Il grado termico di una candela e i parametri del motore legati ad esso



Per capire quando sia necessario utilizzare una candela calda o una candela fredda, bisogna definire, per l'appunto, cosa significhi candela calda e candela fredda. Tutte le candele utilizzate sui motori endotermici sono classificate mediante tutta una serie di parametri e, tra questi, troviamo anche il grado termico. Una candela con grado termico elevato è un componente in grado di smaltire, attraverso la testata, una quantità di calore minore di ciò che riesce a fare una candela con grado termico più basso, ovvero una candela calda.

Il motore Ford EcoBoost del 2009 con la candela al centro della camera di combustione.
Il motore Ford EcoBoost del 2009 con la candela al centro della camera di combustione.

Come riconoscere una candela calda e una candela fredda

Il modo più corretto per riconoscere il comportamento termico di una candela é cercare di sapere il valore del suo grado termico. Ovviamente, però, una candela calda e una candela fredda differiscono anche dal punto di vista strutturale. Una candela calda avrà un isolatore molto più grande, affinché il calore possa essere trattenuto e non ceduto al sistema di raffreddamento della testata. La candela, che in questo modo rimane più calda, sarà in grado di bruciare anche i più piccoli depositi di materiale incombusto presenti in camera di combustione.

Sopra, percentuale dell'energia termica (calore) dissipata da una candela attraverso tutte le sue parti. Come si vede, la zona dell'isolatore è quella che ne dissipa la maggior quantità attraverso la testata e, quindi, il circuito di raffreddamento.
Sopra, percentuale dell'energia termica (calore) dissipata da una candela attraverso tutte le sue parti. Come si vede, la zona dell'isolatore è quella che ne dissipa la maggior quantità attraverso la testata e, quindi, il circuito di raffreddamento.


Sopra, la forma dell'isolatore come cambia passando da una candela calda (estrema sinistra) fino alla candela più fredda (estrema destra). Come si vede, la maggior dimensione dell'isolatore permette di contenere la quantità di calore trasmessa alla testata.
Sopra, la forma dell'isolatore come cambia passando da una candela calda (estrema sinistra) fino alla candela più fredda (estrema destra). Come si vede, la maggior dimensione dell'isolatore permette di contenere la quantità di calore trasmessa alla testata.

I problemi legati alle candele con grado termico errato

Se una candela ha un grado termico sbagliato, rispetto al motore in cui si trova ad operare, possono accadere cose che non dovrebbero succedere. Per esempio, se una candela é troppo calda, la miscela aria/combustibile può andare incontro a delle accensioni premature, le note preaccensioni. Al contrario, se la candela é troppo fredda, il motore non riuscirà a bruciare tutta la miscela aria/combustibile e inizieranno a formarsi depositi di materiale incombusto che, con il passare del tempo, sporcherà definitivamente la candela inibendone la sua funzionalità. Quando ciò avviene, accade quel fenomeno che gli americani definiscono fouling e che porta a ripetute mancate accensioni.

Sopra, struttura di una candela Denso.
Sopra, struttura di una candela Denso.

Candele calde e candele fredde: i parametri motore che ne influenzano la scelta

Rapporto aria/combustibile

Una miscela magra (eccesso d'aria) fa salire la temperatura del motore e quindi é richiesta una candela più fredda. Al contrario, una miscela ricca (eccesso di combustibile) richiede una candela calda che sia in grado di bruciare tutto il combustibile. Si tenga anche conto che una miscela ricca genera un raffreddamento della camera.

L'anticipo di accensione

Questo é un parametro che molti trascurano e che spesso non viene messo in stretta relazione con le candele. Un anticipo di accensione elevato porta su le temperature di esercizio e richiede candele fredde. Al contrario se l'anticipo di accensione é basso, sono richieste candele calde.

Rapporto geometrico di compressione

Un elevato rapporto geometrico di compressione eleva le pressioni di esercizio e di conseguenza le temperature. Questo é il motivo per cui con rapporto geometrico di compressione elevato servono candele più fredde. E su questo fronte arriva il consiglio di Champion: per rapporti geometrici di compressione compresi tra 9:1 e 12,5:1, per ogni punto di incremento del rapporto di compressione bisogna aumentare di un'unità il grado termico della candela. Se invece consideriamo variazioni del rapporto geometrico di compressione tra 12,5:1 e 14,5:1, allora per ogni punto di aumento del rapporto geometrico di compressione bisognerà scegliere una candela con grado termico superiore di due punti. Per rapporti geometrici di compressione superiori a 14,5:1, per ogni punto in più del rapporto geometrico di compressione bisognerà scegliere candele con grado termico quattro volte superiore. Si tratta di una regola empirica frutto della sperimentazione e dell'esperienza sul campo, ma le indicazioni sono molto precise.

Sopra, tipica forma di un elettrodo classico, in questo caso per candela Denso.
Sopra, tipica forma di un elettrodo classico, in questo caso per candela Denso.

All'interno di questo discorso vanno considerati anche i motori sovralimentati, perché la sovralimentazione, sia essa ottenuta con turbocompressore, sia essa ottenuta con compressore volumetrico, alza le pressioni di esercizio. Per questo motivo, sono richieste candele di grado termico superiore, ossia candele più fredde. A parità di motore, la versione sovralimentata dovrà avere candele di due gradi termici più alti.

Le candele e le benzine con piombo: breve nota tecnica

Quando c'erano le benzine con piombo, bisognava tener conto di un fatto: il piombo veniva attratto dai punti più caldi della candela e questo era il motivo per cui si utilizzavano candele tendenzialmente più fredde di quelle che si utilizzano oggi.

Archivio immagini: Bosch, Denso




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