دليل شامل عن شمعات التسخين في محركات الديزل: أنواعها، طريقة عملها، الدائرة الكهربائية، طرق الفحص، الأعطال الشائعة وحلولها، ونصائح الصيانة لضمان أداء مثالي.
فهرس المحتويات
مقدمة عن شمعات التسخين
شمعات التسخين (Glow Plugs) هي عناصر حرارية أساسية في محركات الديزل، تعمل على تسخين حجرات الاحتراق قبل بدء التشغيل لضمان اشتعال الوقود في الظروف الباردة. تطورت هذه الشمعات من مجرد عناصر تسخين بسيطة إلى أنظمة إلكترونية متطورة تتحكم في درجة الحرارة بدقة.
وظيفة شمعات التسخين
تؤدي شمعات التسخين ثلاث وظائف رئيسية: تسهيل بدء التشغيل في الطقس البارد عن طريق تسخين حجرة الاحتراق، تحسين عملية الاحتراق خلال الدقائق الأولى من التشغيل، وتقليل الانبعاثات الضارة أثناء مرحلة التسخين.
كيف ومتى تعمل شمعات التسخين
تعمل شمعات التسخين في ثلاث مراحل:
- مرحلة التسخين المبدئي: عند تشغيل المفتاح، تسخن الشمعات لدرجة 800-1100°م خلال 2-5 ثواني
- مرحلة المحافظة: تخفض درجة الحرارة إلى 500-700°م أثناء التشغيل
- مرحلة ما بعد التشغيل: تستمر في العمل لدقائق بعد التشغيل لتحسين الاحتراق
أنواع شمعات التسخين
شمعات التسخين الذكية PSG
شمعات التسخين من نوع PSG لا تقوم فقط بوظيفتها الأساسية في تسخين غرفة الاحتراق، بل تحتوي أيضاً على حساس لقياس ضغط الأسطوانة أو غرفة الاحتراق. هذا يتيح مراقبة عدة مكونات، مثل جودة بخاخات الحقن (شكل الرذاذ). من خلال تحليل تغيرات جهد الإشارة أثناء الاحتراق، يمكن اكتشاف مشاكل مثل انخفاض الضغط الأقصى للأسطوانة، والذي قد يكون سببه إما نقص كمية الوقود المحقون أو ضعف عملية التبخير بسبب انسداد أو تآكل بخاخ الوقود. هذا النوع يسمح بتحكم أفضل في عملية الاحتراق وتشكيل الخليط، مما يساهم في تحسين الأداء وتقليل الانبعاثات.
شمعات التسخين الخزفية
الشمعات الخزفية مقاومة جداً للتغيرات الحرارية السريعة وللتآكل عند درجات حرارة عالية، ولهذا تُستخدم على نطاق واسع حالياً. يتم تغليف عنصر التسخين المصنوع من موليبدينوم ديسيليسايد بمادة خزفية من نيتريد السيليكون عالية الصلابة، مما يتيح تحمل درجات حرارة تصل إلى 1400°م وضغوط حتى 200 بار. تتميز بقدرتها على الوصول إلى 1300°م في غضون 2-3 ثوانٍ فقط، وتسمح بفترات تسخين بعدي طويلة (حتى 10 دقائق) لتحسين احتراق المحرك أثناء الإحماء، مما يقلل الانبعاثات. كما أن عمرها الافتراضي طويل، حيث تفقد أقل من 50°م من أقصى درجة تسخين بعد 3000 ساعة عمل.
Related Posts
الشمعات المعدنية ذاتية التنظيم
هذا النوع كان المعيار القديم لشمعات التسخين المعدنية. يحتوي على ملفي تسخين: الأول في الطرف للتسخين، والثاني في الوسط للتنظيم الذاتي. عند التشغيل وهي باردة، يكون مقاومة ملف التنظيم منخفضة، مما يسمح بمرور تيار كبير لتسخينها بسرعة. ومع ارتفاع حرارتها، ترتفع المقاومة ويقل التيار ليحافظ فقط على درجة الحرارة المطلوبة. تعمل على جهد 12 فولت وتصل إلى 800–900°م خلال 2–5 ثوانٍ، مما يجعلها موثوقة وبسيطة التصميم.
شمعات التسخين منخفضة الجهد
هذه هي الشمعات الأكثر تطوراً حالياً، وتعمل على جهد تشغيل يتراوح بين 3.3 و11 فولت (الأكثر شيوعاً 3.5 أو 5 فولت). عند بدء تشغيل المحرك البارد، يتم تزويدها بجهد البطارية بالكامل لتصل إلى 1000°م في غضون 2–3 ثوانٍ، ثم يتم التحكم فيها بإشارة نبضية (PWM) للحفاظ على الحرارة. كما يمكنها إعادة التسخين أثناء القيادة في حالات انخفاض درجة حرارة المحرك، مثل نزول منحدر طويل، فيما يعرف بعملية "التسخين الوسيط".
مكونات شمعة التسخين
-
ملف التسخين (Heating Coil)
هو العنصر الذي يتحول فيه التيار الكهربائي إلى حرارة. عند مرور التيار الكهربائي خلال هذا الملف المصنوع من سلك مقاوم، يتم تسخينه بسرعة كبيرة ليصل إلى درجات حرارة عالية (حوالي 800-900 درجة مئوية).
هذا الملف موجود في الطرف الأمامي من الشمعة، وهو المسؤول عن تسخين غرفة الاحتراق لتسهيل اشتعال الوقود خاصة في درجات الحرارة المنخفضة. -
ملف التعديل (Regulation Coil أو Self-Regulating Coil)
هو ملف مقاوم ثانوي موجود في وسط الشمعة ويعمل على تنظيم درجة الحرارة. عند بداية التشغيل، يكون هذا الملف باردًا ومقاومته منخفضة، مما يسمح بمرور تيار كهربائي عالي لتسريع التسخين.
مع ارتفاع درجة حرارة الشمعة، تزداد مقاومة ملف التعديل، مما يقلل من التيار المار ويمنع ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط.
بهذا الشكل، يعمل الملف كمنظم ذاتي لدرجة حرارة الشمعة، مما يطيل عمر الشمعة ويجعل عملها أكثر كفاءة.
الدائرة الكهربائية لشمعات التسخين
في الأنظمة التقليدية:
- تيار البطارية → مفتاح الإشعال → ريلي الشمعات → الشمعات → الأرضي
- تسخن جميع الشمعات بنفس المعدل والمدة
في الأنظمة الحديثة:
- تيار البطارية → وحدة التحكم الإلكترونية → محول تيار → كل شمعة على حدة
- تتحكم الوحدة في كل شمعة بشكل منفصل حسب حاجة كل أسطوانة
- تحتوي على دوائر حماية ضد القصر والسخونة الزائدة
فحص شمعات التسخين
الفحص البصري:
- انتفاخ أو تشوه الطرف الساخن يدل على تلف الشمعة
- تراكم الكربون الشديد يشير لخلل في الاحتراق
الفحص الكهربائي:
- افصل الشمعة وقياس المقاومة بين الطرف الرئيسي والجسم
- المقاومة الصحيحة عادة بين 0.5-2 أوم
- المقاومة اللانهائية تعني انقطاعاً داخلياً
- المقاومة الصفر تعني قصراً داخلياً
فحص التيار:
استخدم ملاقط التيار لقياس استهلاك كل شمعة (4-8 أمبير عادة). الاختلاف الكبير بين الشمعات يدل على مشكلة.
نصائح الفك والتركيب
- افحص الشمعات وهي ساخنة لتجنب كسرها
- استخدم أداة الفك المناسبة لتجنب إتلاف القاعدة
- نظف مقاعد الشمعات قبل التركيب
- استخدم عزم شد دقيق (عادة 15-25 نيوتن.متر)
- استبدل الشمعات كاملة وليس جزءاً منها
- افحص المقابس الكهربائية وتوصيلاتها
الأعطال الشائعة وحلولها
1. صعوبة التشغيل في الطقس البارد
التحليل: تلف شمعات التسخين أو ضعف الدائرة الكهربائية
الحل: فحص الشمعات والريلي والوصلات الكهربائية
2. اهتزاز المحرك بعد التشغيل
التحليل: شمعة أو أكثر لا تعمل
الحل: فحص جميع الشمعات واستبدال التالفة
3. استمرار إضاءة لمبة الشمعات
التحليل: خلل في وحدة التحكم أو دائرة كهربائية
الحل: قراءة رمز العطل وفحص النظام
4. تآكل أطراف الشمعات
التحليل: جهد كهربائي غير مناسب أو سخونة زائدة
الحل: فحص جهد النظام واستبدال الشمعات
5. انصهار أجزاء من الشمعة
التحليل: تيار زائد أو تبريد غير كافي
الحل: فحص نظام التبريد والدائرة الكهربائية
6. تلف متكرر للشمعات
التحليل: مشكلة في نظام الحقن أو ضغط الإشعال
الحل: فحص مضخة الحقن وضغط الضغط
الخاتمة
شمعات التسخين عنصر حيوي في محركات الديزل، خاصة في المناطق الباردة. فهم أنواعها، طريقة عملها، وأساليب صيانتها يساعد في تجنب مشاكل التشغيل ويحسن من أداء المحرك. التطورات الحديثة في أنظمة التسخين جعلت محركات الديزل أكثر موثوقية في جميع الظروف الجوية.
المصادر
- كتيبات الصيانة من Bosch وNGK
- SAE International Standards
- دليل تقني من شركة Denso
