| Le candele
In un motore a ciclo Otto le candele sono indispensabili per innescare la scintilla e per garantire un buon avvio della combustione a tutti i regimi di funzionamento. Dal punto di vista elettrico le candele sono abbastanza semplici, essendo costituite da un isolatore ceramico attraversato da un elettrodo metallico. La situazione è invece più complessa dal punto di vista termico; infatti, in qualsiasi condizione di funzionamento, in nessun punto della candela, la temperatura deve essere superiore a circa 900°C, per non provocare l’autoaccensione, né inferiore a 400 °C, perché sugli elettrodi non si depositino residui carboniosi.
Ciascun motore, indipendentemente dal regime di rotazione, produrrà quantità diverse di calore durante la combustione e la candela utilizzata dovrà smaltirlo in diverse quantità a seconda del tipo di motore sul quale è montata, in modo da mantenete la sua temperatura entro l’intervallo 400-900 °C.
Quindi, forzata mente, ogni motore dovrà montare una candela appropriata, con una maggiore o minore attitudine a disperdere il calore, a seconda della sua potenza e di altre caratteristiche costruttive. La capacità di disperdere il calore si definisce grado termico della candela:
-una candela si dice calda se ha scarsa attitudine a disperdere calore e sarà quindi idonea per motori di bassa potenza
-una candela si dice fredda se ha buona attitudine a disperdere calore e sarà quindi idonea per motori di alta potenza
Fattori principali che influenzano il grado termico
Il grado termico di una candela è determinato dai seguenti fattori:
1. superficie e/o lunghezza del naso dell’isolatore
2. conduttività termica del materiale dell’isolatore
3. conformazione e materiale dell’elettrodo centrale
4. posizione relativa tra estremità del naso dell’isolatore e corpo metallico
ogni casa produttrice di candele ne classifica il diverso grado termico con apposite sigle. Esistono decine di gradi termici differenti così come esistono centinaia, se non migliaia, di tipi diversi di candele classificabili in base ad altre caratteristiche come la forma e i materiali usati per gli elettrodi, la forma della sede, la presenza o meno di resistenze interne ecc.
Tipi di candele
La varietà dei motori moderni è grandissima sia per quanto riguarda la cilindrata, la potenza sviluppata e le soluzioni costruttive.
Questa grande varietà ha obbligato le case produttrici a sviluppare un gran numero di tipi diversi di candele dotate di gran elasticità termica e durata. Tra l’altro, i motori catalizzati richiedono in genere candele che non contengano metalli i cui vapori, o residui, dispersi nei gas di scarico, possano col tempo ridurre l’efficienza dei catalizzatori bloccandone la funzione.
Candela con elettrodo a tetto (di tipo standard)
Questa soluzione è largamente usata perché adatta a motori di caratteristiche medie e consente una facile regolazione del gap (la distanza fra gli elettrodi) e un’usura dell’elettrodo centrale meglio distribuita. Questa forma di elettrodo non si adatta a motori piuttosto spinti perché la scintilla risulta non sufficientemente esposta, per cui l’accensione viene ostacolata e la propagazione di fiamma risulta meno immediata.
A parità di gap e di altre condizioni, la tensione minima richiesta perché la scintilla possa scoccare varia linearmente col diametro dell’elettrodo centrale.
Poiché molti motori utilizzano l’accensione di tipo DIS, è interessante rilevare come nelle candele di questo motore la tensione di innesco diminuisca invertendo la normale polarità degli elettrodi; questo fenomeno è spiegabile col fatto che, essendo l’elettrodo centrale a temperatura superiore rispetto a quello di massa, si crea l’effetto diodo a vuoto quando quest’ultimo elettrodo diviene catodo. Nelle candele con più elettrodi di massa, invece, la differenza di tensione di innesco con polarità invertita degli elettrodi è minima.
Candela a scarica in aria e semisuperficiale
La scintilla può scoccare in aria o sull’isolatore. Su quest’ultimo scocca soppratutto quando vi sono depositi: la scintilla li brucia e riduce la progressiva perdita di isolamento.
Candela a scarica semisuperficiale
L’alto valore del gap delle candele a scarica semisuperficiale migliora la capacità di accendere ed è meno sensibile all’incremento del valore di tensione necessaria alla scintilla derivante dall’aumento dello stesso gap per usura. La scintilla semisuperficiale, inoltre, brucia i depositi carboniosi man mano che si producono e riduce la progressiva perdita di isolamento.
Candele con elettrodi al platino-iridio
Gli elettrodi, essendo in lega platino-iridio, possono essere più sottili di quelli normali.
Migliorano perciò le possibilità di turbolenza della miscela intorno al gap di scarica e l’accensione viene così facilitata, specie nei cambiamenti di regimi (ripresa).
Inoltre la riduzione d’ingombro dell’elettrodo permette alla fiamma di investire meglio il piede dell’isolatore, con conseguente auto eliminazione dei residui della combustione.
Candele con elettrodi con doppio riporto di platino
Queste candele sono state progettate per offrire la maggiore durata possibile. L’applicazione di due inserti in platino agli elettrodi ove scocca la scintilla riduce sensibilmente la velocità d’usura
Candele per motori da competizione
I motori da competizione hanno rapporti di compressione molto elevati e alte velocità di rotazione e necessitano per questo di candele che resistano a surriscaldamenti e sollecitazioni meccaniche intense.
Gli elettrodi di alcune candele da competizione sono in lega speciale che ne garantisce l’affidabilità.
Candele con sede conica
Su motori americani, e successivamente anche europei, si è andato diffondendo l’uso di candele con sede conica. La tenuta, anziché essere realizzata attraverso lo schiacciamento di una guarnizione esterna, viene ottenuta tramite una sede conica prevista nel motore, senza interposizione di altri materiali.
Nelle candele a tenuta conica, a differenza dei tipi a guarnizione, l’esagono può avere dimensioni inferiori.
Aspetti di candele che hanno funzionato correttamente
L’aspetto della estremità della candela è un indice delle condizioni di funzionamento del motore. Se il colore del naso dell’isolatore è marroncino o grigio chiaro, le condizioni operative possono essere giudicate buone e la candela funziona correttamente.
L’accumulo di depositi sull’estremità della candela è causato dai trafilamenti di olio, dal cattivo funzionamento del motore e dal piombo (ora non più presente nella benzina).
Dopo un surriscaldamento, l’estremità del naso dell’isolatore appare fusa e spugnosa e risultano fusi anche i depositi che si erano accumulati in precedenza.
Le rotture della ceramica sono di solito dovute al troppo rapido riscaldamento o raffreddamento.
La fusione degli elettrodi è dovuta al surriscaldamento. Per lo più la superficie dell’elettrodo di massa risulta piuttosto granulosa e opaca. Il punto di fusione della lega di nichel è tra 1200 e 1300 °C.
Le candele che vengono tolte dal motore spesso mostrano una zona macchiata di colore bruno attorno all’isolatore in corrispondenza della bordatura superiore che può far pensare a un trafilamento di gas. Questa macchiatura è chiamata alone da effetto corona ed è causata dal fatto che le particelle di olio, disperse nell’aria attorno all’isolatore, vengono interessate dall’effetto corona, si caricano elettrostaticamente, si depositano e aderiscono alla superficie dell’isolatore. La lacca prodotta dall’effetto corona non influenza la funzionalità della scintilla, finchè si mantiene un isolamento sufficiente. In generale, tuttavia, ogni tipo di vapore presente attorno all’isolatore, può provocare la scintilla esterna.
Edited by dmpmotors - 14/4/2010, 19:26
|
