جهاز إشعال المحرك

جهاز إشعال المحرك

لإشعال خليط الوقود والهواء المسحوب , والمنضغط داخل المحرك , يلزم توليد شرارة ذات جهد عالى بين قطبى (إلكترودى) شمعة الشرر (البوجيه) .

وتنقسم أجهزة الإشعال المستخدمة لإحداث هذا الشرر إلى قسمين :
أجهزة إشعال بمغناطيس
وأجهزة إشعال ببطارية
وكلاهما يعتمد على توليد تيار كهربى لإحداث الشرارة . ويستمد هذا التيار من المصدر الكهربائى المركب فعلاً بالسيارة .

ويعمل جهاز الإشعال بمغناطيس فى التصميمات الحديثة بعضو إنتاج (بوبينة) ومغناطيس دوار , نظراً لما سببته قطع التلامس المنزلقة من أعطال فى التصميمات القديمة .



وقد أمكن جمع مكونات جهاز الإشعال بمغنطيس كلها فى وحدة واحدة قائمة بذاتها – وهى تشمل قاطع التلامس (6) , والمكثف (5) , والمفتاح (4) , والمغناطيس الدائم (3) , والملف الإبتدائى (1) , والملف الثانوى (2) , والموزع (4) الذى لا يلزم إلا للمحركات المتعددة الأسطوانات فقط .

وإذا كان جهاز الإشعال بمغناطيس متحداً مع المولد (الدينامو) فى وحدة واحدة , فيطلق على هذه الوحدة حينئذ اسم المولد المغناطيس .

وفى جهاز الإشعال ببطارية يتم الإمداد بتيار الإشعال عن طريق بطارية إختزانية ومولد (دينامو) . ويتكون هذا الجهاز من :



يقوم قاطع التلامس بقطع الدائرة الكهربية الإبتدائية عند نقطة الإشتعال , فيتولد – بطريق الحث – تيار كهربائى عالى الجهد فى اللفائف الثانوية لملف الإشعال , مسبباً إنبعاث شرارة فى الثغرة (الفتحة ) الموجودة بين قطبى شمعة الشرر (البوجيه) . ويعمل المكثف – الموصل على التوازى بقاطع التلامس – على التقليل إلى أقل حد ممكن من حدوث القوس الكهربى الذى يسبب تآكل نقط التلامس (الإبلاتين) وإتلافها . كما يعمل المكثف على تقوية الشرارة , نظراً لأنه يعيد التيار الكهربى الذى يمتصه إلى الدائرة الإبتدائية بعد قطع التلامس , وبالإستفادة من هاتين السمتين بالمكثف يمكن إنجاز عملية الوصل والقطع فى أقل فترة زمنية ممكنة . ولا يمكن الحصول على شرارة مناسبة للإشعال بدون وجود مكثف , أو بوجود مكثف معيب .




ونظراُ لأن المحركات يمكن إنتاجها بأربع أو ست أو ثمانى أسطوانات , لذلك يصمم الموزع بغطاء يركب فى أعلى مجموعة العضو الدوار (فوق مبيت قاطع التلامس مباشرة) .

ويستند العضو الدوار على كامة قاطع التلامس . ووفقاً لعدد الأسطوانات بالمحرك يزود غطاء الموزع بأربع أو ست أو ثمان قطع تلامس معدنية متفرقة على محيطه من الداخل . ويقوم الغطاء بتغطية مبيت قاطع التلامس .

وعند رفع ذراع التلامس (الريشة) يسرى التيار الكهربائى العالى الجهد من نقطة التلامس بملف الإشعال إلى الفرشاه الكربونية الموجودة فى منصف غطاء الموزع , والتى تتلامس مع العضو الدوار تلامساً إنزلاقياً . ونظراً لأن العضو الدوار يتتبع فى حركته كامة قاطع التلامس . فأنه يوزع شرارة الإشعال – عن طريق قطعة التلامس المغذية به – على القطع الموجودة بغطاء الموزع حسب ترتيب الإشعال بالمحرك .

وينبغى توضيح ترتيب الإشعال عموماً على رأس الأسطوانة (وش السلندر) , أو غطاء الصمامات , حتى يمكن تفادى الإخلال بترتيب كباسات الإشعال – وخاصة عند إستبدال شمعات الشرر (البوجيهات) .

ويمكن إكتشاف الخطأ فى وضع كبل الإشعال فى الترتيب السليم بحدوث الإشتعال الخلفى (العطس) فى كل من مخرج العادم والمغذى , كما أن المحرك يخفق فى هذه الحالة فى إعطاء القدرة الكافية والأداء الجيد .

ولاختبار الموزع يدار المحرك حتى تتلامس نقتطا إتصال (تلامس) , ثم ينزع طرف الكبل الرئيسى من غطاء الموزع ويقرب من الطرف الأرضى حتى تصبح المسافة بينهما 8مم (5/16 بوصة) وعند قطع التلامس حينئذ ينبغى أن تنبعث (تقفز) شرارة قوية .

ولاختبار العضو الدوار يقرب الكبل من القطعة المعدنية , ثم تبعد نقطة التلامس بواسطة مفك . فإذا قفزت شرارة كهربائية إلى العضو الدوار حينئذ , دل ذلك على أن عزله الأرضى غير سليم . وإذا لم يكن هذا العزل معيباً فمعنى ذلك وجود عطل فى ملف الإشعال (البوبينة) أو المكثف .


أما إذا قفزت الشرارة بدون أن تظهر عند قطب شمعة الشرر , فإن ذلك معناه وجود عيب فى كبلات الموزع أو شمعات الشرر . ومع ذلك فقد يكون العيب فى غطاء الموزع أيضاً , حيث يتسبب وجود الشروخ به – التى لا ترى بالعين المجردة بسهولة فى معظم الأحيان – فى تسرب التيار الكهربى العالى الجهد إلى الطرف الأرضى . ولذلك ينبغى عدم قذف الغطاء فى أى مكان أو إتلافة بالدق عليه (بمطرقة مثلاً).

وكلما زادت سرعة المحرك كلما زادت الحاجة إلى تقديم الإشعال (الشرارة) نظراً لما يتطلبه خليط الوقود والهواء المنضغط من وقت محدد لإتمام إحتراقه .

ونظراً لأن أفضل أداء للمحرك يمكن تحقيقة إذا أثر ضغط الغازات المحترقة المتمددة على الكباس بعد النقطة الميتة العليا مباشرة , لذلك يجب تقديم نقطة الإشعال أو تأخيرها قليلاً حسب سرعة المحرك , بحيث تكون أقرب ما يمكن إلى النقطة الميتة العليا , وذلك لكفالة التشغيل السلس عند سرعات المحرك المنخفضة , ومنع حدوث الفرقعة المرتدة (الإشعال الخلفى) عند بدء حركة المحرك .

وهناك طريقتين للتحكم فى إشعال المحركات الكبيرة :
1- بتقديم الشرارة بالطرد المركزى :



وتؤدى إدارة قرص القاطع أو الموزع فى إتجاه دوران الكامة إلى تأخير الإشعال , أما إدراته فى الإتجاه العكسى فتؤدى إلى تقديمه . وفى حالة تقديم الشرارة بطريقة الطرد المركزى لا تكون كامة قاطع التلامس مثبتة بعمود الموزع , بل تكون مرتكزة عليه بحيث يمكنها الدوران حوله والإحتفاظ بوضعها بواسطة ثقلين طاردين مركزيين محملين بيايين . وعند زيادة سرعة المحرك يتباعد الثقلان إلى الخارج نتيجة القوة الطاردة المركزية فيديران كامة قاطع التلامس فى إتجاه دوران العمود . أما إذا انخفضت السرعة فيرتد الثقلان بواسطة اليايين وتتحرك الكامة مرة أخرى لتعود إلى موضعها الأصلى .

2- بالتفريغ (الطريقة البنيوماتية) :



التحكم فى الإشعال بطريقة التفريغ يتم عن طريق المغذى نفسه , فهناك ماسورة تصل بين أمبوب فينتورى بالمغذى وبين رق الضبط , وتنقل حركة السحب التى تعتمد شدتها على سرعة الهواء المسحوب . وتتوقف هذه السرعة بدورها على سرعة المحرك وإتساع فتحة صمام الإختناق . وبهذه الكيفية يتحرك الرق وتنتقل حركته إلى قرص قاعدة التلامس عن طريق ذراع ( رافعة ) فى الإتجاه الذى يسبب تقديم الإشتعال . ويعود الرق إلى وضعه الأصلى بواسطة الياى .

وقد تبين فى حالات كثيرة أن الإستعانة بمنظم طارد مركزى لها أثر كبير على تحسين التحكم فى التوقيت المضبوط للإشعال .

وتتطلب بعض الأعتبارات الخاصة ضرورة التأكد من الجودة التامة لجميع كبلات جهاز الإشعال ووصلاتها , أى التأكد من عدم تقصفها أو وجود عيوب بعوازلها – وخاصة كبلات الجهد العالى بشمعات الشرر وملف الإشعال , ويجب أن تكون مواضع وصل الكبلات جيدة التلامس . كما يجب وقاية جهاز الإشعال من الرطوبة والبلل .

وتشحيم مواضع أعمدة الموزعات بشحم- نقطة أنصهاره عالية (150-180 درجة م) - مع الكشف عليها كل2000 كم .

ويبلل لباد تزييت كامة الإشعال بنقطتين أو ثلاث نقط من زيت الموتورات , أو يكسى بشحم ( نقطة أنصهاره عاليه ) كلما أجرى تغيير للزيت .

وإذا لم يكن الموزع مزوداً بلباد عند كامة الإشعال , فحينئذ تملء المجارى – الموجودة بذراع التلامس عند قطعة الحك المصنوعة من الفبر – بشحم نقطة أنصهاره عالية.

وعند تركيب أطراف تلامس (أبلاتين ) جديدة ينبغى وضع قطرة واحدة من الزيت فى محور (بنز) إرتكاز ذراع التلامس الريشة) .

ونظراً لتعرض القطعة الفبر للتآكل بالإحتكاك فى أثناء التشغيل , فإن الثغرة (الفتحة ) الموجودة بين طرفى التلامس تاخذ فى التناقص بمرور الوقت . لذلك ينبغى مراجعة هذه الثغرة بصفة دورية وضبطها بقدر الخلوص المحدد لها , وهو 0.4 مم – 0.5 مم , عندما يكون ذراع التلامس (الريشة) مرفوعاً بالكامل , ويجب ان يكون سطحا التلامس نظيفين تماماً وخاليين من الزيت .

وإذا حدث بهما نقر (تآكل) , أو إتساخ , أو إحتراق , فيجب تنظيفها باستخدام مبرد خاص ناعم (يحذر استخدام حجر التجليخ) . ويجب ضبط الخلوص بين طرفى التلامس عندما يكون قاطع التلامس مفتوحاً وفقاً للمواصفات المدونة فى كتيب تعليمات التشغيل المسلم مع السيارة .

وينبغى المحافظة على نظافة أغطية الموزعات من الداخل والخارج . فبعد التشغيل لفترة طويلة يترسب تراب كربونى دقيق على غطاء الموزع من الداخل وعلى سطح العضو الدوار , نتيجة للتآكل الحادث فى الفرشاة الكربونية الموجودة فى المنتصف . وكذلك يجب إزالة هذا التراب الكربونى بصفة دورية , وإلا تفرق شرر الإشعال داخل غطاء الموزع , ولا يتطلب ملف الإشعال أى عناية خاصة به .

وتقوم شمعة الشرر بالإمداد بتيار الإشعال الكهربائى العال الجهد داخل فراغ الإحتراق بأسطوانة المحرك . وبدء إحراق خليط الوقود والهواء عن طريق الشرارة المنبعثة بين قطبيها.



ولتفهم الإجهادات التى تواجهها شمعة الشرر فى أثناء عملها , فمن الضرورى معرفة أن درجة حرارة الغازات داخل المحرك الرباعى الأشواط ترتفع بعد الإنتقال إلى 2000-3000 م (حسب نسبة الإنضغاط وسرعة المحرك) فى حين يرتفع الضغط إلى 40 – 50 ضغط جوى (568 – 710 رطل – بوصة مربعة ) .

وبدخول الغاز الجديد تنخفض هذه الأرقام إلى 60 - 150 م , 0.9 ضغط جوى (حوالى 13 رطل – بوصة مربعة ) . ولذلك فإن تمدد مكونات شمعة الشرر نتيجة للتسخين لا يمثل خطورة على عدم إنفاذية شمعة الشرر للغاز فحسب , بل ويشكل خطورة كذلك على العازل الخزفى (السيراميكى) , ومن ثم فإن هذا العازل يتحتم عليه أن يوفى بأقصى المتطلبات .

ففى درجة حرارة الإحمرار يجب أن يصمد طرفى العازل للتغير المفاجئ والحاد فى درجة الحرارة من 60 – 3000 م , فى حين يكون الجزء العلوى من شمعة الشرر فى الوقت نفسه معرضاً لتيار الهواء البارد . ولذلك لا تحدث الفروق فى درجة الحرارة بين طرف العازل وبين جزئه العلوى فحسب , بل وتحدث كذلك بين محيط العازل الخارجى وبين سطحه الداخلى , مما يتطلب توافر إتزان حرارى عالى .

ونظراً لتنوع محركات السيارات وإختلافها عن بعضها البعض من حيث الحمل وطريقة التشغيل , ونسبة الإنضغاط والسرعة وظروف التبريد وضبط المغذى والوقود – لذلك فأنه يتعذر إنتاج شمعة شرر (بوجيه ) قياسية تصلح لكل المحركات . وقد توصل منتجو المحركات والسيارات - بعد إجراء تجارب واسعة النطاق , وبمعاونة منتجى شمعات الشرر – إلى إختيار شمعة الشرر التى تتميز بأفضل خواص حرارية تتناسب مع ظروف التشغيل الخاصة .

وفى ظروف التشغيل العادية ينبغى أن توفى شمعة الشرر – المنتقاه بعناية – بما تتطلبه درجة الحرارة المحددة . وأى زيادة على هذه الدرجة تتسبب فى إحداث إشعالات سطحية (موضوعية) وهجية – أى أن خليط الوقود والهواء لا يشتعل حينئذ بواسطة الشرارة , وإنما يشتعل قبل نقطة الإشعال الصحيحة نتيجة لوجود بعض المواضع الزائدة السخونة . ويتطلب الأمر - من ناحية أخرى – تسخين شمعة الشرر إلى درجة كبيرة تكفى لحرق أى قطرة من الزيت قد تعلق بطرفها , وبذلك يتم تنظيفها ذاتياً .

ومن ثم فإنه يجب تسخين شمعة الشرر حتى تصل إلى درجة الحرارة التى تعرف بدرجة حرارة التنظيف الذاتى .

وبالتالى يصبح نطاق درجات حرارة شمعة الشرر محدوداً بدرجة حرارة الإشعالات الموضوعية الوهجية التى تقدر بحوالى 880 م , ودرجة حرارة التنظيف الذاتى التى تقدر بحوالى 500 م .

وإذا نقصت درجة الحرارة عن 500 م خلال فترات التشغيل المتواصل , فقد تترسب قطرات الزيت على أجزاء شمعة الشرر وتسقط فى فراغ الإحتراق – وخاصة عند طرف العازل – لتمنع إنبعاث ( قفزة ) الشرارة , أو لتكون تدريجياً طبقة موصلة .

وإذا حدث هذا العيب فى إحدى شمعات الشرر فإن التيار الكهربائى يواصل سريانه حينئذ عن طريق أضعف مقاومة (يعرف مساره فى هذه الحالة باسم مسار التسرب السطحى) ماراً فى الطبقة الموصلة بدلاً من القفز بين القطبين , ومن ثم تفشل شمعة الشرر فى إحداث الشرارة المطلوبة .

وينبغى بذل مزيداً من العناية لإزالة رواسب الزيت الكربونية وطبقات الناج (الهباب) المتراكمة داخل شمعة الشرر وعند طرف العازل . وشمعات الشرر التى يعيبها وجود الزيت يمكن تنظيفها بالبنزين , على ان يتم فتحها جيداً بتيار هوائى قبل إعادة تركيبها . ويحذر إستعمال فرش السلك النحاسى , او أى أجزاء مصنوعة من المعادن الرخوة (الطرية) لتنظيف طرف العازل , نظراً لما يسببه إستعمالها من ترك جزيئات معدنية عليه تؤدى إلى إفساد عمل شمعة الشرر .

ويتراوح عمر استخدام شمعة الشرر عادة من 10000 كم وبين 15000كم . وفى هذه الأثناء يجب مراجعة فتحاتها (ثغراتها ) بصفة دورية . وفى حالة الإشعال ببطارية تكون الفتحة من 0.6 – 0.8 مم . وإذا زادت الفتحة على ذلك فيجب تصحيحها عن طريق الحنى .

ويجب ضبط الفتحة بين القطبين وفقاً للمواصفات المحددة باستخدام مطرقة خفيفة (شاكوش) . ومن المهم مراجعة الفتحة بالمجس (الفلر) .



ويدل مظهر شمعات الشرر فى حالات كثيرة على حالة المحرك (ما إذا كان يعمل بشكل صحيح أم لا) . فبعد التشغيل لفترة طويلة ينبغى أن يكون طرف العازل بنياً بلون الصدأ , وألا يكون مغطى برواسب ناتجة من الإحتراق .

ويجب أن يظهر القطبان باللون الرمادى , على ألا يحمل الغلاف المعدنى لشمعة الشرر إلا أقل قدر ممكن من الرواسب الكربونية . وإذا ألتحمت الرواسب بطرف العازل فتغير لونة من البنى الرمادى إلى الأزرق الذى يميل إلى لون الصلب . فإن ذلك يدل على زيادة سخونة شمعات الشرر . وفى هذه الحالة تتسبب أقطابها فى تكوين القشور بكميات كبير .

وغالباً ما يرجع السبب فى زيادة سخونة شمعات الشرر إلى عدم إحكام تركيبها فى مقعدها برأس الأسطوانات , أو إفتقار خليط الوقود والهواء , أو تقديم الإشعال أكثر من اللازم .

وإذا غطت العازل والغلاف والقطبان طبقة رقيقة سوداء – لامعة ومبتلة – من الزيت , ففى هذه الحالة يرجع عطل شمعة الشرر إلى وجود الزيت .

وقد أمكن حصر معظم الأسباب التى تؤدى إلى تعطيل عمل شمعة الشرر فى زيادة سخونتها على الحد المقرر , أو عدم كفاية إحكام فراغ الإحتراق نتيجة لتلف حلقات الكباس (الشنابر) أو حلقات كسح الزيت .

وعلاوة على ذلك فقد تؤدى الأسطوانات غير صحيحة الأستدارة , والصمامات المتآكلة إلى إفساد عمل شمعة الشرر نتيجة لتسرب الزيت . وتترسب أحياناً كميات كبيرة من الجزيئات الكربونية – المتكونة فى أثناء عملية الإحتراق – على طرف العازل والقطبين فى شكل طبقة جافة, وفى هذه الحالة تكتسى شمعة الشرر بالسناج (الهباب) . وينتج ذلك عن بقائها باردة بحيث لا تتمكن من فى حرق الجزيئات الكربونية فى أثناء عملية الإحتراق . وقد يكون حد سخونة شمعات الشرر فى معظم الحالت مرتفعاً .

وإلى جانب ذلك فقد يتسبب فى تكسية شمعة الشرر بالسناج فيضان المغذى بالوقود نتيجة لوجود عيب بمغذى بدء الحركة . أو عدم إنضباط خلوص غماز الصمام .

ويدل تكون الخرزات (الحبيبات) على أجزاء شمعة الشرر المختلفة – وخاصة القطبين – على شدة سخون الشمعة فى أثناء التشغيل . وفى هذه الحالة ينبغى استخدام شمعات شرر ذات مقنن (حد) سخونة عال . ومن المهم الإلتزام بالمقننات المحددة فى كتيب تعليمات التشغيل .

وبعد التشغيل لفترات طويلة - مع بقاء أداء المحرك جيداً فى أثنائها – يصبح العازل بنى اللون , ولا يتخلف عليه نواتج إحتراق , فى حين يظهر القطبان بلون رمادى فضى .