وایر شمع (spark plug wires) چیست؟

وایر شمع (spark plug wires) چیست؟

وایر شمع یا spark plug wires: می دانیم که ماده سیلیکون دارای خواص بسیاری از جمله مقاومت در مقابل حرارت، اشعه،شعله، مواد سوختنی، مواد روغنی و… می باشد. این روزها استفاده از عایق سیلیکونی در صنعت سیم و کابل برای بهره مندی از آن ها در شرایطی که تاکنون محدودیت محسوب می شد بسیار فراوان شده و سبب افزایش طول عمر سیم کشی و کابل کشی در فضای گرم و و روغنی گردیده است.

یکی از این فضاها که در این متن به آن میپردازیم داخل موتور خودروهایی است که روزانه هزاران مدل از آن ها در دنیا تولید میشود. تمام خودروهای سوختی (بنزینی و گازوئیلی) جهت تکمیل فرایند احتراق در موتورهایشان از شمع یا اسپارک پلاگ بهره میبرند.

کار این شمع ها  و وایر شمع (spark plug wires)  ایجاد جرقه یا انتقال آن در محفظه احتراق موتور است.

مواردی که تاکنون بیان شد در محدوده دانش مهندسان مکانیک و علم خودروسازی بود اما سراغ انتقال جریان از باطری ماشین تا شمع موتور و ایجاد جرقه ناشی از قطع و وصل جریان را میتوان در حوزه ی انتقال و توزیع برق گرفت.

با در نظر گرفتن فضای گرم، روغنی، سوختی و غبار آلود در موتور ماشین استفاده از روکش نسوز و مقاوم سیلیکونی با توجه به خواص اشاره شده در سیم شمع (وایرشمع-spark plug wires) اجتناب ناپذیر می باشد.

پیش تر برای چنین کاربردهایی از وایر های دو روکش فایبرگلاس (سیم نسوز-سیم دو روکش) با عایق تفلون یا XLPE استفاده می شد اما رفته رفته این عایق های گران قیمت و البته آسیب پذیر جای خود را به عایق های سیلیکونی دادند تا جایی که کلاهک و سرسیم این وایرها که برای اتصال سیم شمع به شمع خودرو از همین جنس یعنی سیلیکون استفاده می شود.

وایر شمع یا spark plug wires که در اصطلاح بازاری به کابل های وایر شمع شهرت دارند همگی از یک ساختار واحد و مشترک بهره میگیرند.
در ادامه مقاله به جای عبارت سیم شمع از اصطلاح معروف آن یعنی کابل وایر شمع استفاده میکنیم.

پیچیدگی کابل وایر شمع که تولید آن را به مراتب سخت تر از سایر کابل ها نموده است از حیث چندلایه بودن آن است. این محصول از 6 لایه مجزا جهت انتقال هرچه بهتر جریان DC از باطری به شمع موتور تشکیل شده است در ادامه به تشریح هر یک از این اجزاء میپردازیم :

1. لایه اول: فایبرگلاس
2. لایه دوم: هسته فریت fritecoil
3. لایه سوم: سیم پیچ کرومیت chromite coil
4. لایه چهارم: عایق سیلیکونی silicone insulation
5. لایه پنجم: شیلد فایبر گلاس fiberglass shield
6. لایه ششم: روکش سیلیکونی silicone jacket

ساختار وایرشمع چگونه است؟

لایه اول فایبرگلاس

 همانطور که در تصویر مشاهده میکنید لایه اول ،دوم وسوم بعنوان مغزی کابل محسوب میشوند که برای اولین لایه از الیاف فایبر گلاس استفاده می شود تا از آن بعنوان هسته سیم پیچی که در لایه سوم به تشریح آن خواهیم پرداخت بهره جویند این لایه در افزایش مقاومت مکانیکی سیم پیچ بسیار موثر است.

لایه دوم هسته فریت fritecoil

لایه دوم از جنس فریت هست که برای حذف نویز منتشر شده از کابل و یکنواخت سازی میدان برروی الیاف فایبرگلاس کشیده می شود تا باهم هسته ی کویل کرومیت لایه سوم را تشکیل دهند.

لایه سوم  سیم پیچ  chromite coil

 بخش مهمی از پیچیدگی این سیم در ساختار لایه سوم می باشد در این لایه سیم پیچی با آلیاژ (الومینیوم ،کروم) ocr25a15 به دور هسته فایبرگلاس و فریت پیچیده شده است لزوم استفاده از این سیم پیچ در این لایه که تنها قسمت هادی این سیم است نیاز به حضور ولتاژ بالا بوده است.

یک کابل برای ایجاد جرقه در انتهای مسیر خود نیاز به ولتاژ بالا دارد که این ولتاژ بالا  از دو راه قابل دستیابی است یا باید از در ابتدای مسیر یک منبع بزرگ را به آن متصل کنیم تا در خروجی یا انتهای مسیر سیم  (وایر شمع – spark plug wires) با در نظر گرفتن افت ولتاژ مسیر ولتاژ زیادی که بتوان توسط آن به جرقه دست پیدا کرد را دریافت کنیم (تکنولوژی سیم های جرقه-Ignition Wire)، یا اگر در ورودی کابل منبع با ولتاژ بالا داریم فرایند افزایش ولتاژ در داخل سیم صورت پذیرد تا بتوانیم در انتهای مسیر ولتاژی با ابعادی بسیار بزرگ را ببینیم و جرقه را حاصل کنیم.

حال اینکه میدانیم در ماشین منبع بزرگ (high voltage) وجود ندارد لذا روش دوم را پی میگیریم در حین انتقال جریان میبایست ولتاژ 12v باطری خود را با فرایندی که در کابل وایر شمع صورت میگیرد به یک ولتاژ درابعاد kv تبدیل کرد تا بتوانیم در انتهای سیم شاهد جرقه باشیم.

پیچیده شدن سیم پیچ هادی به دور یک هسته که قابلیت انتشار فلوی  مغناطیسی را به خوبی داشته باشد را سلف می نامیم و خواص این سیم پیچ که از خود بروز میدهد را خواصی که سلفی تعریف میکنیم. در تعریف خواص سلفی به فرمول زیر بر میخوریم:

آنچه که از رابطه بالا درمی یابیم این است که ولتاژ درون یک سلف بسیار بستگی به مشتق جریان یا به عبارت دیگر تغییرات جریان نسبت به زمان دارد که با ضرب این مقدار اندوکتانی سلف میتوانیم ولتاژ ایجاد شده در کابل وایر شمع را محاسبه کنیم.

لذا در این صورت با ایجاد تغییرات (قطع و وصل شدن) در ورودی سلف یا همان کابل میتوانیم در خروجی سلف یا انتهای کابل ولتاژی با مقدار بسیار بالا (در حد کیلو ولت )دریافت کنیم که برای ایجاد جرقه نسبت به بار ناهمنام کافی است.

با توجه به توضیحات داده شده اکنون می توان لزوم استفاده از آلیاژ (آلومنیوم –کروم)را دریافت، چرا که این آلیاژ دارای خاصیت مغناطیسی بالایی هست که در دمای 600درجه سانتی گراد این خاصیت به اوج خود می رسد اما در مقابل آن فلز کرومیت که از ترکیب نیکل و کروم تشکیل شده است خواص دقیقا خلاف این را  دارد.

در اصطلاح عمومی ترکیب Cr , Al را “بگیر” و Cr , Ni  را ” نگیر “می نامند که فکر میکنم دلیل استفاده از این اصطلاح قابلیت جذب و حالت آهنربایی است که این آلیاژ ها ناشی از خاصیت مغناطیسی خود بروز میدهند.

لایه چهارم عایق سیلیکونی silicone insulation

 این لایه که نقش جدا کننده و عایق h.v را دارد، از جنس سیلیکون تعبیه شده که علاوه بر دی الکتریک بودن آن از پایداری حرارتی مطلوبی برخوردار است. ضخامت این لایه به دلیل داشتن عملکردی شبیه به عملکرد جرقه از همه لایه ها بیشتر است.

لایه پنجم شیلد فایبر گلاس fiberglass shield

 شیلد فایبرگلاس در این لایه به چشم میخورد که سبب استحکام بسیار بالا و افزایش بی نظیر مقاومت الکتریکی سیم میگردد.

لایه ششم  روکش سیلیکونی silicone jacket

 لایه ششم یا آخرین لایه که سطح بیرونی سیم را تشکیل می دهد به دلیل تمامی خواص سیلیکون که ابتدا از آنها یادشده بود جهت مقاومت در برابر آب، حرارت، روغن، بنزین و…استفاده می شود و روکش اصلی کابل را تشکیل می دهد.

کابل وایر شمع – spark plug wires که به آن Ignition Cables هم میگویند به دلیل پیچیدگی مذکور و نیاز به تکنولوژی بالا در فرایند تولید آن عموما وارداتی بوده و از کشورهای اروپایی تامین می شدند.

---