Candela di accensione

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Classica candela d'accensione

Nei motori ad accensione comandata (a ciclo Otto) la candela d'accensione è il dispositivo elettrico inserito nella testa di ognuno dei cilindri atto a generare una scintilla che avvii la combustione della carica fresca. Nei motori ad accensione spontanea la combustione è invece avviata da una compressione, e le cosiddette candelette hanno il solo scopo di riscaldare il combustibile in una precamera durante gli avviamenti a freddo.

Storia[modifica | modifica sorgente]

I primi brevetti riguardanti un sistema di sincronizzazione di accensione risalgono al 1898 a nome di Nikola Tesla (USA), Richard Simms (Gran Bretagna) e Robert Bosch (Germania), ma l'invenzione viene attribuita anche a Carl Benz (Germania). Serve a generare una scintilla che avvii la combustione della carica fresca.

Funzionamento[modifica | modifica sorgente]

Alla candela viene applicata una tensione di migliaia di volt generata dalla bobina: la differenza di tensione fra i due elettrodi è crescente fino a superare la capacità isolante della miscela di aria e benzina, che al ridursi della resistenza dielettrica incomincia a ionizzarsi. Un gas ionizzato diviene conduttore, generando una breve ma intensissima scarica di elettroni con un meccanismo analogo a quello dei fulmini: la scintilla, che induce un riscaldamento locale della carica fresca fino a temperature che vanno dai 700 ai 1000 °C (a seconda della bontà della candela).

Le candele possono essere utilizzate anche in altri campi, come i forni e le fornaci, nei quali la miscela combustibile può dover essere innescata. In questo caso, vengono detti "candele" gli innescatori a fiamma.

Parti della candela[modifica | modifica sorgente]

La candela si può schematizzare in varie parti. Dall'alto della foto:

Terminale[modifica | modifica sorgente]

La parte superiore della candela ha un terminale, che viene connesso alla pipetta (componente dell'impianto d'accensione). La costruzione del terminale varia in funzione dell'impiego della candela stessa e generalmente ogni candela ha il terminale dotato di un adattatore che si svita, in modo da permettere l'adattamento del terminale a più tipi di pipetta.

Questo terminale fa parte di un estremo dell'anima metallica della candela, dove all'altro capo si trova l'elettrodo centrale.

Corpo ceramico[modifica | modifica sorgente]

2 candele d'accensione a confronto, una consumata regolarmente e l'altra con l'isolante ceramico rotto

Percorre per tutta la lunghezza la candela, tale corpo viene classificato in varie parti:

  • Corpo, costituisce la parte superiore del corpo, realizzato in ceramica a base di ossido di alluminio, presenta il tipico aspetto dotato di risalti circonferenziali smussati.
    • Coste, esse hanno la funzione di incrementare il potere isolante e di impedire che una scarica elettrica si instauri tra il terminale e l'involucro metallico muovendosi parallelamente alla superficie del corpo isolante. Infatti, i risalti allungano il percorso che la scarica dovrebbe seguire e lo rendono tortuoso, in modo da incrementare la resistenza incontrata.
  • Isolatore, costituisce la parte inferiore del corpo ceramico, giunge fino alla base dell'elettrodo centrale ed è quindi all'interno della camera di combustione, per questo deve resistere fino a 1500 °C e 60.000 V, le sue misure sono importanti per determinare il grado termico della candela.

Corpo metallico[modifica | modifica sorgente]

Costituisce la parte della candela che permette l'avvitamento sulla testata del motore e il collegamento di un elettrodo a massa, in modo da poter generare la scintilla e supportare il corpo ceramico che ingloba l'altro elettrodo, esso è costituito anche da:

Esagono[modifica | modifica sorgente]

Costituisce la parte che garantisce l'applicazione della chiave per avvitare la candela e permettere il serraggio della stessa, le misure più comuni sono 21, 18 e 16.

Filettatura[modifica | modifica sorgente]

È la parte del corpo metallico, che viene avvitata all'interno della testata, questa può essere cilindrica o conica e di diverse lunghezze e passo filettatura.[1]

Guarnizione[modifica | modifica sorgente]

Tale guarnizione è un elemento deformabile, situata tra il corpo metallico e la filettatura dello stesso, evita il trafilamento verso l'esterno dei gas dalla camera di combustione evitando così perdite di pressione.

Elettrodi[modifica | modifica sorgente]

Gli elettrodi sono due:

  • Elettrodo centrale (polo negativo, da cui scorrono/fuggono gli elettroni) che sbuca dall'isolatore e da dove parte la scintilla elettrica. Con maggiori diametro e lunghezza viene garantita una maggiore durata; restringendo questi valori si ha una maggiore affidabilità nello scoccare della scintilla a svantaggio della durata del pezzo. I motori da competizione utilizzano generalmente candele con elettrodi molto sottili realizzati in leghe speciali.
  • Elettrodo di massa, viene saldato o ricavato dal corpo metallico; regolando la sua apertura o chiusura è possibile decidere la distanza dall'altro elettrodo.

Distanza degli elettrodi[modifica | modifica sorgente]

La distanza degli elettrodi è un parametro di settaggio della candela, l'unico che può essere modificato, questo valore deve essere piuttosto preciso, dato che modificandolo si possono avere comportamenti anche molto differenti, per questo bisogna utilizzare uno spessimetro e verificare che la distanza degli elettrodi sia quella prescritta dal costruttore del motore.

Condizioni di gap (distanza elettrodi):

  • Gap troppo stretto: la scintilla potrebbe essere troppo piccola per incendiare la miscela carburante e consuma/surriscalda in modo eccessivo gli elettrodi.
  • Gap stretto: scintilla sempre presente.
  • Gap ampio: la scintilla è più forte, garantendo una migliore combustione.
  • Gap troppo ampio: difficoltà nello scoccare della scintilla, porta a riduzioni della potenza, soprattutto ad alti regimi, portando a un mancato raggiungimento del regime massimo.

Il costruttore del motore fornisce un range del gap, al cui interno la candela riesce a funzionare a dovere, il dato più importante per la determinazione di questo parametro è l'energia di scarica del sistema d'accensione, dove maggiore sarà tale energia di scarica e maggiore potrà essere la distanza tra gli elettrodi, in modo da poter velocizzare la combustione dato che così si avrà un arco elettrico più grande e di conseguenza una maggiore quantità di miscela incendiata all'istante dell'accensione, avendo come risultato una combustione più rapida, che permette di poter ridurre l'anticipo d'accensione e migliorare il rendimento termico.
Generalmente i meccanici installano candele nuove con la distanza (gap) al valore minimo, in modo che con l'usura e la formazione di depositi non perdano subito la loro funzione, ma anzi in un primo momento la migliorino leggermente, così da permettere intervalli fra gli interventi di manutenzione più lunghi, sebbene i principali produttori forniscano le candele già predisposte con una distanza degli elettrodi ottimale per il motore su cui andranno installate.

Materiale elettrodo centrale[modifica | modifica sorgente]

Il materiale degli elettrodi è molto importante, perché determina le caratteristiche della candela, infatti maggiore sarà la temperatura a cui questo può essere sottoposto, così come la resistenza alla corrosione, in modo da adoperare un diametro minore e più si avrà una candela per uso sportivo, la quale riesce a entrare rapidamente in temperatura, fornire una scintilla più costante e resistere alle elevate temperature che generalmente si generano in questi motori e a cui si tengono queste candele, in modo che rimangano più pulite possibili, in modo da non perdere qualità nella scarica.

Leghe più utilizzate:

  • Acciaio/Nichel, viene utilizzato fin dagli albori e tuttora utilizzato sulla maggior parte degli equipaggiamenti base, per via della sua economicità, principalmente con diametri standard (2,5mm) ma può essere presente anche su alcune candele per uso sportivo con diametro pari o inferiori al millimetro.
  • Platino, lega usata unicamente su candele per uso sportivo con elettrodo centrale sottile, permette di sopportare meglio le alte temperature e resiste in modo migliore all'usura.
  • Iridio o più comunemente noto con il nome latino iridium, sta soppiantando le vecchie candele al platino.

Diametro elettrodo centrale[modifica | modifica sorgente]

Candele d'accensione, con elettrodo centrale sottile

L'elettrodo centrale può essere creato con diversi diametri a seconda del tipo di candela

  • Standard il diametro si attesta a 2,5 mm, permette un'elevata vita della candela.
  • Racing il diametro è pari o inferiore al millimetro, fino ad arrivare a soli 0,4 mm, queste candele permettono una scintilla più vigorosa e costante, ma hanno anche una vita più breve a parità di materiale con la candela standard.

Forme dell'elettrodo di massa[modifica | modifica sorgente]

L'elettrodo di massa può essere di diverso tipo:

  • Standard, è costituito da un linguetta relativamente spessa che permette una facile regolazione della distanza elettrodi
  • V, è del tutto simile alle standard, ma ha la parte terminale a V
  • Sottile, utilizzate su alcune candele racing, dove l'elettrodo è costituito da una semplice barretta dritta e sottile
  • Periferico, utilizzate su alcune candele racing, l'elettrodo si trova tutto attorno all'elettrodo centrale e crea una scintilla a effetto di campo, ma per poter utilizzare al meglio tale candela si richiede un'elevata energia di scarica

Variazioni sul modello di base[modifica | modifica sorgente]

Candele d'accensione, con diversi elettrodi di massa

Nel corso degli anni le modifiche progettuali e costruttive sulle candele sono state indirizzate ad ottenere una migliore ignizione o una maggiore durata (o entrambe):

  • Multielettrodo, l'uso di due, tre, o quattro elettrodi di terra equamente distanziati fra di loro e posti intorno ad un elettrodo centrale
  • Candela a scarica semisuperficiale, la scintilla elettrica che si genera tra i due elettrodi scorre sulla superficie del rivestimento ceramico dell'elettrodo centrale, garantendo una maggiore pulizia dello stesso.
  • Schermatura della candela, accorgimento che permette l'annullamento quasi totale delle interferenze generate da apparecchiature elettriche, tra cui i cavi dell'alta tensione. Tali candele tuttavia richiedono che anche l'intero impianto d'accensione (o di alimentazione, se integrati) sia schermato, perché altrimenti non si avrà alcun beneficio.
  • Resistenza per radiofrequenze, si utilizza una resistenza che assorbe i disturbi elettromagnetici, che sono causa dei disturbi di radiofrequenza
  • Elettrodo resistivo: l'elettrodo centrale è munito di una resistenza collegata in serie, che permette l'aumento della vita della candela, dato che si riducono l'intensità dell'arco elettrico e i disturbi radio prodotti da eventuali apparecchiature elettroniche.

Grado termico[modifica | modifica sorgente]

Il grado termico della candela dipende prevalentemente dalle qualità, quantità e conformazione del materiale isolante, generalmente porcellana, che ricopre l'elettrodo centrale.

La graduazione termica

In funzione del suo grado termico, una candela si dice "calda" se ha bassa attitudine a disperdere calore, ed è idonea per motori di bassa potenza. Si dice, invece, "fredda" se ha buona attitudine a disperdere calore ed è idonea per motori di elevata potenza.

La giusta capacità di dissipazione del calore è molto importante perché il surriscaldamento porterebbe a un decadimento delle prestazioni, fino ad arrivare a fenomeni di grippaggio o di autoaccensione in grado di danneggiare il cielo del pistone. Si tende ad avere inoltre un marcato effetto dieseling.

Tabella di conversione
delle Scale Bosch
[2][3]
Valori 1924 Valori NGK Valori 1970
150 4 8
175 5 7
200 5 6
225 6 5
240 7 4
260 8 3
275 9/10 3
1001 101

Viceversa, temperature troppo basse comporterebbero un più difficile avviamento a motore freddo e formazioni di depositi sugli elettrodi, suscettibili di creare un ponte e impedire la scintilla.

Il grado termico è identificabile dal valore numerico del codice riportato sulla candela. I costruttori per definire la capacità dissipante usano scale differenti che, generalmente, all'aumentare del valore, indicano il maggior potere dissipante della candela: quindi, un valore basso indica una candela "calda", mentre un valore alto indica una candela "fredda".

La prima indicazione tecnica per individuare il grado termico delle candele è stata "Scala Bosch", messa a punto da Robert Bosch nel 1924, che da quell'anno ha caratterizzato la produzione dell'azienda tedesca.

La "Scala Bosch" del 1924 venne formata contando il numero di secondi necessari al raggiungimento del massimo grado termico sopportabile, dei vari tipi di candela prodotti.
Nel 1970, la scala primigenia fu convertita a una numerazione più semplice, ma in questo caso ha un valore inversamente proporzionale.

Dimensioni[modifica | modifica sorgente]

Tre esempi differenti

Le candele non sono tutte uguali, possono variare per:

  • Diametro: nei quattro tempi più performanti e con valvole a fungo molto larghe, si utilizzano candele di diametro ridotto, mentre in quasi tutte le altre condizioni si utilizzano candele con diametro largo, ovviamente oltre a variare la filettatura si variano le misure dell'esagono utilizzato per l'avvitamento.[1]
  • Lunghezza filettatura: le candele hanno varie misure per la lunghezza del filetto, generalmente le filettature lunghe vengono utilizzate sui mezzi più grandi, mentre per le apparecchiature più piccole come le motoseghe o i ciclomotori più semplici come il Piaggio Ciao si utilizzano candele con filettatura corta.[1]
  • Tipo di sede: la sede per la candela può essere cilindrica o conica.[1]
  • Lunghezza corpo ceramico: in alcuni modelli la lunghezza del corpo ceramico è più corta rispetto al normale, questo formato si chiama compatto e viene utilizzato su piccole apparecchiature come tosaerba, motoseghe, ecc.

Lettura della candela[modifica | modifica sorgente]

Tramite la visualizzazione della candela dopo un determinato periodo d'utilizzo è possibile comprendere come il motore lavora e se la candela installata è o meno quella corretta:[4][5][6]

Immagine Descrizione Possibili cause e rimedi
Zündkerze rehbraun.jpg Candela color nocciola Il motore funziona perfettamente, non è necessaria alcuna correzione
Zündkerze abgebrannt.jpg Candela corrosa e fusa Detonazione, controllare sia il combustibile e la candela, che siano adatti al motore
Zündkerze zu heiß.jpg Candela surriscaldata Controllare la carburazione (povera di benzina), il grado termico della candela
Zündkerze überbrückt.jpg Candela ricoperta di fuliggine nera e in alcuni casi è umida Miscela fresca troppo ricca di carburante o candela troppo fredda, controllare il grado termico della candela, la carburazione, controllare il corretto uso dello starter
Zündkerze verölt.jpg Deposito d'olio sulla candela Per i motori a due tempi, bisogna regolare il rapporto miscela olio-benzina
Per i motori a quattro tempi bisogna verificare la tenuta dei raschiaolio, il livello dell'olio e la pompa dell'olio
Zündkerze explodiert.jpg Sbalzo termico della candela verificare il tipo di candela, il grado termico, la sua qualità e l'installazione corretta
Zündkerze glasiert.jpg La candela si smalta Controllare la qualità della candela, il grado termico e le impostazioni del motore
Zündkerze verkohlt.jpg Elettrodo centrale consumato ai bordi, mentre l'elettrodo laterale è surriscaldato e squamoso Preaccensione del combustibile, controllare il grado termico della candela e il combustibile
Zündkerze verschlissen.jpg Elettrodo corroso Controllare il carburante e l'anticipo d'accensione
elettrodo centrale fuso Sovraccarico termico, controllare il grado termico della candela e l'anticipo d'accensione
elettrodi fusi Sovraccarico termico, controllare l'anticipo d'accensione
Zündkerze verkrustet.jpg Depositi sulla candela Motori a quattro tempi: Controllare il gioco tra pistone e cilindro e le varie tenute per il contenimento dell'olio motore
Motore a due tempi: ridotta tenuta dei paraoli, con infiltrazioni d'olio dal cambio
Verificare anche la qualità della benzina
Zündkerze mechanisch zerstört.jpg Candela danneggiata meccanicamente Controllare i danni al motore, il pistone sbatte contro la candela

Produttori[modifica | modifica sorgente]

I principali produttori di candele d'accensione sono (o sono stati):

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b c d Classificazione delle candele per diametro ed elettrodi, ottobre 2009. URL consultato il 12 agosto 2013.
  2. ^ Tabella di conversione grado termico candele
  3. ^ Scala termica vecchia e nuova[1][2]
  4. ^ Lettura della candela
  5. ^ NGK: Danni riscontrabili
  6. ^ BERU: Guida alla diagnosi per candele di accensione

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Facchinelli F.L. "Elaboriamo il 2 tempi - teoria e pratica per l'elaborazione dei motori a due tempi", editrice "Motor Books Tech"

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

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