرارة تتجاوز درجة انصهار الصلب. ينتج عن هذه العملية مكون يتميز بقوة عازلة استثنائية وموصلية حرارية عالية ومقاومة ممتازة للصدمات.

2 – الغلاف Shell : يتم تصنيع الغلاف الفولاذي بحيث  باستخدام عملية بثق خاصة. تستفيد أنواع معينة من شمعات الإشعال من البليت الفولاذي لبناء الغلاف و يسمح لك السداسي المُصمم على الغلاف باستخدام مفتاح ربط لتثبيت المقبس أو إزالته.

3 – الاسنان Threads : لتثبيت البواجي مع جسم المحرك، لا تقطع. هذا يفي بالمواصفات التي وضعتها SAE جنبًا إلى جنب مع جمعية المعايير الدولية International Standards Association.

4 – إلكترود الوسط Center electrode : يجب تصنيع الأقطاب المركزية من سبيكة خاصة مقاومة لكل من تآكل الشرارة والتآكل الكيميائي. ضع في اعتبارك أن درجات حرارة غرفة الاحتراق تختلف. اما القوس المعدني فهو يمثل ال Anode.

5 – عازل الأنف : يوجد عدد كبير من أشكال وأحجام أنف العازل المتاحة ، ولكن في جوهرها ، يجب أن يكون عازل الأنف قادرًا على إلقاء رواسب الكربون والزيوت والوقود بسرعات منخفضة. في سرعات المحرك الأعلى ، يتم تبريد الأنف العازل بشكل عام بحيث يتم تقليل درجات الحرارة وتآكل الإلكترود.

6 – الاتصال Terminal : يتم من هنا توصيل البواجي مع كيبل البواجي مع وحدة الحتكم في الاشارات الكهربائية للبواجي او مؤقت ميكانيكي في المحركات القديمة.


كيبل البواجي

في الحقيقة معظم كيبلات التوصيلات الكهربائية في المحركات الميكانيكية تأتي بعدة طبيقات عزل وذلك لحمايتها من درجات الحرارة المرتفعة والآصار الناتجة من الاختلاف في درجات الحرارة والعوامل الميكانيكية الاخرى. كيبل البواجي مميز في شكله وغالبا يكون في اللون الاسود مع رأس يسهل تركيبه مع البواجي وبالتأكيد لا تقم بتركيب الكيبل اذا ظهر عليه اي انواع من التلف الواضح الذي يمكنك رؤيته البصر. والصور التالية توضح شكل الكيبل وكيفة تركيبه: 

وهكذا انتهينا من دراسة البواجي الكهربائية التي تستخدم في المحركات الميكانيكية التي تعمل بنظام الاحتراق بالشعلة الكهربائية SI ENGINE. يمكنك قراءة المزيد عن:


اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق