جدول المحتويات
- مقدمة: لماذا تحتاج سيارات الديزل إلى شمعات تسخين؟
- وظائف شمعات التسخين المتعددة
- دورة عمل شمعات التسخين: قبل وأثناء وبعد التشغيل
- أنواع شمعات التسخين وتطورها
- أعراض تلف شمعات التسخين
- خطوات تشخيص وفحص واستبدال الشمعات
- جدول مقارنة أنواع شمعات التسخين والأعراض الشائعة
- الأسئلة الشائعة حول شمعات التسخين
- المصادر
مقدمة: أهمية شمعات التسخين في محركات الديزل
إذا تساءلت يومًا لماذا تحتاج سيارة الديزل إلى انتظار بضع ثوانٍ بعد تشغيل المفتاح قبل أن تدور المحرك، فالجواب هو شمعات التسخين (Glow Plugs).
على عكس محركات البنزين التي تشتعل بالشرارة، يعتمد محرك الديزل على انضغاط الهواء لرفع حرارته بما يكفي لإشعال الوقود المحقون. في الأجواء الباردة، قد لا يصل الهواء المضغوط إلى درجة الحرارة المطلوبة (حوالي 450°م) بسهولة.
هنا يأتي دور شمعات التسخين، فهي تعمل كـ"قداحة كهربائية" تسخن غرفة الاحتراق مسبقًا، مما يضمن اشتعالًا سلسًا وفوريًا للوقود حتى في أقسى الظروف الباردة. مع التطور التقني، تحولت من مجرد مساعدات للتشغيل البارد إلى مكونات حيوية لتحسين الاحتراق وتقليل الانبعاثات طوال فترة عمل المحرك.
مكونات شمعات التسخين ووظائف كل جزء
- ملف التسخين (Heating Coil)
- ملف التعديل (Regulation Coil أو Self-Regulating 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.
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.
وظائف شمعات التسخين: بدء التشغيل، تحسين الاحتراق، وخفض الانبعاثات
تتعدى وظيفة شمعات التسخين مجرد مساعدة المحرك على الدوران في الصباح البارد وانما من وظائفها ايظا التسهيل وتحسين الاحتراق داخل الاسطوانات وخصوصا في الشتاء وكذلك حماية البيئة اليك الوضائف بالتفصيل:
- تسهيل بدء التشغيل البارد: هي الوظيفة الأساسية، حيث تسخن غرفة الاحتراق لتعويض برودة الهواء المضغوط.
- تحسين الاحتراق بعد التشغيل: بعد بدء عمل المحرك، تستمر العديد من الشمعات الحديثة في العمل لدقائق لضمان احتراق كامل ونظيف، مما يقلل من الدخان الأبيض أو الأزرق والاهتزازات في الدقائق الأولى.
- دعم عمليات إعادة التشغيل السريعة: حتى عندما يكون المحرك دافئًا ولكن ليس ساخنًا تمامًا، قد تعمل الشمعات لفترة قصيرة جدًا لضمان إعادة تشغيل سريعة وسلسة.
- خفض الانبعاثات ودعم أنظمة ما بعد المعالجة: الاحتراق الأفضل يعني انبعاثات أقل من الجسيمات والهيدروكربونات غير المحترقة، مما يساعد أنظمة مثل مرشح الجسيمات (DPF) على العمل بكفاءة.
دورة عمل شمعات التسخين في مراحل التشغيل المختلفة
- مرحلة التسخين الأولي (Pre-glow): عند تحويل المفتاح إلى وضع "التشغيل" (قبل "الحركة")، ترسل وحدة التحكم تيارًا كهربائيًا عاليًا إلى الشمعات. في الأنظمة الحديثة، يمكن أن تصل درجة حرارة طرف الشمعة إلى 1000°م في أقل من 3 ثوانٍ. تبقى لمبة الشمعات مضاءة على لوحة القيادة خلال هذه الفترة.
- مرحلة المحافظة (Main-glow أو After-glow): مباشرة بعد بدء تشغيل المحرك، تستمر الشمعات في العمل لبضع دقائق (قد تصل إلى 3 دقائق أو أكثر) لكن بدرجة حرارة أقل (حوالي 500-700°م). هدفها هنا هو استقرار الاحتراق وتقليل الانبعاثات والاهتزازات حتى يصل المحرك لدرجة حرارته التشغيلية المثلى.
- مرحلة إعادة التسخين (Post-glow): حتى بعد إطفاء المحرك، قد تعمل بعض الأنظمة لدورة قصيرة للغاية لتحضير المحرك لإعادة تشغيل أسهل إذا توقف لفترة قصيرة.
Info!
في بعض السيارات المتطورة، قد يدخل النظام في مرحلة تسخين وسيطة (Inter-glow) أثناء القيادة إذا انخفضت درجة حرارة المحرك بشكل مفاجئ، مثل نزول منحدر طويل، لضمان استمرارية الاحتراق الأمثل.
أنواع شمعات التسخين وتقنيات تطورها الحديثة
شهدت شمعات التسخين تطورًا كبيرًا من حيث المواد والتقنية:
- الشمعات المعدنية (الأنبوبية) ذاتية التنظيم: هي النوع التقليدي. تحتوي على ملفين: ملف تسخين رئيسي وملف تنظيم مصنوع من مادة تزداد مقاومتها مع الحرارة، مما يمنعها من الإفراط في التسخين تلقائيًا. موثوقة ولكنها أبطأ في التسخين.
- الشمعات الخزفية (السيراميك): هي المعيار في معظم السيارات الحديثة. عنصر التسخين مصنوع من نيتريد السيليكون عالي المقاومة. تتميز بسرعة تسخين فائقة (تصل لدرجة الحرارة القصوى في 2-3 ثوانٍ)، ومقاومة عالية جدًا للتآكل، وعمر افتراضي أطول. يمكنها العمل في درجات حرارة أعلى (حتى 1350°م) مما يحسن كفاءة ما بعد الاحتراق.
- شمعات الضغط (Pressure Sensor Glow Plugs - PSG): تمثل ذروة التطور. لا تقوم بالتسخين فحسب، بل تحتوي على حساس ضغط مصغر في طرفها. يقوم هذا الحساس بمراقبة ضغط الاحتراق داخل كل أسطوانة على حدة وإرسال البيانات إلى كمبيوتر السيارة (ECU). هذا يسمح للكمبيوتر بتحسين حقن الوقود وتوقيته بدقة أسطوانة بأسطوانة، واكتشاف أعطال مثل البخاخات (الانجكتر) المسدودة أو المتآكلة.
مقارنة بين أنواع شمعات التسخين أعطالها وأعراض التلف الشائعة
يساعد الجدول التالي في تلخيص الاختلافات الرئيسية بين أنواع شمعات التسخين الشائعة، وفهم أعراض تلفها لتسهيل عملية التشخيص.
| نوع شمعة التسخين | المادة والتصميم | مميزات رئيسية | أعراض التلف الشائعة لهذا النوع |
|---|---|---|---|
| الشمعة المعدنية ذاتية التنظيم | أنبوب معدني، تحتوي على ملف تسخين وملف تنظيم (Bimetal). | موثوقة، رخيصة نسبيًا، تمنع الإفراط في التسخين ذاتيًا. | تسخين بطيء (5-10 ثوانٍ)، صعوبة تشغيل في البرد القارس، عمر افتراضي أقصر من الخزفية. |
| الشمعة الخزفية (السيراميك) | طرف عنصر التسخين مصنوع من نيتريد السيليكون الخزفي. | تسخين فائق السرعة (2-3 ثوانٍ)، مقاومة عالية للتآكل، عمر طويل، درجة حرارة تشغيل أعلى. | قد تكون أكثر حساسية للصدمات الميكانيكية أثناء التركيب، تكلفة أعلى. |
| شمعة الضغط (PSG) | شمعة خزفية متطورة مع حساس ضغط مصغر مدمج في طرفها. | وظيفة مزدوجة (تسخين + استشعار)، تمكن من تحسين أداء المحرك وخفض الانبعاثات بدقة فائقة. | تكلفة عالية جدًا، تشخيص الأعطال يتطلب معدات خاصة، فشل الحساس لا يعني بالضرورة فشل وظيفة التسخين. |
| شمعة تسخين عامة (الأعراض المشتركة) | جميع الأنواع السابقة. | وظيفة أساسية للتشغيل البارد وتحسين الاحتراق. | 1. صعوبة تشغيل المحرك في البرد. 2. اهتزاز ودخان بعد التشغيل. 3. إضاءة لمبة فحص المحرك. 4. زيادة استهلاك الوقود. |
أعراض وأعطال شمعات التسخين وكيفية اكتشافها
عادة لا تتعطل الشمعات الأربع دفعة واحدة. بداية تلف واحدة أو اثنتين ينتج عنه أعراض متدرجة. وبما أن شمعات التسخين في محركات الديزل يتم ربطها التوازي بحيث خربت واحد لا تقطع التغذية عن بقية الشمعات والان سوف اوضح لكم الأعراض وطرق تشخيصها:
- صعوبة تشغيل المحرك في الطقس البارد: العرَض الكلاسيكي والأكثر وضوحًا. المحرك يدور لكنه لا يشتغل، أو يحتاج لدورات طويلة ومتكررة.
- اهتزاز المحرك ودخان كثيف بعد التشغيل: إذا كانت شمعة أو اثنتين معطلة، ستشتغل السيارة لكن الأسطوانات المعطلة لن تحترق وقودها بشكل صحيح في البداية، مما يسبب اهتزازًا واضحًا ودخانًا أبيض أو أزرق (وقود غير محترق) من العادم.
- أداء ضعيف وزيادة استهلاك الوقود بعد التشغيل: حتى بعد اختفاء الاهتزاز، قد يستمر المحرك في العمل بكفاءة منخفضة لعدة دقائق لأن الاحتراق غير مكتمل.
- إضاءة لمبة فحص المحرك (Check Engine): ستكتشف وحدة التحكم عادةً خللاً في دائرة الشمعات وتضيء اللمبة، وغالبًا ما يقترن ذلك بوجود كود عطل مثل P0380 (خلل في دائرة شمعات التسخين) أو أكواد أخرى محددة.
تجاهل شمعات تسخين تالفة لفترة طويلة ليس مجرد إزعاج في التشغيل. الوقود غير المحترق الذي يتسرب إلى نظام العادم يمكن أن يلوث ويسرع من انسداد مرشح الجسيمات (DPF)، مما يؤدي إلى إصلاح باهظ الثمن. كما أن الحمل الإضافي المتكرر على بطارية السيارة وستانتر البدء (المارش) أثناء محاولات التشغيل الفاشلة يقصر من عمرهما.
خطوات تشخيص وفحص واستبدال شمعات التسخين بدقة
- التشخيص الأولي: ابدأ بقراءة أكواد الأعطال باستخدام قارئ OBD2 إذا كانت لمبة "فحص المحرك" مضاءة.
- الفحص الكهربائي (بالملتيميتر):
- افصل القابس الكهربائي للشمعة.
- اضبط الملتيميتر على قياس المقاومة (الأوم).
- قم بقياس المقاومة بين الطرف الكهربائي للشمعة و جسم المحرك (الكتلة).
النتيجة: مقاومة منخفضة جدًا (قريب من 0 أوم) تعني قصرًا داخليًا. مقاومة عالية جدًا أو لانهائية (OL) تعني انقطاعًا داخليًا. القيمة الطبيعية تختلف ولكنها غالبًا بين 0.5 إلى 2 أوم للشمعات الحديثة.
- فحص التيار (بطريقة متقدمة): باستخدام ملاقط التيار (Clamp Meter)، يمكن قياس التيار المسحوب من كل شمعة أثناء عملها. يجب أن يكون التيار متماثلاً تقريبًا في جميع الشمعات (عادة بين 4 إلى 8 أمبير حسب النوع).
- الفك والاستبدال:
- افصل البطارية وانتظر قليلاً.
- انزع القوابس الكهربائية برفق بعد تحرير قفلها.
- استخدم أداة الفك المناسبة والمقاس الدقيق (غالبًا 10 مم عميق) لتجنب تقريب أو كسر الطرف السداسي للشمعة.
- نظف مقعد الشمعة في رأس الأسطوانة بعناية تامة باستخدام هواء مضغوط أو فرشاة ناعمة لإزالة أي أوساخ أو كربون قبل تركيب الجديدة.
- أدخل الشمعة الجديدة يدويًا أولاً لتجنب عبور الخيوط (Cross-threading)، ثم اشده باستخدام مفتاح عزم دوران إلى القيمة المحددة من المصنع (عادة بين 15 إلى 25 نيوتن متر). عدم استخدام العزم الصحيح قد يؤدي إلى تسرب ضغط أو كسر الشمعة.
- اختبار ما بعد الاستبدال: أعد توصيل جميع القوابس والبattery، امسح أكواد الأعطاح، وقم بتشغيل المحرك. لاحظ سهولة التشغيل واستقرار الخمول.
Info!
يمكن أيضًا فحص الجهد الواصل إلى قابس الشمعة أثناء مرحلة التسخين باستخدام الملتيميتر أو لمبة اختبار لمعرفة إذا كانت المشكلة في الشمعة نفسها أم في التوصيلات أو الريلاي (الصمام Relay).
الأسئلة الشائعة حول شمعات التسخين وإجابات الخبراء
كم مرة يجب استبدال شمعات التسخين في سيارتي الديزل؟
لا يوجد عمر ثابت لشمعات التسخين، ولكن يوصى بفحصها كجزء من الصيانة العملية الدورية كل 60,000 إلى 100,000 كم. يجب استبدالها عند ظهور أول علامات للتلف مثل صعوبة تشغيل المحرك في البرد. الشمعات تتآكل تدريجياً مع الاستخدام وفقدان كفاءتها يبدأ قبل توقفها الكامل، لذا الاستبدال الوقائي أفضل من الانتظار حتى الفشل التام.
هل يمكنني قيادة سيارتي الديزل بشمعة تسخين تالفة واحدة؟
يمكن القيادة بشمعة تسخين تالفة واحدة إذا كان الطقس دافئاً والمحرك يعمل، لكن هذا ليس مثالياً للمحرك على المدى الطويل. ستلاحظ اهتزازاً وضعف أداء عند التشغيل، وستزيد الانبعاثات، وقد يتسبب الوقود غير المحترق في تلف مرشح الجسيمات DPF. من الأفضل إصلاح المشكلة في أقرب وقت ممكن لتجنب الأضرار.
ماذا لو لم تنطفئ لمبة شمعات التسخين على لوحة القيادة؟
إذا بقيت لمبة شمعات التسخين مضاءة بعد تشغيل المحرك ولفترة طويلة، فهذا غالباً مؤشر على خلل في النظام وليس مجرد انتهاء فترة التسخين. الأسباب المحتملة تشمل تلف ريلاي الشمعات، أو مشكلة في وحدة التحكم، أو دائرة كهربائية قصيرة. يجب فحص النظام لتجنب استنزاف البطارية أو تلف الشمعات نفسها.
هل يمكن تنظيف شمعات التسخين بدلاً من استبدالها؟
لا يُنصح بتنظيف شمعات التسخين عملياً. يمكن إزالة الكربون العالق خارجيًا، لكن العطل غالباً ما يكون داخلياً بسبب انقطاع أو قصر في الملف. استخدام المواد الكيميائية أو الكشط قد يتلف العنصر الحساس. الفحص الكهربائي يحدد سلامة الشمعة، والاستبدال هو الحل الأكثر موثوقية.
الخاتمة: أهمية صيانة شمعات التسخين لتحسين أداء محركات الديزل
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
