Tutto sulle candele d`accensione

Tecnica
d'accensione
Ultra
Ultra X
Ultra X Platin
Tecnologia d'avviamento
a freddo di motori diesel
Elettronica
Sensorica
Tutto sulle candele d’accensione
Informazione
tecnica
n° 02
www.beru.com
Perfezione integrata
2
Indice
Il motore a ciclo Otto
3
Principio di funzionamento della candela d’accensione
nel motore a ciclo Otto
Requisiti di una moderna candela d'accensione
3
3
Struttura e tipologie delle
candele d'accensione
4
Materiali
Distanza tra gli elettrodi
La candela d'accensione al dettaglio
Posizione e percorso della scintilla
Sede della guarnizione
4
4
4
5
5
Grado termico e conduzione termica 6
Grado termico
Influssi sul grado termico
Conduzione termica
6
6
6
Programma di candele
d'accensione BERU
7
BERU Ultra X. Il programma per esigenze estremamente elevate
BERU – la decisione dei costruttori di automobili
Candele d'accensione speciali
Espedienti per l'officina
8
Controllo delle candele d'accensione
Disfunzioni ed usura
Montaggio delle candele d'accensione
Ausili di montaggio BERU
Futuro
8/9
10
10
11
12
Il futuro delle candele d'accensione
Elevati requisiti delle nuove generazioni di candele d'accensione
Miglioramento delle proprietà ceramiche
Nuove geometrie per le candele d'accensione per una
durata ancora maggiore
Ulteriore riduzione delle tolleranze di produzione
Recentissimi sistemi di misurazione ed applicazione
Produzione delle candele
d'accensione
Dal pezzo greggio al componente di precisione
Test di durezza BERU
Standard di qualità BERU
Servizi BERU
7
7
7
12
12
13
13
13
14
14
14
15
15
15
La candela
d'accensione – il
cuore del motore
Disponibilità d’avviamento,
durata, potenza, consumo
e comportamento dei gas
scaricati dal motore – questi
importantissimi parametri
vengono sostanzialmente
influenzati dalla candela
d'accensione. La parte della
candela d'accensione determinante il funzionamento si
trova nella camera di combustione del motore, solo un
piccola parte dell'isolatore
dell'elemento di collegamento sono visibili dall'esterno.
Durante l'esercizio le candele
d'accensione devono fornire il
massimo rendimento: in ogni
situazione devono garantire
una sicura accensione, un
corretto avviamento a freddo
e un funzionamento privo di
interruzioni – anche in condizioni di massimo carico – e
dare il loro contributo affinché sia garantita una combustione ottimale e con ciò
una ridotta emissione di
sostanze nocive.
Nella camera di combustione
si producono temperature
fino a 3.000 °C e una pressione di 50 bar. Inoltre, si
verificano tensioni
d'accensione fino a 40.000
Volt.
Ma anche gli influssi chimici
rappresentano elevati requisiti di qualità.
La candela d'accensione,
dunque, deve compiere un
enorme lavoro pesante per
molte migliaia di chilometri.
Le candele d'accensione
BERU sono componenti di
precisione altamente specializzati, che vengono fabbricati secondo i modelli dei
costruttori di automobili su
3
Il motore a ciclo Otto
Principio di funzionamento della candela
d’accensione nel motore a ciclo Otto
Contrariamente ai motori diesel, i motori a ciclo Otto dipendono
da un’accensione dall'esterno: Nel ciclo di compressione la
combustione della miscela compressa di carburante-aria viene
realizzata per mezzo di una scintilla elettrica. Qui la funzione
della candela d'accensione consiste nel produrre questa scintilla.
Questa scintilla si forma dall'alta tensione prodotta dalla bobina
d'accensione e si scarica tra gli elettrodi. Partendo dalla scintilla
attraverso tutta la camera di combustione si diffonde una fiammata frontale, fino allo scoppio di tutta la miscela. Il calore in
tal modo liberatosi aumenta rapidamente la temperatura e la
pressione nel cilindro, in tal modo il pistone viene premuto
verso il basso. Il movimento viene trasmesso attraverso la biella
sull'albero a gomiti – in questo modo attraverso la frizione e gli
assi fornisce la forza motrice all'autoveicolo.
Requisiti di una moderna candela d'accensione
Affinché il motore possa funzionare costantemente con forza e
in maniera ecologica, sono da soddisfare parecchi requisiti: deve
essere disponibile la necessaria quantità di miscela di carburantearia da alimentare nel cilindro, la scintilla d'accensione ricca di
energia deve scaricarsi tra gli elettrodi in un istante esattamente
predefinito. Qui le candele d'accensione devono fornire il massimo rendimento: Ogni 500 e 3.500 volte circa al minuto devono
fornire una potente scintilla d'accensione – e questo anche alla
massima potenza per ore ma anche nel traffico stop-and-go.
Perfino ad una temperatura di –20 °C devono garantire che venga
rapidamente raggiunta la temperatura d'esercizio. Le candele
d'accensione ad alta tecnologia garantiscono una combustione
con una ridotta emissione di sostanze nocive e uno sfruttamento
ottimale del carburante – senza mancate accensioni, che possono
favorire una penetrazione di carburante non bruciato nel catalizzatore con la conseguenza di distruggerlo. Una moderna candela d'accensione deve dunque soddisfare i requisiti seguenti:
Requisiti elettrici
■ Sicura trasmissione di alta tensione anche
in voltaggi d'accensione fino a 40.000 Volt
■ Elevata capacità isolante anche a temperature di 1.000 °C, prevenzione di scariche
disruptive e di dissipazione
Requisiti meccanici
■ Chiusura della camera di combustione
ermetica alla pressione e al gas, resistenza
contro sbalzi di pressione fino a ca. 100 bar
■ Elevata resistenza meccanica per un
montaggio sicuro
La scintilla della candela
d'accensione durante il ciclo
di compressione incendia la
miscela compressa di carburante-aria.
Requisiti termici
Resistenza contro termoshoc (gas combusti
bollenti – aspirazione di miscela fredda)
■ Buona conduzione termica del piede
dell'isolatore e degli elettrodi
■
Requisiti elettromeccanici
■ Resistenza contro erosione da scintille,
gas di combustione e residui
■ Prevenzione di una formazione di depositi
sull'isolatore
Le candele d'accensione sviluppate dalla BERU e fabbricate con
pregiati materiali resistono durevolmente a queste condizioni
estreme. Sin dallo sviluppo dei motori, gli ingegneri della BERU
collaborano strettamente con l'industria automobilistica, affinché
le candele d'accensione siano configurate in maniera ottimale
per soddisfare i rispettivi requisiti nella camera di combustione.
4
Struttura e tipologie delle candele d'accensione
Materiali
Al fine di poter fornire sempre la candela d'accensione ottimale e
perfettamente configurata da soddisfare i numerosi requisiti di
diversi motori e scopi l'applicazione, la BERU offre un assortimento completo di candele d'accensione. A tal fine per gli elettrodi
centrali si utilizzano materiali del tutto svariati. Leghe speciali a
base di nichel nonché elettrodi a nucleo di rame sono particolarmente caratterizzati da una buona dissipazione termica e da
una elevata resistenza alla corrosione. Ma l'argento possiede una
capacità di conduzione termica ancora più elevata. Il platino offre
una resistenza ottimale contro la combustione e prolunga pertanto gli intervalli per il cambio. È altrettanto importante l'elettrodo
di massa: la sua geometria influenza fra l'altro l'accessibilità della
miscela, l'usura, la dissipazione termica e il fabbisogno di tensione
d'accensione. A seconda della forma costruttiva della camera di
combustione può presentare diverse configurazioni.
La distanza più breve tra l'elettrodo centrale e l'elettrodo di massa
della candela d'accensione viene denominata distanza tra gli
elettrodi. Qui deve scaricarsi la scintilla d'accensione. La rispettiva
distanza ottimale tra gli elettrodi dipende tra l'altro dal motore
e viene rilevata in una stretta collaborazione con i costruttori
dei motori ossia degli autoveicoli. È molto importante garantire
con la massima precisione il rispetto della distanza tra le elettrodi,
infatti, una distanza errata può pregiudicare negativamente il
funzionamento della candela e di conseguenza peggiorare notevolmente il rendimento del motore.
■ Se la distanza tra le elettrodi è troppo piccola, la conseguenza
potrebbe essere un'accensione insufficiente, una corsa in folle
instabile e pessimi valori dei gas di scarico.
■ Una distanza tra i elettrodi eccessiva può invece avere la conseguenza di mancate accensioni.
■ Nelle candele munite di parecchi elettrodi non è necessario
riaggiustare la distanza tra le elettrodi grazie alla posizione
predefinita della scintilla (ad esempio Ultra X, tecnica ad
aria/scarica superficiale).
Distanza tra
gli elettrodi
Elettrodo centrale di platino
2 Spina d'acciaio (ignitore) incluso ermeticamente al gas in vetro fuso conduttore, come
collegamento con l'elettrodo centrale.
3 L'isolatore è realizzato in ceramica di ossido
d'alluminio e isola l'elettrodo centrale fino
ad una tensione di 40.000 Volt contro massa.
4 Il corpo della candela nichelato viene collegato ermeticamente al gas tramite procedimento di termorestrizione con l'isolatore.
La filettatura serve per fissare la candela
nel blocco motore.
5 Anello di tenuta esterno perenne, per la
tenuta ermetica e l'abbattimento del calore.
dell'elettrodo centrale. Nei tipi (R-) schermati
con vetro fuso resistivo.
Mediante rispettive miscele aggiuntive, la
massa fusa di vetro può essere provvista di
una resistenza definita contro la bruciatura
e per garantire le proprietà di schermatura.
7 L'anello di tenuta interno stabilisce il collegamento ermetico al gas tra l'isolatore e
il corpo metallico e serve altrettanto per
abbattere il calore.
8 L'elettrodo centrale è un nucleo di rame
rivestito con nichel (nelle recentissime
generazioni di autoveicoli con punta di
platino), integrato dell'isolatore.
9 L'isolatore sporge nella camera di combustione. Questi influenza sostanzialmente il
valore termico della candela d'accensione.
10 L'introduzione facilita notevolmente l'avvitatura della candela.
11 La camera traspirante influisce il comportamento autopulente.
12 Nel corpo della candela d'accensione vi sono
saldati uno o parecchi elettrodi di massa, che
costituiscono il percorso della scintilla con
l'elettrodo centrale. Leghe a base di nichel
specialmente sviluppate (nelle recentissime
generazioni di autoveicoli con armatura di
platino) aumentano notevolmente la resistenza contro la bruciatura dell'elettrodo
di massa.
EA
EA
„La candela d'accensione al dettaglio“
1
(la figura mostra un recentissimo collegamento SAE, gli autoveicoli più vecchi sono
equipaggiati con collegamenti M4). Conduce
la tensione d'accensione all'elettrodo.
6 Collegamento elettrico dell'ignitore e
Distanza tra gli elettrodi
Ultra X Platin
1 Collegamento per il connettore della candela
4 Corpo della
candela nichelato
Dado di collegamento
SAE (passacavo)
2 Ignitore
3 Isolatore di ossido d'alluminio
5
Struttura e tipologie delle candele d'accensione
Posizione e percorso della scintilla
Percorso della scintilla nell'aria
Due fattori essenziali influiscono il funzionamento della candela
d'accensione nella camera di combustione: la posizione della
scintilla e il percorso della scintilla.
La geometria definita dagli sviluppatori dei motori viene chiamata posizione della scintilla, cioè, la misura fino a quale si
propaga la scintilla all'interno della camera di combustione.
Percorso della scarica superficiale
Percorso della scintilla
Nel percorso della scintilla è da distinguere:
■ Percorso della scintilla nell'aria: traiettoria della scintilla tra
gli elettrodi, per incendiare la miscela di carburante-aria nella
camera di combustione.
■ Percorso della scarica superficiale: traiettoria della scintilla
dall'inizio della superficie fino alla punta dell'isolatore per
scaricarsi quindi sul elettrodo di massa. Su questo percorso si
bruciano fastidiosi depositi derivanti dai residui di combustione.
■ Percorso dell’aria/scarica superficiale: traiettorie delle scintille
che possono propagarsi attraverso l'aria e l'isolatore. Grazie
alla combinazione di traiettorie indipendenti tra di loro, cioè
aria e scarica superficiale, è possibile ridurre il consumo degli
elettrodi, con il vantaggio di ottenere una durata chiaramente
maggiore delle candele d'accensione.
Sede della guarnizione
La candela d'accensione deve essere avvitata nella testata del
cilindro in maniera ermetica al gas. A seconda della forma
costruttiva del motore, sono da distinguere due tipi di guarnizione:
■ Guarnizione piatta o guarnizione piana: Un anello di tenuta
esterno imperdibile funge come guarnizione sul corpo della
candela.
■ Sede guarnizione corpo o sede guarnizione conica: La superficie a forma di cono del corpo della candela in una superficie
d'appoggio appositamente modellata garantisce la tenuta
ermetica della testata del cilindro.
In condizioni di montaggio ristrette (ad esempio motori con parecchie valvole) molto spesso si utilizzano candele d'accensione
FineLine, che presentano aperture inferiori e dimensioni più fini.
5 Anello di tenuta
7
esterno perenne
Guarnizione
interna
10
Camera traspirante
9
12
6
Sede guarnizione piatta
con anello di tenuta
Introduzione aggiuntiva
11
8
Apertura
della
chiave 16
Piede dell'isolatore
Elettrodo di massa
Elettrodo centrale
Vetro fuso conduttore
elettrico
Sede guarnizione conica
senza anello di tenuta
6
Grado termico e conduzione termica
Grado termico
Il grado termico è una misura per la configurazione termica di
una candela d'accensione. Questa misura indica la massima sollecitazione termica attendibile nella candela d'accensione in un
equilibrio tra assorbimento ed erogazione di calore.
Alla scelta di una candela d'accensione è da rispettare esattamente il grado termico:
■ Se l'indice del grado termico è troppo alto (ad esempio 9),
la candela non sarà in grado di dissipare con una sufficiente
rapidità il calore prodotto. Ciò ha la conseguenza di accensioni
per arroventamento; questo significa che non è la scintilla
d'accensione ad incendiare la miscela di carburante, bensì la
candela arroventata.
■ Se invece l'indice del grado termico è troppo basso (ad esempio 5), con una ridotta potenza del motore non viene raggiunta la temperatura di combustione necessaria all'autopulizia
della candela. La conseguenza: mancate accensioni, elevato
consumo e maggiori emissioni.
Campo d'accensione
1.000 OC per arroventamento
850 OC
600-700 OC
400 OC
Limite di autocombustione
Vie di conduzione termica di
una candela d'accensione
ca. 2 %
ca. 20 %
ca. 30 %
Conduzione termica
Durante il processo di combustione nel cilindro a breve tempo si
producono temperature di oltre 3.000 °C, che riscaldano anche la
candela d'accensione stessa. La candela d'accensione eroga verso
l'esterno circa l'80% di questo calore assorbito attraverso diverse
vie di conduzione termica. Gran parte di questo calore viene trasmesso dal filetto della candela d'accensione direttamente sulla
testata del cilindro. E proprio per questo motivo è necessario che
la candela d'accensione venga sempre serrata con la coppia giusta. La miscela di carburante-aria in fase di passaggio assorbe solo
il 20% del calore che viene quindi abbattuto. Grazie all'utilizzo di
elettrodi composti, ad esempio elettrodi Ni con nucleo di rame, è
possibile migliorare notevolmente l'abbattimento del calore. Con
una posizione della scintilla estremamente avanzata nella camera
di combustione è possibile raggiungere rapidamente la temperatura di autocombustione tramite uno speciale adattamento della
sezione e della superficie assorbente il calore alla punta del piede
dell'isolatore – e una riduzione regolata della temperatura nel
campo superiore sull'isolatore al di sotto di 900 °C. In tal modo le
candele d'accensione così configurate sono particolarmente indicate per camere di combustione con temperature relativamente
basse ma anche per quelle con temperature molto alte.
Campo operativo
Annerimento
per fuliggine
Influssi sul grado termico
Nella maggior parte dei casi, più è alta la potenza di un motore,
più aumenta anche in proporzione la temperatura della camera
di combustione La candela d'accensione deve essere adattata a
questa circostanza. La grandezza del piede dell'isolatore influenza
in maniera determinante l'assorbimento termico, la dissipazione
termica avviene, infatti, attraverso il piede dell'isolatore,
l'elettrodo centrale e la guarnizione interna sul corpo della candela verso la testata del cilindro.
■ Le candela d’accensione con un piede dell'isolatore lungo
assorbono più calore dalla camera di combustione. Ma dato che
sulla lunga via verso il corpo della candela possono erogare
meno calore, vengono chiamate candele accensione calde.
■ Le candele d'accensione con un piede dell'isolatore corto
assorbono meno calore. E dato che sulla breve via verso il
corpo della candela possono erogare molto calore, vengono
chiamate candele accensione fredde.
Elevata usura degli
elettrodi
ca. 30 %
ca. 18 %
7
Programma di candele d'accensione BERU
BERU Ultra X. Il programma per esigenze estremamente elevate
Minimo assortimento
Massima copertura del mercato
Estremamente innovativo:
Tecnologie per primi
equipaggiamenti
6 ULTRA X + 2 ULTRA X PLATIN = 8 POTENTI TIPI PER COPRIRE IL 93% DEL MERCATO!
BERU Ultra X.
BERU Ultra X Platin.
L’innovazione candele d’accensione,
che unisce le tecnologie per produttori di equipaggiamenti base.
La migliore Ultra X. Per auto- La Ultra X Platin è concepita per
mobilisti che hanno bisogno di soddisfare gli elevati requisiti
potenza, senza compromessi.
delle modernissime generazioni
di motori ed offre all'automobiliNuovo: Elettrodo centrale di
sta sportivo senza compromessi
platino
e orientato all'ottimizzazione il
Nuovo: Ancora più percorsi
plus attivo di potenza, sicurezza
delle scintille
d'accensione ed affidabilità.
Nuovo: Elettrodi a corno
Nuovo: Isolatore Duplex
L'innovazione delle candele
d'accensione Ultra X è stata sviluppata per gli automobilisti, che
desiderano approfittare allo stesso
tempo delle tecnologie per primi
equipaggiamenti.
BERU – la decisione dei costruttori di automobili
BERU Ultra.
BERU Bi-Hex.
Candele d'accensione altamente qualitative, proprio come quelle che vengono montate nei
primi equipaggiamenti – per numerosi motori di tipologia svariata e vari campi d'applicazione.
■
■
■
■
Combustione ecologica: per
risparmiare benzina e proteggere
il catalizzatore
Per una sicura accensione anche
a temperature estreme
Lunga durata, elevata durata utile
Materiali affermati: elettrodo
centrale bicomponente con
nucleo di rame rivestito di nichel
■
■
■
■
Tecnologia da 12 mm con apertura 14
Diametri ridotti dei filetti
Lunghezza di filettatura 26,5 mm
Sicurezza d'accensione grazie alla scarica
Corona
Candele d'accensione speciali
La BERU produce candele d'accensione speciali per i più svariati
campi d'applicazione:
1. Candele d’accensione compatte per condizioni di spazio
particolarmente ristrette in motoseghe e tosaerba
2. Candele d'accensione completamente schermate con mantello
d'acciaio stabilite per elevati requisiti anti-interferenza, per
esempio autoveicoli delle autorità
3. Candele d'accensione per motori di automezzi alimentati a
gas e motori stazionari per applicazioni industriali
4. Candele d'accensione misuranti, specialmente per motori di
test e sperimentali
8
Espedienti per l'officina
Controllo delle candele d'accensione
1
Nell'ambito del controllo visivo della candela d'accensione spesso
si presentano diversi quadri di danneggiamento. Qui una panoramica con la descrizione delle cause, degli effetti e delle possibilità
di rimedio:
NORMALE (1)
Ridotta distanza tra gli elettrodi e un piede dell'isolatore di
colore grigio-bianco / grigio-giallo fino marrone rossiccio: Le
regolazioni del motore sono corrette, anche il grado termico
è giusto.
2
3
4
5
ANNERIMENTO PER FULIGGINE (2)
Piede dell'isolatore, elettrodi e corpo della candela
d'accensione coperti di fuliggine nera vellutata.
Causa: Regolazione della miscela errata: Miscela troppo grassa,
filtro dell'aria fortemente sporco, dispositivo d'avviamento a
freddo difettoso. Viaggi prevalentemente corti. Candela
d'accensione troppo fredda, indice del grado termico troppo
basso.
Effetto: A causa delle correnti di perdita si verifica un pessimo
comportamento d'avviamento a freddo e mancate accensioni. Di
conseguenza non è da escludere una penetrazione di carburante
non combusto nel catalizzatore e un conseguente danneggiamento.
Rimedio: Regolare correttamente la miscela e il dispositivo
d'avviamento a freddo, controllare il filtro dell'aria.
IMBRATTAMENTO D'OLIO (3)
Piede dell'isolatore, elettrodi e corpo della candela
d'accensione ricoperti di un film d'olio annerito.
Causa: Troppo olio nella camera di combustione, livello dell'olio
troppo alto, fascette elastiche, cilindro e guide delle valvole
fortemente usurati.
Effetto: Mancate accensioni o perfino cortocircuito della candela d'accensione, guasto totale.
Rimedio: Sottoporre il motore ad una revisione, utilizzare una
corretta miscela di carburante-olio, montare nuove candele
d'accensione di marca BERU.
FORMAZIONE DI UNO STRATO SOTTILE DI SMALTO (4)
Il piede dell'isolatore mostra uno strato sottile di smalto di
colore parzialmente marrone-giallo, che si sfuma nel verdastro.
Causa: Additivi nella benzina e nell'olio motore possono formare
depositi cenerosi.
Effetto: Questi depositi vengono fluidificati in un improvviso carico massimo del motore e diventano elettricamente conduttivi.
Rimedio: Regolare esattamente la preparazione del carburante,
montare nuove candele d'accensione originali di marca BERU.
DEPOSITI (5)
Forti depositi di additivi d'olio e carburante sul piede
dell'isolatore e sul elettrodo di massa. Depositi simili a
scorie (calamina).
Causa: Componenti di leghe, in particolare di olio, possono formare dei residui, che si depositano di conseguenza nella camera
di combustione e sulla candela d'accensione.
Effetto: Può provocare accensioni per arroventamento con
perdita di potenza e danneggiamento del motore.
Rimedio: Verificare le regolazioni del motore. Montare nuove
candele d'accensione originali di marca BERU, cambiare eventu-
9
Espedienti per l'officina
6
7
8
9
10
ELETTRODO CENTRALE FUSO (6)
Elettrodo centrale fuso, punta del piede dell'isolatore con
bollicine, strutture spugnose e rammollite.
Causa: Sovraccarico termico dovuto ad accensioni per arroventamento, ad esempio a causa di una regolazione precoce dell'accensione, presenza di residui nella camera di combustione, valvole
difettose, spinterogeni danneggiati, insufficiente qualità del
carburante, grado termico eventualmente troppo basso, coppia
di serraggio non esattamente rispettata.
Effetto: Mancate accensioni, perdita di potenza (danneggiamento del motore).
Rimedio: Controllare il motore, l'accensione, la preparazione della
miscela, le coppe di serraggio delle candele d'accensione. Montare
nuove candele accensione originali di marca BERU con il grado
termico giusto.
ROTTURA DEL PIEDE DELL'ISOLATORE (7)
Rotture nel piede dell'isolatore.
Causa: Danneggiamento meccanico dovuto ad una manipolazione non appropriata. Riconoscibile solo come incrinatura
capillare allo stadio iniziale. In casi estremi a causa di depositi di
impurità tra l’elettrodo centrale e il piede dell'isolatore – particolarmente in seguito ad una durata d'esercizio eccessivamente
lunga – può scoppiare l'isolatore. Il cilindro picchia in testa.
Effetto: Mancate accensioni, la scintilla d'accensione si scarica
in punti che non vengono raggiunti con sicurezza dalla miscela
fresca.
Rimedio: Montare nuove candele d'accensione originali di
marca BERU.
La coppia di serraggio corretta è un presupposto molto importante per garantire
un funzionamento perfetto della candela
d'accensione. Una coppia di serraggio
eccessiva può danneggiare la candela,
mentre una troppo bassa provoca invece
una pessima tenuta ermetica e un abbattimento di calore. In una corretta coppia
di serraggio l'intensità di tenuta della
candela d'accensione è compresa in un
campo tra 1,29 e 1,59 mm (si veda alla
tabella, le specifiche si riferiscono a candele con un filetto M14).
Intensità
di tenuta
1,61 mm
1,59 mm
1,29 mm
1,25 mm
1,24 mm
1,22 mm
1,20 mm
1,19 mm
1,17 mm
1,15 mm
Coppia di
serraggio applicata
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
Nm
FORTE USURA DEGLI ELETTRODI (8)
L'elettrodo centrale e/o l’elettrodo di massa presentano
perdite di materiale visibili esternamente.
Causa: Additivi aggressivi nel carburante e nell'olio. Effetti di
flusso sfavorevoli nella camera di combustione, eventualmente
dovuti a depositi di impurità. Il cilindro batte in testa, sovraccarico termico, montaggio di una candela sbagliata.
Effetto: Mancate accensioni, particolarmente durante l'accelerazione (la tensione d'accensione non è più sufficiente per una
grande distanza tra gli elettrodi). Pessimo comportamento di
messa in moto.
Rimedio: Montare nuove candele d'accensione originali di
marca BERU.
ELETTRODI FUSI (9)
Gli elettrodi presentano strutture a una forma di cavolfiore. Eventuali precipitazioni di materiali
diversi da quelli della candela.
Causa: Sovraccarico termico dovuto ad accensioni per arroventamento, ad esempio a causa di una
regolazione precoce dell'accensione, presenza di residui nella camera di combustione, valvole difettose,
spinterogeni danneggiati, insufficiente qualità del carburante, coppia di serraggio non esattamente
rispettata.
Effetto: Prima del guasto totale (danno del motore) si manifesta una perdita di potenza.
Rimedio: Controllare il motore, l'accensione, la preparazione della miscela, le coppe di serraggio
delle candele d'accensione. montare nuove candele d'accensione originali di marca BERU.
CONNETTORE DELLA CANDELA D'ACCENSIONE SCREPOLATO (10)
Causa: Sovraccarico termico, connettore invecchiato.
Effetto: Mancate accensioni.
Rimedio: Montare nuovi connettori e candele d'accensione originali di marca BERU, ingrassare il
collo dell'isolatore con grasso per connettori BERU (si veda a pagina 11).
10
Espedienti per l'officina
Disfunzioni ed usura
Sovraccarico, carburante di pessima qualità, scelta di candele
sbagliate e traffico stop-and-go sono solo un paio degli influssi
che possono pregiudicare notevolmente il funzionamento di una
candela d'accensione. Qui una breve lista di controllo che aiuta a
riconoscere gli errori:
✎
Il nostro suggerimento
per le sollecitazioni più
dure:
BERU Ultra X
Sintomo
Causa
Possibili danni conseguenti
Elettroerosione,
corrosione
Sovraccarico termico
Carburante sbagliato
o di pessima qualità
Grado termico errato
Elettrodi fusi
Accensione per arroventamento
Mancate accensioni (a causa di una
maggiore distanza tra gli elettrodi)
Accensioni per
arroventamento
Residui nella camera di combustione
Valvole difettose
Candele con grado termico errato
Carburante con una insufficiente quantità di ottani
Danni al pistone
Danni alle valvole
Danni alle candele d'accensione
Combustione
battente
Carburante con una insufficiente quantità di ottani
Istante d'accensione sbagliato
Eccessiva compressione
Aumento incontrollato di pressione e temperatura
con la conseguenza di un possibile danneggiamento dei pistoni e delle candele d'accensione
Mancate
accensioni
Difetto, invecchiamento, mancata tenuta
Del connettore della candela
Scariche di scintille sull’isolatore
Ulteriori mancate accensioni
La candela con tecnologia ad aria/scarica superficiale a nucleo
di rame rivestito di nichel e 4 elettrodi di massa trasposti in
coppia a forma di X offre la massima sicurezza d'accensione: La
scintilla ha fino a 8 diverse possibilità di incendiare la miscela
di aria-benzina!
Montaggio delle candele d'accensione
Poiché le candele d’accensione sono concepite per determinati
motori, fondamentalmente è necessario utilizzare sempre la
candela giusta – infatti, un grado termico sbagliato o una
distanza non corretta tra gli elettrodi nonché una lunghezza
sbagliata del filetto possono provocare una riduzione della
potenza del motore o perfino danneggiare il motore e/o il catalizzatore. È altrettanto indispensabile un'accurata operazione
di smontaggio e montaggio.
■ All'operazione di smontaggio è necessario accertarsi che nella
camera di combustione non pervenga della sporcizia. Pertanto, si raccomanda di allentare la candela prima di alcune spire,
pulire il vano della candela con aria compressa o un pennello,
e solo dopo svitare completamente la candela.
■ I Applicare con un pennello del grasso speciale BERU sull'isolatore della candela d'accensione (codice 0 890 300 029).
■ All'operazione di montaggio il filetto della candela e il foro
della testata del cilindro devono essere perfettamente puliti.
Nelle candele d'accensione BERU il rivestimento di nichel del
corpo della candela rende superfluo un ingrassaggio. Accertarsi
sempre della giusta coppia di serraggio (si veda alla tabella).
■ Attenzione: le candele d'accensione cadute a terra non devono
essere più utilizzate, infatti, anche i danneggiamenti invisibili
possono provocare delle mancate accensioni o danneggiare
perfino il catalizzatore.
■ Controllare l'usura del connettore della candela. Qualora
fossero riconoscibili delle screpolature o fini incrinature capillari, sarà necessario sostituire il connettore.
La candela d'accensione Ultra X, sostituita nell'ambito della revisione: Il
piede dell'isolatore è privo di depositi,
sia l'elettrodo di massa che l'elettrodo
centrale presentano solo una ridotta
usura.
11
Espedienti per l'officina
IMPORTANTE ALL'OPERAZIONE DI MONTAGGIO:
LA GIUSTA COPPIA DI SERRAGGIO
Se nonostante una coppia di serraggio secondo le prescrizioni
dovessero manifestarsi segni di usura o fusione sull’elettrodo
centrale, molto probabilmente la causa è attribuibile ad un ciclo
di combustione incontrollato (ad esempio accensione per arroventamento oppure alta velocità). Possibili motivi: istante
d'accensione sbagliato, valvola di scarico regolata troppo stretta,
qualità di carburante non adatta, depositi di impurità della
camera di combustione o miscela di carburante troppo magra.
Coppie di serraggio in Nm, il filetto non deve essere
ingrassato
Filetto candela Testata cilindro
Candele a guarnizione
piatta:
ghisa metallo leggero
M 12x1,25 15-25
15-20
M 14x1,25 30-40
25-30
M 18x1,5
30-45
20-35
Candele a guarnizione
conica:
M 14x1,25
M 18x1,5
15-25
15-30
12-20
15-25
zona da
ingrassare
Ausili di montaggio BERU
Per un facile e sicuro cambio delle candele d'accensione senza
spanare la chiave e senza rompere l'isolatore, consigliamo
l'utilizzo di utensili speciali.
AUSILIO DI MONTAGGIO PER CANDELE D'ACCENSIONE
BERU ZMH 001 il braccio prolungato del meccanico
IL PROBLEMA Nel cofano motore maggiormente dominano
condizioni di spazio ristrette. All'operazione di avvitatura e svitatura della candela d'accensione non solo possono verificarsi
delle lesioni e scottature sulla mano dal motore, anche la candela d'accensione stessa può essere danneggiata, ad esempio se
cade a terra.
LA SOLUZIONE L'ausilio di montaggio per candele
d'accensione BERU di gomma funziona come un „braccio prolungato del meccanico“: Questo utensile mantiene la candela
d'accensione con sicurezza e consente in tal modo un allentamento o serraggio della candela in maniera molto delicata.
AUSILIO DI MONTAGGIO PER CANDELE D'ACCENSIONE
BERU ZMH 002 cambio sicuro delle candele d'accensione
senza spanature
IL PROBLEMA Attraverso l'apertura relativamente grande del
vano della candela d'accensione, all'operazione di montaggio e
smontaggio con una prolunga, persiste un imminente pericolo
di puntare la chiave in diagonale rispetto alla filettatura con la
conseguenza di danneggiare l'isolatore della candela
d'accensione. La conseguenza: mancate accensioni dovute a scariche di tensione sull'isolatore frantumato della candela
d'accensione possono distruggere il catalizzatore.
LA SOLUZIONE L'utensile di montaggio BERU concepito per
l'utilizzo in quasi tutti i modelli di autoveicoli viene semplicemente inserito nella prolunga della candela d'accensione da 3/8”
e quindi premuto nel vano della candela d'accensione. In questo
modo la chiave della candela d'accensione rimane in posizione
parallela rispetto al vano e non può spanarsi.
GRASSO SPECIALE BERU ZKF 001
Per prevenire un incollaggio del connettore con il collo della
candela d'accensione e di conseguenza un danneggiamento dei
labbri di tenuta, consigliamo di applicare con un pennello il grasso
speciale BERU sul connettore prima del montaggio. In tal modo
viene aumentata anche la resistenza contro scariche disruptive.
1
2
Codice
Denominazione
BERU
Abbr. no.
BERU
No. ord.
Ausilio di montaggio
ZMH 001
per candele d'accensione
0 890 000 001
Codice
Denominazione
BERU
No. ord.
BERU
Abbr. no.
Ausilio di montaggio
ZMH 002
per candele d'accensione
0 890 000 002
Codice
Denominazione
BERU
Abbr. no.
BERU
No. ord.
Grasso speciale BERU,
Tubetto 10 g
ZKF 001
0 890 300 029
1 | Applicare il grasso per connettori
BERU prima di avvitare la candela d'accensione direttamente sul
connettore – per prevenire screpolature e scariche di tensione e
disruptive.
2 | Segni di scariche di tensione e
disruptive
12
Futuro
Il futuro delle candele d'accensione
Nello sviluppo di moderni motori a benzina, i trend tecnici
vanno verso processi di combustione modificati e propulsori
più piccoli altamente alimentati. Gli ingegneri della BERU a tal
fine sviluppano le candele d'accensione ottimali in una stretta
collaborazione con i costruttori di automobili internazionali.
Minor consumo, emissioni ridotte, guida più rilassata: in base
a questi semplici denominatori possiamo ora introdurre i trend
tecnici nell’evoluzione dei motori a ciclo Otto. Mentre il motore
aspirato ha dominato per lungo tempo con il sistema ad iniezione e catalizzatore a tre vie, attualmente i costruttori di automobili stanno attraversando una seria fase di trasformazione.
La variabilità parziale nell'esercizio delle valvole dovuto a cicli
di fase o al controllo della corsa valvole nonché iniezione diretta
con una combustione raffreddata a parete o ad aria oggigiorno
sono uno standard della tecnica. La recentissima generazione
dei sistemi ad iniezione con iniettore piezo-controllato estende
ulteriormente il campo d'esercizio dei motori non strozzati e più
sottili, e deve in tal modo garantire la riduzione del consumo e
delle emissioni richiesta.
Ma di conseguenza risultano anche nuove aspettative alle candele d'accensione:
■
■
■
■
Forme costruttive ridotte
Elettrodi dei corpi posizionati (elettrodi di massa)
Posizioni più esatte delle scintille nonché una
una maggiore resistenza dielettrica e meccanica della
ceramica della candela d'accensione
Elevati requisiti delle nuove generazioni di candele d'accensione
A causa dei nuovi sistemi ad iniezione diretta, la candela
d'accensione oggi dispone di meno spazio nella testata del cilindro di un motore a ciclo Otto. Ciò premette a sua volta un filetto di avvitatura prolungato e/oppure una geometria modificata
della candela d'accensione. Vengono più frequentemente utilizzate candele d'accensione M12, che devono, tuttavia, resistere
alle sollecitazioni con uno spessore della parete ceramica ridotta, in confronto alle candele d'accensione M14. Le rivendicazioni
contrarie – spessori delle pareti più piccoli sull'isolatore e maggiore fabbisogno di tensione – rendono necessarie nuove evoluzioni per i materiali, la geometria e i processi.
Un ulteriore trend di sviluppo nei moderni motori a benzina è
il cosiddetto Downsizing con carica. La conseguenza della maggiore densità di carica è un maggiore fabbisogno di tensione
d'accensione, che rappresenta altrettanto maggiori aspettative
alle proprietà dielettriche e meccaniche della ceramica delle
candele d'accensione.
Gli ingegneri della BERU in una stretta collaborazione con i costruttori di
automobili internazionali sviluppano
concetti innovativi per candele
d'accensione di moderni motori a
ciclo Otto.
13
Futuro
Miglioramento delle proprietà ceramiche
Come materiale di isolamento per le candele d'accensione di
automobili si è particolarmente affermata la ceramica a base di
argilla, poiché questo materiale soddisfa le rivendicazioni elettriche e meccaniche dal punto di vista della rigidità dielettrica
anche a temperature fino a 1.000 °C. La grandezza principale
determinante le proprietà dell'attuale ceramica è la sua porosità
residua. Per poterla chiaramente ridurre e migliorare in tal modo
ulteriormente la rigidità dielettrica e meccanica delle candele
d'accensione, gli sviluppatori della BERU hanno provveduto,
tra l'altro, ad effettuare delle modifiche ai materiali inerti.
Nuove geometrie per le candele
d'accensione per una durata
ancora maggiore
Attualmente i costruttori di automobili nelle candele d'accensione
M12 come pure nelle candele d'accensione M14 premettono un
obiettivo di durata compreso tra 60.000 e 100.000 chilometri.
Allo stesso tempo l'incremento del fabbisogno di tensione elettrica in seguito all'usura misurabile nella distanza tra gli elettrodi delle candele d'accensione deve essere il più ridotto possibile.
A tal fine furono necessari sviluppi di geometrie di elettrodi,
materiali e processi innovativi. Nelle candele d'accensione con
elettrodi a base di lega di nichel si determina essenzialmente il
meccanismo di usura in seguito all'ossidazione. Da qui deriva la
rivendicazione di leghe di nichel dotate di uno strato di ossido
resistente e durevole. Nelle candele d'accensione, i cui elettrodi
sono corazzati con metallo nobile rinvigorito contro
l'ossidazione, è soprattutto necessario garantire una connessione
durevole del metallo nobile, ad esempio platino, sugli elettrodi a
base di nichel delle candele d'accensione.
Ulteriore riduzione delle
tolleranze di produzione
Al fine di garantire una combustione sicura nei motori a ciclo
Otto ad iniezione diretta a getto guidato è particolarmente
importante utilizzare candele d'accensione fabbricate con la
massima precisione e dotate di elettrodi posizionabili sul corpo.
Ciò richiede sia condizioni di afflusso definite del percorso della
scintilla che una riduzione delle tolleranze d'assegnazione dell'iniettore e della candela d'accensione in un punto della scintilla
strettamente tollerato. Grazie ad una ottimizzazione dei processi
di produzione e all'utilizzo di anelli di tenuta interni di spessore
differente, la BERU è in grado di restringere le tolleranze nel punto
di scintillio fino ad una misura tale da garantire una distanza tra
gli elettrodi con una precisione di ±0,2 millimetri.
L'orientamento definito del corpo dell'elettrodo è tanto importante quanto l'esatto punto di scintillio, affinché non venga
impedita la formazione della miscela. Questo esatto posizionamento dell'elettrodo del corpo richiede altrettanto una filettatura definita nella testata del cilindro. Grazie all'orientamento,
alla regolazione e al posizionamento del corpo per mezzo di un
sistema di misurazione ottico, la BERU qui è in grado di raggiungere una tolleranza di ±15 gradi.
Gli elettrodi a base di nichel della
BERU per candele d'accensione
Highend sono corazzati con metallo
nobile rinvigorito contro
l'ossidazione, ad esempio platino.
Con l'ausilio di uno speciale processo
di saldatura a laser, la BERU garantisce una connessione particolarmente
durevole di ambedue i materiali (A).
La copertura delle superfici di metallo nobile nell’elettrodo centrale e sul
corpo di almeno il 92% (B) consente
prestazioni di corsa estremamente
14
Futuro
Recentissimi sistemi di misurazione ed applicazione
Lo sviluppo di candele d'accensione specifiche ai motori richiede
una stretta collaborazione con i costruttori di automobili e il
fornitore delle candele d'accensione. Il presupposto di ciò sono
possibilità tecniche ottimali per il rilevamento:
■
■
■
■
■
di un valore termico adeguato,
delle temperature degli elettrodi,
del fabbisogno di tensione d'accensione,
della disponibilità di tensione d'accensione,
in un comportamento d'avviamento a freddo ottimale delle
candele d'accensione.
La BERU per tutti i rami ha sviluppato una speciale tecnica di
misurazione, disponibile anche come sistema d'applicazione
mobile. Il controllo delle caratteristiche d'avviamento a freddo
delle candele d'accensione può essere effettuato nel centro di
ricerca e sviluppo di Ludwigsburg secondo un ciclo di test definito nell'automezzo all'interno di una cella refrigerata con
banco di prova a rulli.
Sul banco di prova a rulli a due assi
del centro di ricerca e sviluppo BERU
di Ludwigsburg si testano le proprietà
di avviamento a freddo delle candele
d’accensione.
Produzione delle candele d'accensione
Dal pezzo greggio al
componente di precisione
Le candele d'accensione originali di marca BERU vengono
fabbricate nello stabilimento proprio su impianti di produzione
computerizzati – dalla preparazione ceramica fino alla produzione
degli isolatori in pregiato ossido d'alluminio, fino al montaggio
dell'anello di tenuta esterno.
vetro conduttivo
isolatore pressato
➔
levigato
➔
sinterato
➔
elettrodo centrale
(nucleo di gomma
con mantello di
nichel)
etichettato vetrinatura
spruzzata
➔
➔
➔
➔
➔
Controllo degli isolatori ad una tensione di 40.000 Volt: Su banchi di
prova le candele d'accensione BERU
devono dimostrare la loro affidabilità
prima di iniziare la produzione in
serie.
spina d'accensione
nichelato
➔
➔
cotto
➔
candela
d'accensione preanello di
tenuta
interno
isolatore
completo
(fuso in
vetro)
➔
ossido di granulato
d'alluminio
pezzo grezzo
➔
➔
livelli di estrusione a freddo 1-6
corpo girato elettrodo di massa
e perforato saldato, filetto
laminato
elettrodo piegato, corpo
letterizzato, nichelato,
zincato o cromato
anello di
tenuta
esterno
candela
d'accensione
con distanza
elettrodi regolata
15
Produzione delle candele d'accensione
Test di durezza BERU
Sia nel traffico stop-and-go o in maratone autostradali che in
condizioni di freddo tremendo o caldo soffocante – una candela
d'accensione BERU deve funzionare sempre. Per soddisfare costantemente gli elevati requisiti di qualità, le candele d'accensione
BERU vengono sottoposte a diversi test sin dallo sviluppo che
dopo la produzione.
Standard di qualità BERU
La qualità è il comandamento di massima per potersi affermare
nei confronti della concorrenza internazionale. Gli stabilimenti
del gruppo BERU sono certificati secondo norme di qualità valide
in tutto il mondo, quali ad esempio DIN ISO 9001:2000. Inoltre,
in Germania si soddisfano le rivendicazioni delle normative
ISO/TS16949 e DIN EN ISO 14001.
I certificati vengono aggiornati periodicamente e corrispondono
rispettivamente allo stato recentissimo. Circa il 10% di tutti i
dipendenti della BERU sono attivi nel ramo di sicurezza della
qualità. Un principio fondamentale della filosofia relativa alla
qualità BERU è: monitoraggio della produzione anziché controllo dei prodotti. Infatti, la qualità deve essere fabbricata e non
controllata. A tal fine la BERU punta su dipendenti qualificati
e modernissimi metodi computerizzati. Solo così è possibile
garantire ai clienti le proprietà assicurate anche in ogni tipo di
candela, e questo con la massima affidabilità. Ma l'assicurazione
della qualità inizia sin dalla scelta dei fornitori e dei materiali:
Partner affidabili e migliori materie prime sono i presupposti
fondamentali per garantire una qualità senza compromessi.
Le candele d'accensione sono componenti soggetti ad usura, che devono
essere sostituiti periodicamente. In caso
contrario persiste un imminente pericolo di una combustione incompleta. Di
conseguenza aumenta notevolmente
il consumo di carburante e l'emissione
di sostanze nocive. A causa di mancate
accensioni si verifica inoltre una penetrazione di carburante incombusto nel
catalizzatore, dove è poi soggetto ad
una post-combustione, riscaldando per
conseguenza il supporto del catalizzatore. Se queste mancate accensioni si
verificano ripetutamente, prima o poi
sarà completamente distrutto il catalizzatore – e l'emissione di sostanze
nocive si moltiplicherà 10 volte: In
questo modo non si potrà mai superare
il test dei gas di scarico prescritto ai
sensi di legge.
Pensando al fatto che, a seconda della
quantità di cilindri e del tipo di candele
utilizzate, un completo set di candele
d'accensione di ricambio è disponibile
già ad un prezzo da 12 Euro, mentre
per la sostituzione del catalizzatore
sono richiesti almeno 800 Euro, diventa subito chiara l'importanza di un
periodico controllo delle candele
d'accensione e di un tempestivo cambio.
In generale si può affermare che, indipendentemente dal chilometraggio
annuo, le candele d'accensione dovrebbero essere sostituite al più tardi
dopo due anni – per conservare la
potenza del motore e per proteggere
1
Servizi BERU
Oggi la BERU a livello internazionale è uno degli offerenti leader
nel ramo elettrauto. Come impresa di medio ceto, la BERU è
molto flessibile e reagisce rapidamente, in particolare quando si
tratta di soddisfare le richieste dei clienti. Circa 150 sviluppatori
e costruttori lavorano ad una ottimizzazione permanente dei
prodotti esistenti nonché all'evoluzione di innovazioni – in uno
stretto dialogo con il cliente operante nel ramo automobilistico
e costruzione motori. Applicazioni speciali, appositamente
armonizzate per i partner BERU, assicurano ai costruttori di
automobili prodotti esattamente fatti su misura per le loro esigenze. La BERU offre sempre più soluzioni complete, anziché
componenti singoli.
2
1 | Banco di prova per il test di
durata
2 | Un'occhiata alla camera di refrigerazione del centro di ricerca e
sviluppo BERU: Test del comportamento d'avviamento a freddo
nella cella di refrigerazione ad
una temperatura di -30 °C.
4 014427 1 09 471
Printed in Germany · 5.07.07 · Bestell-Nr. 5 001 006 005
BERU AG
Mörikestraße 155
71636 Ludwigsburg
Germany
Tel.: +49(0)7141 132 366
Fax: +49(0)7141 132 760
E-Mail: [email protected]
www.beru.com