Costruzione della candela

La parte superiore della candela contiene un terminale per il connect al sistema di accensione.

L'esatta costruzione del terminale varia a seconda dell'uso della candela. La maggior parte dei cavi delle candele delle autovetture si incastrano sul terminale della candela, ma alcuni cavi sono dotati di connettori a forcella fissati sulla candela sotto un dado.
I tappi utilizzati per queste applicazioni spesso hanno l'estremità del terminale che ha il doppio scopo di dado su un albero filettato sottile in modo che possano essere utilizzati per entrambi i tipi di connessione.

Queste sono una parte necessaria della candela.

Diametro primitivo

Il diametro di una candela viene misurato attraverso le filettature. Il passo per ogni diametro della candela è elencato di seguito. Questa informazione è utile quando si cerca di realizzare un foro nella testata del cilindro per una candela

M8x1,0 mm
M10 x 1,0 mm
M12×1,25 mm
M14×1,25 mm
M18×1,5 mm
M22×1,5 mm

Costolette

Allungando la superficie tra il terminale ad alta tensione e la custodia metallica messa a terra della candela, la forma fisica delle nervature funziona per migliorare l'isolamento elettrico e impedire la fuoriuscita di energia elettrica lungo la superficie dell'isolante dal terminale alla custodia metallica. Il percorso interrotto e più lungo fa sì che la corrente elettrica incontri maggiore resistenza lungo la superficie della candela anche in presenza di sporco e umidità.

Isolante

La parte principale dell'isolante è realizzata in porcellana. La sua funzione principale è quella di fornire supporto meccanico per l'elettrodo centrale, isolando al tempo stesso l'alta tensione.

Ha un ruolo secondario, soprattutto nei motori moderni con candele profondamente inaccessibili, nell'estendere il terminale sopra la testata in modo da renderlo più facilmente accessibile.

Costolette

Allungando la superficie tra il terminale ad alta tensione e la custodia metallica messa a terra della candela, la forma fisica delle nervature funziona per migliorare l'isolamento elettrico e impedire la fuoriuscita di energia elettrica lungo la superficie dell'isolante dal terminale alla custodia metallica. Il percorso interrotto e più lungo fa sì che la corrente elettrica incontri maggiore resistenza lungo la superficie della candela anche in presenza di sporco e umidità.

Punta isolante

La punta dell'isolante, la parte che sporge nella camera di combustione dal corpo metallico della candela all'elettrodo centrale, deve resistere alle alte temperature mantenendo l'isolamento elettrico. Per evitare il surriscaldamento dell'elettrodo, questo deve anche offrire una buona conduttività termica. La porcellana dell'isolante principale è inadeguata e quindi viene utilizzata una ceramica di ossido di alluminio sinterizzato, progettata per resistere a 650°C e 60.000 V. L'esatta composizione e lunghezza dell'isolante determina il grado termico della spina. Gli isolatori corti sono spine "più fredde". Le spine "più calde" sono realizzate con un percorso allungato verso il corpo metallico, isolando l'isolante per gran parte della sua lunghezza con una scanalatura anulare. Le candele più vecchie, in particolare negli aerei, utilizzavano un isolante costituito da strati sovrapposti di mica, compressi dalla tensione nell'elettrodo centrale. Con lo sviluppo della benzina con piombo negli anni '30, i depositi di piombo sulla mica divennero un problema e ridussero l'intervallo tra la necessità di pulire la candela. Per contrastare questo problema, Siemens ha sviluppato in Germania l'ossido di alluminio sinterizzato.

Foche

Poiché la candela, una volta installata, sigilla anche la camera di combustione del motore, le guarnizioni garantiscono che non vi siano perdite dalla camera di combustione. La tenuta è tipicamente realizzata mediante l'uso di una brasatura multistrato poiché non esistono composizioni di brasatura che bagnerebbero sia la custodia in ceramica che quella in metallo e pertanto sono necessarie leghe intermedie.

Custodia in metallo

L'involucro metallico (o la "camicia" come molti la chiamano) della candela sopporta la coppia di serraggio della candela, serve a sottrarre calore all'isolante e a trasmetterlo alla testata, e funge da massa per il scintille che passano attraverso l'elettrodo centrale verso l'elettrodo laterale. Poiché agisce come terreno, può essere dannoso se toccato durante l'accensione.

Elettrodo centrale

L'elettrodo centrale è collegato al terminale tramite un filo interno e comunemente una resistenza in serie ceramica per ridurre l'emissione di rumore radio derivante dalla scintilla. La punta può essere costituita da una combinazione di rame, nichel-ferro, cromo o metalli preziosi. Alla fine degli anni settanta, lo sviluppo dei motori raggiunse uno stadio in cui la "gamma termica" delle candele convenzionali con elettrodi centrali in lega di nichel solida non era in grado di far fronte alle loro esigenze. Una candela sufficientemente "fredda" da far fronte alle esigenze di guida ad alta velocità non sarebbe in grado di bruciare i depositi di carbonio causati dalle condizioni urbane di stop-start e in queste condizioni si guasterà, provocando irregolarità del motore.

Allo stesso modo, una candela sufficientemente "calda" da funzionare senza problemi in città, potrebbe effettivamente sciogliersi quando viene chiamata a far fronte a un funzionamento prolungato ad alta velocità in autostrada, causando gravi danni al motore. La risposta a questo problema, ideata dai produttori di candele, fu un elettrodo centrale che allontanava il calore della combustione dalla punta in modo più efficace di quanto fosse possibile con una lega di nichel solida.

Il rame è stato il materiale scelto per questo compito e Floform ha creato un metodo per produrre l'elettrodo centrale con nucleo in rame.

L'elettrodo centrale è solitamente quello progettato per espellere gli elettroni (il catodo) perché è la parte più calda (normalmente) della spina; è più facile emettere elettroni da una superficie calda, a causa delle stesse leggi fisiche che aumentano le emissioni di vapore dalle superfici calde (vedi emissione termoionica). Inoltre, gli elettroni vengono emessi dove l'intensità del campo elettrico è maggiore; questo avviene da qualunque punto il raggio di curvatura della superficie sia più piccolo, i da una punta o da un bordo tagliente anziché da una superficie piana (vedi scarica corona). Sarebbe più semplice estrarre gli elettroni da un elettrodo appuntito, ma un elettrodo appuntito si eroderebbe dopo solo pochi secondi. Invece, gli elettroni emettono dai bordi taglienti dell'estremità dell'elettrodo; man mano che questi bordi si erodono, la scintilla diventa più debole e meno affidabile.

Un tempo era consuetudine rimuovere le candele, pulire le estremità dai depositi manualmente o con apposite attrezzature di sabbiatura e limare l'estremità dell'elettrodo per ripristinare gli spigoli vivi, ma questa pratica è diventata meno frequente poiché ora le candele sono semplicemente sostituito, a intervalli molto più lunghi. Lo sviluppo di elettrodi per metalli preziosi ad alta temperatura (utilizzando metalli come ittrio, iridio, platino, tungsteno o palladio, oltre ai relativamente prosaici argento o oro) consente l'uso di un filo centrale più piccolo, che ha bordi più affilati ma non sciogliersi o corrodersi. L'elettrodo più piccolo assorbe anche meno calore dalla scintilla e dall'energia della fiamma iniziale. Ad un certo punto, Firestone commercializzò candele con polonio nella punta, in base alla discutibile teoria secondo cui la radioattività avrebbe ionizzato l'aria nell'intercapedine, facilitando la formazione di scintille.

Elettrodo laterale o elettrodo di terra: L'elettrodo laterale è realizzato in acciaio ad alto contenuto di nichel ed è saldato al lato della custodia metallica. Anche l'elettrodo laterale diventa molto caldo, soprattutto sui tappi nasali sporgenti.

Alcuni progetti hanno fornito un nucleo di rame a questo elettrodo, in modo da aumentare la conduzione del calore.

È possibile utilizzare anche più elettrodi laterali, in modo che non si sovrappongano all'elettrodo centrale.