Come funzionano le candele

Una candela è un dispositivo elettrico che si inserisce nella testata di alcuni motori a combustione interna e accende la benzina aerosol compressa mediante una scintilla elettrica. Le candele hanno un elettrodo centrale isolato che è collegato tramite un filo fortemente isolato ad una bobina di accensione o ad un circuito magnetico all'esterno, formando, con un terminale messo a terra sulla base della candela, uno spinterometro all'interno del cilindro. I motori a combustione interna possono essere suddivisi in motori ad accensione comandata, che richiedono candele per iniziare la combustione, e motori ad accensione spontanea (motori diesel), che comprimono l'aria e quindi iniettano il carburante diesel nella miscela di aria compressa riscaldata dove si autoaccende. I motori ad accensione spontanea possono utilizzare candelette per migliorare le caratteristiche di avviamento a freddo.

La candela ha due funzioni principali:

Per accendere la miscela aria/carburante. L'energia elettrica viene trasmessa attraverso la candela, colmando lo spazio vuoto nell'estremità di accensione della candela se la tensione fornita alla candela è sufficientemente elevata. Questa scintilla elettrica accende la miscela benzina/aria nella camera di combustione. Per rimuovere il calore dalla camera di combustione. Le candele non possono creare calore, possono solo rimuoverlo. La temperatura dell'estremità di accensione della candela deve essere mantenuta sufficientemente bassa da prevenire la preaccensione, ma sufficientemente alta da prevenire incrostazioni. La candela funziona come uno scambiatore di calore estraendo l'energia termica indesiderata dalla camera di combustione e trasferendo il calore al sistema di raffreddamento del motore. Il range termico di una candela è definito come la sua capacità di dissipare il calore dalla punta.

Operazione:

La spina è collegata all'alta tensione generata da una bobina di accensione o da un magnete. Quando gli elettroni fluiscono dalla bobina, si sviluppa una differenza di tensione tra l'elettrodo centrale e l'elettrodo laterale. Non può fluire corrente perché il carburante e l'aria nell'interstizio sono un isolante, ma quando la tensione aumenta ulteriormente, inizia a cambiare la struttura dei gas tra gli elettrodi. Una volta che la tensione supera la rigidità dielettrica dei gas, i gas si ionizzano. Il gas ionizzato diventa un conduttore e consente agli elettroni di fluire attraverso lo spazio vuoto. Le candele di solito richiedono una tensione superiore a 20.000 volt per "accendersi" correttamente.

Quando la corrente di elettroni attraversa lo spazio vuoto, aumenta la temperatura del canale della scintilla fino a 60.000 K. L'intenso calore nel canale della scintilla fa sì che il gas ionizzato si espanda molto rapidamente, come una piccola esplosione. Questo è il "clic" che si sente osservando una scintilla, simile al fulmine e al tuono.

Il calore e la pressione costringono i gas a reagire tra loro e alla fine dell'evento della scintilla dovrebbe formarsi una piccola palla di fuoco nello spinterometro mentre i gas bruciano da soli. La dimensione di questa palla di fuoco o nocciolo dipende dall'esatta composizione della miscela tra gli elettrodi e dal livello di turbolenza della camera di combustione al momento della scintilla. Un nocciolo piccolo farà funzionare il motore come se la fasatura dell'accensione fosse ritardata, mentre uno grande come se la fasatura fosse anticipata.