L'Influenza delle Candelette sulle Prestazioni del Motore TDI: Una Spiegazione Approfondita

Anche se ogni automobilista ha il suo meccanico di fiducia, è sempre bene sapere come funziona il proprio veicolo per poterlo mantenere nelle migliori condizioni possibili. Una delle componenti spesso più sconosciute, ma fondamentali, presenti sulle vetture diesel sono le candelette. Contrariamente a una diffusa credenza, il loro ruolo va ben oltre la semplice assistenza all'avviamento a freddo, incidendo significativamente sull'efficienza del motore, sulle emissioni e sulla salute di altri componenti vitali, come il filtro antiparticolato (DPF) e la valvola EGR.

Cosa Sono le Candelette e Come Funzionano

Le candelette presenti sui veicoli diesel sono degli elementi incandescenti posti vicino agli iniettori dei motori a gasolio. La loro funzione primaria è quella di favorire l'accensione del carburante a motore freddo. Queste vengono alimentate direttamente dall’impianto elettrico dell’auto, entrando in funzione e riscaldandosi velocemente nel momento in cui si mette in moto.

Nei motori diesel, l’aria viene aspirata e sottoposta nei cilindri a una compressione molto più forte rispetto ai motori a benzina (il rapporto di compressione può arrivare fino a 25 a 1). Questa compressione porta l'aria aspirata a una temperatura compresa tra 700-900°C. Il carburante è introdotto solo quando viene raggiunta questa temperatura, ed è a questo punto che, grazie all'elevata temperatura, avviene la combustione.

Tuttavia, 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. Qui entra in gioco la candeletta, avvitata nella testata del motore, con il bulbo riscaldante che si affaccia nella camera di combustione. Il calore generato dalle candelette compensa questa perdita, assicurando l'avviamento anche a temperature esterne molto basse.

L'Evoluzione delle Candelette: Da Semplice Avviamento a Componente Strategico

Su due piedi, le candelette potrebbero sembrare inutili, dal momento che i motori a gasolio funzionano grazie alla combustione spontanea del diesel quando viene compresso. In realtà, nei motori diesel di ultima generazione le candelette potrebbero anche non essere impiegate per il solo avviamento, dal momento che i propulsori moderni possono avviarsi autonomamente anche in caso di temperature esterne particolarmente basse. Tuttavia, i costruttori hanno optato per mantenerle perché queste svolgono altre due importanti funzioni. Per primo, riescono ad aumentare l'efficienza del motore, che grazie ad esse si accende con più facilità contribuendo a ridurre le emissioni.

L’evoluzione tecnologica ha reso quasi impercettibile la fase di preriscaldamento, rendendo l’avviamento di un motore diesel del tutto simile a quello di un motore a benzina. Le ultime generazioni di candelette ceramiche ad alte temperature sono in grado di raggiungere i 1000° C in meno di 2 secondi. Il rapido pre-riscaldamento consente al motore di avviarsi immediatamente e di funzionare in maniera più fluida.

Tipi di Candelette: Metalliche e Ceramiche

Esiste una differenza fondamentale tra le candelette con bulbo metallico e quelle con bulbo ceramico, che incide sulle loro prestazioni e applicazioni.

Candelette con Bulbo Metallico

Nelle candelette con bulbo metallico, il calore è generato da una spirale di riscaldamento realizzata in metallo. Il bulbo riscaldante è costruito con una lega resistente alle alte temperature. La candeletta, una volta applicato il voltaggio, inizia a scaldarsi, riscaldando a sua volta l'ambiente circostante e l'aria presente nella camera di combustione. Variando il diametro o la lunghezza dei fili utilizzati per la costruzione della spirale di riscaldamento si varia anche il comportamento termico e si influisce sulla rapidità di riscaldamento.

Il riempimento isolante della punta della candeletta è costituito da una polvere compatta di ossido di magnesio, un materiale elettricamente isolante e dotato di ottima conducibilità termica.

La spirale di regolazione, saldata all'elettrodo centrale che conduce la corrente e alla spirale di riscaldamento, è una caratteristica importante. 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. Questo meccanismo protegge la candeletta da surriscaldamento.

Candelette con Bulbo Ceramico

Le candelette ceramiche presentano alcune sostanziali differenze rispetto a quelle metalliche. L'elemento riscaldante è infatti circondato da un materiale ceramico in nitruro di silicio, particolarmente resistente, che protegge l'elemento interno da alte temperature e vibrazioni e contemporaneamente è un ottimo conduttore termico.

Normalmente, le candelette con bulbo ceramico si riscaldano più velocemente, raggiungendo temperature più alte rispetto a quelle metalliche. Hanno inoltre il vantaggio di essere più compatte, e dunque più facilmente alloggiabili nei motori moderni, che sono generalmente di dimensioni più ridotte per effetto del downsizing. L'anello di collegamento assicura la continuità elettrica tra l'elettrodo centrale e l'elemento riscaldante.

Componenti Chiave delle Candelette

Indipendentemente dal tipo di bulbo, le candelette condividono una struttura di base con componenti specifici:

• Spirale di riscaldamento: Genera il calore necessario. Nelle candelette metalliche è in metallo, nelle ceramiche è un elemento avvolto dal materiale ceramico.
• Riempimento isolante: Protegge e isola la spirale di riscaldamento. Solitamente ossido di magnesio per le metalliche, nitruro di silicio per le ceramiche.
• Spirale di regolazione: Presente in molti tipi di candelette, soprattutto quelle autoregolanti (SRM), aumenta la resistenza elettrica con la temperatura per modulare il flusso di corrente e prevenire il surriscaldamento della spirale di riscaldamento. Le candelette standard ne sono prive, consumando una quantità costante di corrente. Le candelette a riscaldamento rapido dispongono anch'esse di una sola spirale di riscaldamento, ma la sua resistenza cambia al variare della temperatura, permettendo un rapido riscaldamento iniziale.
• Filettatura: Nelle candelette di qualità è ottenuta per rullatura e non per tornitura, garantisce il corretto accoppiamento con la testata e ne previene il danneggiamento.
• Connettore: In corrispondenza del connettore viene applicata la tensione della batteria.
• Isolatore: Serve a garantire l'isolamento elettrico tra polo positivo e negativo della candeletta, contribuendo inoltre alla tenuta ai liquidi (acqua, oli del motore, ecc).
• Sede conica: In alcune candelette, come quelle ceramiche, 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.

Le Funzioni Essenziali delle Candelette Oltre l'Avviamento a Freddo

I requisiti delle candelette si sono fatti più complessi anche in riferimento alla protezione dell'ambiente. Il loro funzionamento, anche quando le temperature non sono così basse, è infatti fondamentale per il sistema di scarico e per le emissioni.

Funzione di Post-Riscaldo e Riduzione delle Emissioni

Nei primi chilometri, per consentire ai motori di rispettare i limiti sulle emissioni, le candelette devono infatti assolvere una funzione di post-riscaldo finché non viene raggiunta la temperatura ottimale di esercizio del motore. Questo accorgimento garantisce un funzionamento efficiente del motore e ridotte emissioni nocive. Il post-riscaldo porta dunque il motore a funzionare più efficientemente e dunque a ridurre le emissioni inquinanti.

Riscaldamento Intermedio e Rigenerazione del Filtro Antiparticolato (DPF)

Con le nuove normative Euro6, le candelette sono chiamate a svolgere una funzione fondamentale: il "riscaldamento intermedio". Questa fase prevede l'attivazione delle candelette anche a motore caldo per contribuire alla rigenerazione del filtro antiparticolato. La rigenerazione attiva avviene infatti con il veicolo in movimento, solitamente ad alta velocità, quando cioè il motore è abbastanza caldo (circa 600°C per circa 10 minuti) per ossidare la fuliggine e trattenerla nel filtro. La rigenerazione attiva avviene frequentemente, senza che l'automobilista se ne accorga.

La centralina può dunque attivare il cosiddetto "riscaldamento di rigenerazione", in cui le candelette raggiungono i 1000°C a motore già avviato. Questo comporta un aumento della temperatura della camera di combustione, che conseguentemente porta a un aumento della temperatura del gas di scarico, aiutando la rigenerazione del DPF. Un malfunzionamento della candeletta può dunque impattare sul DPF, impedendo una corretta rigenerazione del filtro antiparticolato e rendendone necessaria la sostituzione. La gamma NHTC di NGK Spark Plug è l'ideale per la produzione di "calore intermedio" di cui il DPF ha bisogno, potendo mantenere una temperatura di 1350°C per più di 10 minuti.

Protezione della Valvola EGR (Ricircolo dei Gas di Scarico)

Le candelette contribuiscono in maniera decisiva anche alla salute della valvola EGR producendo quello che viene definito "calore intermedio". A basse temperature del gas di scarico, la valvola EGR tende ad accumulare depositi carboniosi, compromettendo così la sua capacità di ridurre le emissioni di particolato e di ossido di azoto che l'auto produce. Nel lungo termine ciò può provocare un danno irreversibile alla valvola, rendendone necessaria una costosa sostituzione. L'attivazione delle candelette da parte della centralina (ECU) mentre il motore è in funzione può dunque ridurre il formarsi di questi depositi di carbonio. Il calore intermedio è vitale anche per la salute della valvola EGR.

Mantenimento della Temperatura della Camera di Combustione in Discesa

Un'altra modalità in cui entrano in gioco le candelette è durante i viaggi in discesa prolungati. In queste situazioni, le candelette intervengono per far in modo che la camera di combustione non si raffreddi troppo, evitando così che la temperatura dei gas di scarico si abbassi notevolmente. Un raffreddamento eccessivo della camera di combustione e dei gas di scarico, infatti, potrebbe provocare la formazione di fuliggine in eccesso quando si riaccelera. Attivando il "riscaldamento intermedio" si evita un eccessivo raffreddamento, assicurando una combustione più pulita anche in queste condizioni.

Segnali di Malfunzionamento e Diagnosi

Se possiedi una vettura con motore diesel avrai certamente notato che nel cruscotto è presente una spia gialla che sembra una molla: quella è la spia delle candelette. La spia si accende per segnalare la corretta entrata in funzione, riscaldandosi e aiutando nella fase di accensione del motore a freddo. Una volta acceso il motore, la spia dovrebbe spegnersi, in quanto la candeletta ha fatto il suo dovere. Se la spia rimane accesa o si accende in momenti anomali, potrebbe indicare un problema. Mettere in moto il motore mentre le candelette si stanno scaldando è un grave errore.

Normalmente, questi elementi hanno una durata molto prolungata, circa 100.000 km, e in caso di problemi puoi scegliere due soluzioni per la sostituzione: rivolgerti ad un meccanico o il fai da te.

Per controllare le candelette diesel autonomamente, se hai un tester a disposizione, posiziona il puntale rosso sul segnale positivo della batteria e quello nero sulla singola candeletta. Se, quando avrai compiuto questa operazione, non sentirai alcun suono provenire dal tester, dovrai sostituire le candelette.

Sostituzione delle Candelette: Consigli e Precauzioni

Il costo candele auto non è eccessivo ed in genere si aggira sui 15 euro ciascuna. È importante smontare tutte le candelette nello stesso momento, anche se il tester ha rilevato il malfunzionamento di una sola, in modo da evitare il ripresentarsi del problema dopo pochi chilometri e fare in modo che la vettura disponga della stessa resistenza interna per tutte le candelette. I controlli alle candelette sono dunque necessari tutto l'anno, e non solo nei mesi più freddi.

Per montare correttamente una candeletta è consigliabile l’uso di una chiave dinamometrica. Senza lo strumento adatto è infatti pressoché impossibile individuare la giusta coppia di serraggio. Se la coppia è eccessiva il corpo della candeletta può rompersi, sia in fase di smontaggio che di montaggio. Una coppia eccessiva potrebbe causare anche una deformazione del corpo metallico, alterando di fatto lo scambio termico verso la testa motore con il rischio di rompersi per surriscaldamento. La corretta 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.

Ecco alcuni consigli utili per un agevole smontaggio/montaggio delle candelette:

1. Applicare un olio motore sintetico attorno ad ogni candeletta e lasciare penetrare il più possibile (almeno 1 settimana).
2. Smontare la candeletta possibilmente a motore caldo.
3. Allentare con cautela la candeletta.
4. Rimuovere eventuali incrostazioni e tracce di sporcizia con aria compressa.
5. Svitare la vecchia candeletta e rimuovere i residui nella zona del foro, eventualmente con un alesatore.
6. Avvitare a mano la candeletta per quanto possibile.
7. Dopo aver installato manualmente la nuova candeletta nella sede, stringere con una chiave dinamometrica con la corretta coppia di serraggio.

Problemi Comuni e Cause dei Danni alle Candelette

Osservare con attenzione una candeletta da sostituire può essere estremamente utile per risalire alla causa del danno e individuare eventuali problemi ad esso correlati.

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'alterazione dello scambio termico verso la testa motore, causata ad esempio da accumuli carboniosi, può provocare un eccessivo surriscaldamento.

Eccesso di Tensione di Alimentazione

Danni da eccessiva tensione si possono avere in caso di montaggio di una candeletta errata (ad esempio, una candeletta da 12 V invece di 24 V), oppure nel caso in cui la centralina generi troppa tensione o interrompa l'alimentazione troppo tardi. Una punta riscaldante "gonfiata" può essere la conseguenza del montaggio di una candeletta errata o di un malfunzionamento della centralina o dell'alternatore. In questi casi occorre controllare la centralina e l'alternatore.

Rottura del Corpo Metallico o del Collettore Filettato

Questi danni si verificano quando viene applicata una coppia di serraggio errata o se la chiave non viene utilizzata correttamente durante il montaggio o lo smontaggio. Un'applicazione eccessiva della coppia può causare anche una deformazione del corpo metallico.

Depositi Carboniosi

Alcuni motori diesel possono essere soggetti ad una maggiore tendenza alla formazione di depositi carboniosi. Tali depositi potrebbero creare qualche problema quando si sostituiscono le candelette. È dunque opportuno pulire il foro corrispondente con un alesatore specifico, in modo tale che gli accumuli carboniosi non vadano ad alterare lo scambio termico verso la testa motore provocando un eccessivo surriscaldamento. Per evitare questi inconvenienti occorre quindi scegliere un alesatore adatto alla candeletta; cospargere l’alesatore con un po’ di grasso nella parte anteriore; avvitare manualmente l’alesatore nella testata; svitare l’alesatore e pulirlo bene.

L'Importanza di Controlli Periodici

Essere sempre vigili riguardo le candelette difettose è vitale per la protezione delle diverse componenti del motore. Le candelette creano le condizioni ottimali per il corretto funzionamento del motore e ciò rende essenziale un controllo periodico per verificare il loro stato - anche in estate. Oltre ad abbattere le emissioni si abbatteranno anche i costi, assicurandosi una maggior durata del filtro antiparticolato e della valvola EGR.

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