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ūüßį Le coup d'√©crou #4 - L'allumage

ūüßį Le coup d'√©crou #4 - L'allumage

L'allumage

L'allumage est, dans un moteur thermique, la fonction par laquelle se fait l'inflammation du m√©lange gazeux comprim√© dans la chambre de combustion. (voir article carburation) 

Allumage

Principe

L'allumage consiste à amorcer la réaction de combustion. Celle-ci se propage à partir du point d'inflammation.
Dans les moteurs fonctionnant √† l'essence, l'inflammation du m√©lange comprim√© se fait √† l'aide de la bougie d'allumage. 
Placée dans le fond de la chambre de compression, elle génère une étincelle électrique. L'étincelle est créée peu avant que le piston ait atteint le point mort haut au cours de la phase de compression. Ce moment est appelé avance à l'allumage.

Le courant utile à l'allumage

La bougie d'allumage est constituée essentiellement par deux tiges métalliques, isolées électriquement entre elles, appelées électrodes.

Les extrémités de ces électrodes trouvent à quelques dixièmes de millimètre l'une de l'autre et sont situées à l'intérieur de la chambre de combustion. Le courant qui arrive par une des électrodes, isolée de la masse, passe à la seconde, qui elle est à la masse, et produit une étincelle.
Pour que cette √©tincelle puisse jaillir dans le gaz comprim√©, il est n√©cessaire que le courant qui la produise ait une tension tr√®s √©lev√©e (environ 15000 √† 20000 volts suivant le taux de compression du moteur). 

Avance à l'allumage

L'avance à l'allumage est variable et dépend notamment :
- De la vitesse de rotation du moteur : plus le moteur tourne vite, plus le piston se déplace rapidement et plus il faut avancer le moment de l'allumage.

- De la richesse du m√©lange et de la qualit√© de l'essence : le m√©lange br√Ľle plus ou moins vite suivant le dosage du m√©lange et suivant son inflammabilit√©.

- Des conditions atmosphériques : lorsque l'air est frais, il est plus dense et le remplissage des cylindres est plus complet. Il en résulte une compression finale plus élevée et une combustion plus rapide nécessitant moins d'avance.

- Du remplissage du cylindre : lorsque le volet de gaz est peu ouvert, c'est le cas au ralenti, la pression en fin de compression est moins élevée et il faut augmenter l'avance.

Les constructeurs indiquent pour chacun de leurs moteurs une avance fixe. Pour que l'avance augmente en fonction de la vitesse de rotation du moteur, il existe sur certains appareils d'allumage un dispositif automatique de réglage.
Certains appareils d'allumage sont munis, en plus du dispositif précédent, d'un correcteur d'avance à main permettant au conducteur de faire varier l'avance depuis l'habitacle du véhicule suivant les conditions de marche du véhicule.

Il existe différents modes d'allumage employés sur les moteurs à explosion. Tous génèrent un courant de haute tension mais diffèrent en fait par la nature de la source de courant utilisée.

Différents modes d'allumage

Parmi ces modes d'allumage, on trouve :
-    L'allumage par magn√©to (qui pourra faire l‚Äôobjet d‚Äôun article d√©di√©)
-    L‚Äô'allumage par batterie.

Allumage par batterie

Contrairement à l'allumage par magnéto, la batterie est ici indispensable. Elle fournit un courant de basse tension qui est ensuite transformé en courant de haute tension pour les besoins de l'allumage.

Le courant fourni par la batterie est transformé dans un accessoire appelé bobine qui n'est autre qu'un transformateur fonctionnant en élévateur de tension.
La bobine emmagasine le courant transmis par la batterie pour pouvoir d√©livrer un courant haute tension dans les bougies du moteur qui cr√©eront une √©tincelle. 

Les organes 

- La bobine : 
Ext√©rieurement, une bobine d'allumage classique se pr√©sente sous l'aspect d'une bo√ģte m√©tallique cylindrique. Ce boitier est ferm√© √† sa partie sup√©rieure par un chapeau (1), en mati√®re isolante (√©bonite).
Au centre de ce chapeau se trouve la prise de courant haute tension (douille de laiton). Sur le chapeau se trouvent deux bornes, diamétralement opposées (2).

Bobine

- L‚Äôallumeur : 
L'allumeur se présente sous la forme d'un corps cylindrique creux (alliage), prolongé à la partie inférieure par une partie cylindrique également creuse mais de diamètre inférieur.
Le corps de l'appareil est ferm√© √† sa partie sup√©rieure par un couvercle ou chapeau (√©bonite) qui constitue le distributeur. La partie cylindrique inf√©rieure s'engage dans un logement du bloc moteur o√Ļ se trouve l'arbre √† cames.

Allumeur

A l'intérieur du corps de l'allumeur, on trouve :
- L'arbre d'entra√ģnement en deux parties : l'arbre principal et l'arbre secondaire
- Le dispositif d'avance automatique
- Le rupteur
- Le doigt rotatif du distributeur appelé également disrupteur

La partie inf√©rieure de l'arbre principal (66691) se termine par une lame tournevis qui s'engage dans la fente d'une douille d'entra√ģnement. Cette derni√®re, qui commande la pompe √† huile du moteur dans un but de simplification, est en prise sur l'arbre √† cames du moteur.
L'arbre principal (66691) porte un plateau sur lequel sont fixés deux axes diamétralement opposés. L'arbre secondaire (66631) est creux et s'engage sur la partie supérieure
de l'arbre principal, sur lequel il tourne librement. Le graissage entre les deux parties se fait par une m√®che de feutre (66721) huil√©e. L'arbre porte √† sa p√©riph√©rie des bossages en nombre √©gal √† celui des cylindres du moteur et qui ont pour r√īle d'√©carter les contacts du rupteur. A la partie inf√©rieure est fix√©e une pi√®ce transversale portant deux axes verticaux.

Note : L'arbre de l'allumeur tourne à demi-vitesse du vilebrequin.

Le dispositif automatique de réglage de l'avance à l'allumage

Le r√īle de ce dispositif consiste √† d√©caler en rotation, en cours de marche, l'arbre secondaire par rapport √† l'arbre principal, afin d'avancer plus ou moins le moment d'action de chacune des cames en suivant la vitesse de rotation du moteur et d'obtenir ainsi une variation de l'avance √† l'allumage. Le but de ce dispositif est d'optimiser le rendement du moteur √† tous les r√©gimes.

Le rupteur (66780)

Au-dessus du dispositif d'avance automatique, l'allumeur possède une plaque évidée en son centre, pour le passage de l'arbre. C'est sur cette plaque qu'est fixé le rupteur. Ce dernier se compose essentiellement de deux grains de contact, souvent nommés vis platinées ; l'un fixe, l'autre mobile.
Le grain de contact fixe est rivé sur une plaquette (66749) vissée elle-même sur la plaque support (66753). Cette plaquette porte un axe vertical qui reçoit le levier du rupteur (66771).
Sur l'extrémité opposée à l'axe est rivé le grain de contact mobile.
Le levier porte en outre une pièce de fibre appelée toucheau, maintenue en contact avec les cames du rupteur.
Un ressort constitué par une lamelle d'acier maintient les grains de contact appuyés l'un contre l'autre lorsqu'aucune des cames n'attaque le toucheau du levier.

Le condensateur (66824)

Le condensateur se pr√©sente sous la forme d'un bo√ģtier cylindrique et est branch√© en d√©rivation des contacts du rupteur. Il se trouve mis en s√©rie dans le circuit primaire et lorsque les contacts du rupteur sont √©cart√©s, il absorbe le courant de self induit et √©vite ainsi la d√©t√©rioration des contacts du rupteur.

Le distributeur (66784)

Le distributeur est constitu√© en partie par le chapeau en mati√®re isolante qui se fixe sur le dessus de l'allumeur. A la p√©riph√©rie du chapeau sont noy√©s, dans la mati√®re isolante, autant de plots qu'il y a de cylindres dans le moteur. Ces plots, qui sont √©quidistants les uns des autres, communiquent √©lectriquement avec les douilles, √©galement noy√©es dans le chapeau, d'o√Ļ partent les fils allant aux bougies.

Au centre du chapeau est noyée la douille qui reçoit le fil haute tension venant de la bobine. Sur la partie supérieure de l'arbre portant les cames du rupteur s'engage le doigt de distributeur (66660), appelé encore rotor ou disrupteur.
Le rotor transmet le courant de haute tension qui arrive au centre du chapeau
en passant successivement aux différents plots sous la forme d'une étincelle
dite ¬ę √©tincelle de disrupture ¬Ľ qui renforce l'√©tincelle de la bougie.

Formation de l'étincelle

L'allumeur est accoupl√© avec le moteur de mani√®re que les contacts du rupteur s'√©cartent sous l'action de chaque came au moment o√Ļ l'un des pistons est au point d'allumage. L'op√©ration par laquelle on r√©alise cette synchronisation est appel√©e calage de l'allumeur.

Au moment voulu, les contacts du rupteur s'√©cartent sous l'action d'une des cames qui attaque le toucheau. Le courant √©tant interrompu dans tout le circuit primaire et en particulier dans l'enroulement primaire de la bobine, le champ magn√©tique cr√©√© par ce courant cesse brusquement. Il en r√©sulte une brusque variation de flux dans les spires de l'enroulement secondaire qui fait na√ģtre, par induction, un courant de haute tension.
Ce courant qui ne dure que pendant l'ouverture des contacts du rupteur parvient au distributeur, puis au doigt de distributeur qui se trouve à ce moment-là en face d'un des plots.
Le courant arrive ensuite √† la bougie o√Ļ il produit, en passant d'une √©lectrode √† l'autre, l'√©tincelle qui enflamme le m√©lange gazeux comprim√©.

Note : D'après le fonctionnement de l'allumeur, si le calage est correct pour un des cylindres, il l'est forcément pour les autres.

Les bougies d'allumage

La bougie d'allumage a pour r√īle d'enflammer, au moment voulu, le m√©lange carbur√© comprim√© dans la chambre de combustion.

Une bougie d'allumage se compose essentiellement de deux électrodes métalliques isolées fortement l'une de l'autre d'un point de vue électrique. L'une des électrodes est isolée de la masse ; c'est par elle qu'arrive périodiquement le courant de haute tension venant du distributeur. La seconde électrode est reliée à la masse du moteur et donc du véhicule.
Les deux électrodes ont leurs extrémités à quelques dixièmes de millimètre (5 à 10) l'une de l'autre. En raison de sa tension élevée, le courant passe de l'électrode isolée à l'électrode de masse et engendre une étincelle qui amorce la combustion du mélange.

La bougie est composé de :
- Un culot
- Une électrode centrale,
- Un isolant,
- Un joint

Bougie

Degré thermique

Pour remplir son r√īle d'une mani√®re satisfaisante, une bougie doit avoir sa temp√©rature de fonctionnement comprise entre 500 et 800¬įC environ.

La limite inf√©rieure (500¬įC) est dite temp√©rature d'encrassement. Au-dessous de cette temp√©rature, il se forme sur le culot et le bec de l'isolant de la bougie un d√©p√īt de coke, bon conducteur du courant, qui permet √† ce dernier de passer √† la masse avant l'√©lectrode de masse, ce qui supprime toute √©tincelle ou r√©duit la puissance de celle qui jaillit entre les √©lectrodes.
A la température supérieure dite température d'auto-allumage et au-dessus de cette température, le culot de la bougie devient incandescent et peut provoquer l'inflammation du mélange sans que l'étincelle ne jaillisse. Ce phénomène est appelé auto-allumage. Il cause des perturbations dans le fonctionnement du moteur et fait baisser le rendement de celui-ci.
Une bougie ne doit donc pas atteindre cette temp√©rature critique, mais elle doit s'en approcher au maximum afin que les produits r√©siduels, qui ont tendance √† se d√©poser sur le culot, soient br√Ľl√©s.

Chaque fabricant de bougies présente une gamme de bougies caractérisées par un coefficient thermique particulier permettant de classer les bougies en bougies chaudes ou en bougies froides.

Note : La bougie chaude convient à un moteur ayant tendance à consommer de l'huile et dont les chambres de combustion ont tendance à s'encrasser tandis que la bougie froide convient davantage aux moteurs poussés, à taux de compression élevé, ayant tendance à l'auto-allumage

Pour aller plus loin et conclure les explications, Juan Seren nous propose une animation 3D sur un allumeur à avance centrifuge. (https://www.youtube.com/watch?v=R1TsPPAy2_Q)

 

Merci √† Alexandre Degrandcourt pour ce troisi√®me "coup d'√©crou" ! 

Cr√©dits photos : Wikipedia /
Notices d'allumeur SEV

Crédits vidéo : Juan Seren

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