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Candelette
Nozioni di base
Il motore diesel
In linea di massima, le fasi di lavoro di un motore diesel corrispondono a quelle del motore a benzina, ma per l'innesco della miscela di aria e carburante non sono necessarie le candele di accensione.
Motivo: i motori diesel funzionano per autoaccensione. L'aria viene aspirata e sottoposta nei cilindri a una compressione molto piu’ alta che nei motori a benzina: il rapporto di compressione può arrivare fino a 25:1.
Per effetto di questa compressione, l'aria aspirata raggiunge una temperatura compresa tra 700 e 900°C. Se a questo punto viene introdotto il carburante, la combustione si avvia per effetto dell’alta temperatura dell’aria.
Requisiti
Il preriscaldamento
Per un avviamento affidabile anche a temperature esterne molto basse, i motori diesel si affidano al supporto delle candelette.
Motivo: al momento dell'avviamento, i cilindri e il motore sono molto freddi e sottraggono ulteriore calore all'aria, che è già di per sé fredda. Per effetto della sola compressione dell'aria non è più possibile raggiungere la temperatura necessaria per l'autoaccensione.
Qui entra in gioco la candeletta, che è avvitata nella testata motore. Il suo bulbo riscaldante si affaccia nella camera di combustione e, non appena viene applicato il voltaggio di alimentazione si riscalda fino a oltre 1000 °C a seconda del tipo di candeletta. Di conseguenza si riscalda anche l’aria in camera di combustione.
Questo procedimento, che precede l'avviamento vero e proprio del motore, è noto anche come "preriscaldo".
Struttura
Candelette con bulbo metallico e ceramico
Esiste una distinzione di principio tra candelette con bulbo metallico e candelette con bulbo ceramico.
Nella candeletta con bulbo metallico, una spirale di riscaldamento genera il calore necessario all'interno del bulbo. Le candelette con bulbo ceramico, invece, non dispongono di una guaina in metallo: il loro elemento riscaldante è invece avvolto da uno speciale materiale ceramico.
Di regola le candelette con bulbo ceramico si riscaldano più rapidamente e raggiungono temperature più elevate rispetto alle metalliche. Inoltre sono molto compatte: si tratta di caratteristiche molto vantaggiose soprattutto nei motori moderni.
Candeletta con guaina metallica
Vista a 360° di una candeletta con bulbo metallico
La candeletta autoregolante (SRM) è una delle tipologie usate più di frequente.
Spirale di riscaldamento
La spirale di riscaldamento di una candeletta metallica è realizzata in metallo. Non appena viene applicato il voltaggio, la candeletta inizia a riscaldarsi e così riscalda l'ambiente circostante.
Variando il diametro o la lunghezza dei fili utilizzati per la costruzione della spirale di riscaldamento si varia anche il suo comportamento termico e si influisce sulla rapidità di riscaldamento della candeletta.
Spirale di regolazione
La spirale di regolazione è saldata all'elettrodo centrale che conduce la corrente e alla spirale di riscaldamento. All'aumentare della temperatura aumenta anche la resistenza elettrica della spirale di regolazione, che in tal modo riduce il flusso di corrente destinato alla spirale di riscaldamento in maniera inversamente proporzionale alla temperatura.
Corpo metallico
Il corpo metallico di una candeletta costituisce anche il collegamento a massa.
Riempimento isolante
L'interno della punta della candeletta viene riempito con una polvere speciale ultra compattata: si tratta di ossido di magnesio.
L'ossido di magnesio è un materiale elettricamente isolante e ha un'ottima conducibilità termica. Il riempimento isolante svolge due importanti funzioni: protegge le spirali da urti e vibrazioni e garantisce una conduzione ottimale del calore generato.
Elettrodo centrale
L'elettrodo centrale conduce la corrente dal connettore alle spirali.
Connettore
In corrispondenza del connettore viene applicata la tensione della batteria.
Il connettore può essere di due tipi: filettatura con dado di serraggio oppure ad attacco rapido
Bulbo riscaldante
Il bulbo riscaldante di una candeletta con bulbo metallico è realizzata con una lega resistente alle alte temperature. Insieme al riempimento isolante, questo fa sì che le spirali non siano esposte direttamente alla combustione e alle variazioni di pressione che si formano in conseguenza della rapida espansione della miscela.
Filettatura
La filettatura di una candeletta di alta qualità è sempre ottenuta per rullatura e non per tornitura.
La filettatura di una candeletta di alta qualità garantisce il corretto accoppiamento con la testata e ne previene il danneggiamento della filettatura.
Isolatore
L'isolatore garantisce l'isolamento elettrico tra polo positivo e negativo della candeletta e inoltre contribuisce alla tenuta ai liquidi (acqua, oli del motore, ecc.) della stessa.
Candeletta con bulbo ceramico
Vista a 360° di una candeletta con bulbo ceramico
Vista a 360° di una candeletta con bulbo ceramico
Elemento riscaldante
Contrariamente alle candelette con bulbo metallico, quelle in ceramica utilizzano un elemento riscaldante in materiale ceramico.
Filettatura
La filettatura di una candeletta di alta qualità è sempre ottenuta per rullatura e non per tornitura.
La filettatura di una candeletta di alta qualità garantisce il corretto accoppiamento con la testata e ne previene il danneggiamento della filettatura.
Isolatore
L'isolatore garantisce l'isolamento elettrico tra polo positivo e negativo della candeletta e inoltre contribuisce alla tenuta ai liquidi (acqua, oli del motore, ecc.) della stessa.
Bulbo riscaldante
L'elemento riscaldante delle candelette con bulbo ceramico è circondato da un materiale ceramico particolarmente resistente: il nitruro di silicio. Questo materiale protegge l'elemento interno da alte temperature e vibrazioni e contemporaneamente è un ottimo conduttore termico, che permette un rapido passaggio del calore verso la camera di combustione.
Corpo metallico
Il corpo metallico di una candeletta costituisce anche il collegamento a massa.
Sede conica
La sede conica assicura la tenuta ai gas di combustione senza la necessità di ulteriori guarnizioni, permettendo al tempo stesso di minimizzare il diametro del foro di alloggiamento all'interno della testata motore.
Come il corpo metallico, anche la sede conica assicura il collegamento a massa.
Elettrodo centrale
L'elettrodo centrale conduce la corrente dal connettore alle spirali.
Connettore
In corrispondenza del connettore viene applicata la tensione della batteria.
Il connettore può essere di due tipi: filettatura con dado di serraggio oppure ad attacco rapido.
Anello di collegamento
L'anello di collegamento assicura la continuità elettrica tra l'elettrodo centrale e l'elemento riscaldante.
Requisiti specifici
Requisiti particolari
Nel corso degli anni, la candeletta si è costantemente evoluta per soddisfare le esigente degli automobilisti e i requisiti imposti dalle normative antinquinamento.
Ad esempio, nelle candelette moderne, il tempo di preriscaldamento è appena percettibile e l'avviamento è simile a quello di un motore a benzina.
I requisiti delle candelette si sono fatti più complessi anche in riferimento alla protezione dell'ambiente. Per rispettare le attuali norme sulle emissioni nocive (EURO 5), nei primi chilometri le candelette devono assolvere una funzione di "post-riscaldo" fino a che il motore non raggiunge la temperatura d'esercizio.
Questo accorgimento garantisce un funzionamento efficiente del motore e ridotte emissioni nocive. Le emissioni di fumo blu e bianco si riducono fino al 50%.
Sempre più spesso, inoltre, le candelette devono provvedere anche al cosiddetto "riscaldamento intermedio": le candelette sono attivate anche a motore caldo ad esempio per contribuire alla rigenerazione del filtro antiparticolato.
Tipi di candelette di NGK SPARK PLUG
Tipi di candelette di NGK SPARK PLUG
Le candelette sono sviluppate in varie forme e tipologie per offrire molteplici soluzioni nel mglioramento dell'efficienza della combustione. Qui potrete vedere una panoramica dei prodotti.
Candelette standard
Le candelette standard hanno solo una spirale di riscaldamento e sono prive di spirale di regolazione. Dato che la spirale di riscaldamento presenta una resistenza elettrica costante, una candeletta di questo tipo consuma sempre la stessa quantità di corrente e necessita di soltanto di un dispositivo per l'accensione e spegnimento. Queste candelette raggiungono una temperatura di funzionamento di 800 °C nell'arco di 20-25 secondi.
Candelette a riscaldamento rapido
Anche le candelette a riscaldamento rapido dispongono di una sola spirale di riscaldamento. In questo caso, però, la resistenza della spirale cambia al variare della temperatura. All'inizio del preriscaldamento la resistenza è bassa, il che permette il passaggio di una corrente piu' elevata e un rapido riscaldamento della spirale con una riduzione del tempo di preriscaldamento necessario. Queste candelette raggiungono una temperatura di funzionamento di 800° nell'arco di 13-17 secondi.
Candelette QGS
QGS sta per Quick Glow System, che significa 'sistema a riscaldamento rapido'. Esistono due diversi tipi di candelette QGS: I modelli QGS con una spirale di riscaldamento sono progettati per un flusso di corrente estremamente elevato, regolato da un'apposita centralina.
I modelli QGS con spirale di riscaldamento e spirale di regolazione minimizzano con una certa autonomia il flusso di corrente, poichè la resistenza elettrica della spirale di regolazione cresce all'aumentare della temperatura. In questo modo la spirale di riscaldamento della candeletta è protetta da un eventuale surriscaldamento. Tutti i tipi di candelette QGS si riscaldano molto rapidamente e raggiungono in 6 - 10 secondi temperature di 900 °C.
Candelette autoregolanti
Le candelette autoregolanti (dette anche 'candelette SRM', dove SRM sta per 'Self Regulating Metal') sono particolarmente indicate per i motori più moderni che richiedono un post-riscaldo. All'interno di una candeletta autoregolante si trovano una spirale di riscaldamento e una spirale di regolazione. La spirale di riscaldamento si scalda molto rapidamente, mentre la spirale di regolazione aumenta la resistenza al salire della temperatura, minimizzando così il flusso di corrente verso la spirale di riscaldamento. Le candelette di questo tipo funzionano alla normale tensione di batteria e raggiungono i 900 °C in soli 4 secondi. La spirale di regolazione, prodotta con un materiale speciale, consente una lunga durata dei modelli SRM.
Candelette AQGS
AQGS sta per 'Advanced Quick Glow System'. Anche questa evoluzione dei modelli QGS dispone di una spirale di riscaldamento e di una spirale di regolazione. La spirale di riscaldamento si scalda molto rapidamente; dato che la punta della candeletta AQGS, con soli 3,5 mm, è molto più sottile rispetto a quella delle candelette con bulbo metallico tradizionali, questo modello raggiunge i 1.000 °C in soli 2 secondi, garantendo così un'autoaccensione particolarmente affidabile della miscela aria-diesel.
Le emissioni nocive risultano minimizzate già prima del raggiungimento della temperatura di funzionamento ottimale del motore.<br>Le candelette AQGS devono sempre essere alimentate attraverso un segnale a impulsi di tipo PWM (Pulse Width Modulation).
Candelette ceramiche autoregolanti
Le candelette ceramiche autoregolanti (dette anche 'candelette SRC', dove SRC sta per 'Self Regulating Ceramic'), analogamente alle candelette dello stesso tipo con bulbo metallico, sono provviste di una spirale di riscaldamento e di una spirale di regolazione.
Dato che la resistenza elettrica della spirale di regolazione sale con l'aumentare della temperatura e va a limitare il flusso di corrente, questa candeletta praticamente non richiede un controllo esterno funzionando alla normale tensione di batteria.
Le candelette di questo tipo si riscaldano in 3 secondi fino a oltre 1100 °C regolando poi autonomamente la temperatura al di sotto dei 1000 °C.
Nuova candeletta ceramica ad alta temperatura
La nuova candeletta ceramica ad alta temperatura ('candeletta NHTC', 'New High Temperature Ceramic') dispone di un elemento riscaldante interamente ceramico. Raggiunge in 2 secondi una temperatura di funzionamento di 1000 °C e può svolgere la funzione di post-riscaldo fino a 1350 °C per un massimo di 10 minuti.
Le candelette NHTC sono capaci di un preriscaldo talmente rapido da ridurre drasticamente i tempi di avviamento anche a temperature esterne molto basse, abbassando in maniera significativa le emissioni di HC e CO già in avviamento.
L'elevata temperatura di post riscaldo garantisce una combustione più stabile ed omogenea con minori vibrazioni al minimo e emissioni ridotte.<br>Nel riscaldamento intermedio inoltre, con l'attivazione anche a motore caldo, la candeletta contribuisce alla rigenerazione del filtro antiparticolato.<br>Grazie a queste caratteristiche i moderni veicoli diesel sono in grado di rispettare le attuali norme - particolarmente severe - sulle emissioni.
Montaggio
La corretta coppia di serraggio
Per il montaggio a regola d'arte di una candeletta si consiglia l'uso di una chiave dinamometrica. Persino per i professionisti dell'officina, infatti, è praticamente impossibile valutare la coppia di serraggio senza lo strumento adatto.
Una coppia è data da due grandezze moltiplicate tra loro: la forza applicata e la distanza tra il punto d'applicazione e l'asse di rotazione.
Se su una candeletta viene applicata una coppia eccessiva si può incorrere nella rottura del corpo metallico, sia nell'assemblaggio che in un successivo smontaggio.
L'applicazione di una coppia di serraggio eccessiva può anche causare una deformazione del corpo metallico. In questo caso la candeletta può soffrire un'alterazione dello scambio termico verso la testa motore e conseguentemente rompersi per surriscaldamento.
Coppie di serraggio
La coppia di serraggio da applicare dipende dal diametro della filettatura della candeletta. Anche per il connettore filettato bisogna applicare la coppia corretta, conformemente alle dimensioni della filettatura.
Vengono illustrate in figura, a sinistra le coppie di serraggio per candelette con diversi diametri del corpo metallico, a destra le coppie di serraggio per diversi diametri del connettore filettato.
Riferirsi sempre alle istruzioni fornite dal costruttore del veicolo quando presenti.
Rimozione dei depositi carboniosi con l'alesatore
A seconda dell'architettura adottata, alcuni motori diesel hanno una maggiore tendenza alla formazione di depositi carboniosi rispetto ad altri. In questi veicoli, al momento della sostituzione delle candelette, il foro corrispondente deve essere pulito con un utensile specifico. In caso contrario, gli accumuli di depositi di combustione possono causare un'alterazione dello scambio termico verso la testa motore e una conseguente rottura per surriscaldamento. In aggiunta, l'installazione di una candeletta nuova può risultare problematica.
È vivamente consigliato l'impiego degli alesatori Hazet, che sono stati sviluppati insieme a NGK SPARK PLUG:
- Scegliere l'alesatore adatto alla candeletta
- Cospargere l'alesatore con un po' di grasso nella zona anteriore (tagliente)
- Avvitare manualmente l'alesatore nella testata
- Svitare l'alesatore e pulirlo a fondo
Video - sostituzione della candeletta
Sostituzione della candeletta
Consigli per il montaggio
I consigli per il montaggio sono anche disponibili per il download in formato PDF:
Diagnosi
Diagnosi
L'aspetto di una candeletta permette di trarre conclusioni in merito alle possibili cause dei danni.
Vedrete ora i principali danni riscontrabili e apprenderete i problemi che denotano.
Danni da surriscaldamento
Una rottura conseguente a un surriscaldamento si presenta ad esempio se le caratteristiche dell'iniezione o la quantità di carburante non sono corretti. Un'altra causa potrebbe essere data da infiltrazioni di olio in camera di combustione, sia dalle fasce pistoni che dai guidavalvole.
Danni da eccesso di tensione di alimentazione
I danni da eccessiva tensione si alimentazione si verificano in caso di montaggio di una candeletta errata (12 V invece di 24 V). Sono anche possibili in caso la centralina generi troppa tensione o interrompa l'alimentazione troppo tardi. In tal caso è opportuno controllare la centralina e l'alternatore.
Rotture del corpo metallico o del connettore filettato
I danni di questo tipo si verificano se viene applicata una coppia di serraggio errata o se la chiave non viene utilizzata correttamente.
Rotture del corpo metallico o del connettore filettato
I danni di questo tipo si verificano se viene applicata una coppia di serraggio errata o se la chiave non viene utilizzata correttamente.
Bulbo rotto
Se il bulbo è rotto, la causa può risiedere nelle caratteristiche dell'iniezione o la quantità di carburante non corretti
Danni/rottura da surriscaldamento
Una rottura conseguente a un surriscaldamento si presenta ad esempio se le caratteristiche dell'iniezione o la quantità di carburante non sono corretti. Un'altra causa potrebbe essere data da infiltrazioni di olio in camera di combustione, sia dalle fasce pistoni che dai guidavalvole.
Danni da eccesso di tensione
Una punta riscaldante 'gonfiata' può essere la conseguenza del montaggio di una candeletta errata (12 V invece di 24 V). Sono anche possibili in caso la centralina generi troppa tensione o interrompa l'alimentazione troppo tardi. In tal caso è opportuno controllare la centralina e l'alternatore.
