|  Dans un moteur
à combustion interne, la puissance est produite par la combustion d'un
mélange d'air et de carburant comprimé dans un cylindre. Le piston est
repoussé par la pression qui se forme pendant la combustion. Dans un
moteur par allumage par étincelle, la température engendrée par la compression
n'est pas suffisante pour allumer le mélange,et une étincelle synchronisée,
fournie par un système extérieur est nécessaire. " C'est
la bougie qui remplit cette fonction ". La bougie doit
conduire le courant à haute tension et le décharger sous forme d'étincelle
pour enflammer le mélange air-essence.
 L'isolant.
L'isolant a deux fonctions :
1) Assurer
l'acheminement de la haute tension le long de l'électrode centrale
en évitant sa dispersion (pour obtenir ceci, l'isolant doit empêcher
la dispersion du courant électrique - au-delà de 30 000 V - à des
températures comprises entre -46 °C et + 930 °C)
2) Étre un bon conducteur de chaleur de manière à
dissiper la chaleur produite par la combustion, laquelle pourrait
endommager l'électrode. et avoir un coefficient de dilatation permettant
une dilatation uniforme des éléments de la bougie.
Enfin,
en dehors de ses qualités d'isolation électrique et thermique, l'isolant
doit présenter une résistance mécanique importante, capable de supporter
les pressions de la chambre d'explosion (env.60 atm).
Il doit posséder une résistance élevée aux effets des divers additifs
du carburant et être capable de supporter, sans risque de fêlure ou
de rupture, d'importantes variations de température. Les isolants des
meilleures marques résistent aux plus sévères écarts thermiques (de
- 75 °C, en glace sèche, à la chaleur rouge en quelques secondes) sans
perdre de leur dureté (environ 9 de l'échelle de Mohs - la dureté du
diamant est 20).
Les matériaux les plus souvent employés pour la fabrication des isolants
et qui, en général, satisfont les conditions requises sont : la sillimanite
d'alumine pure ou en alliage, la stéatite et la mullite (composé d'alumine
et de sillimanite).
L'isolant est fabriqué grâce aux procédés d'injection ou d'extrusion,
poli et passé au four à cuire, où ses dimensions diminuent d'environ
20%.
De nombreux fabricants de bougies fournissent des isolants avec des
nervures qui, en augmentant le parcours que devrait effectuer l'étincelle
entre l'embout de la bougie et la masse, évitent un éventuel court-circuit
dû à l'humidité.
Le culot de la bougie est en acier au soufre (à teneur moyenne de carbone)
et au manganèse. Ces aciers sont fournis aux fabriques sous forme de
barres octogonales qui sont, par la suite, coupées et polies d'après
le dessin.
Depuis peu, les plus grands fabricants de bougies emploient la technique
de l'extrusion sous presses de formage à froid. Ces machines effectuent
le profilage complet du culot, à l'exception du filetage extérieur.
L'électrode de masse est ensuite soudée et les culots sont passés à
la taraudeuse pour le filetage. Ils subissent ensuite une finition qui
peut être le polissage, le cadmiage ou le zincage. afin d'obtenir une
protection ultérieure contre la rouille pendant le stockage et l'utilisation.
Le degré
thermique de la bougie.
Le degré thermique d'une bougie caractérise sa capacité de transmettre
la chaleur depuis le bec de l'isolant jusqu'au système de refroidissement.
La quantité de chaleur transmise dépend principalement de la distance
que doit parcourir la chaleur pour rejoindre la culasse du moteur et,
par conséquent, le système de refroidissement.
Principe d'évacuation de la chaleur
Pour obtenir des performances optimales, les températures de bec d'isolant
ne doivent pas dépasser environ 850°C à une vitesse élevée continue,
ou tomber en dessous de 350°C à 50 km dans des conditions courantes
de circulation.
La gamme concerne la classification des bougies selon leurs caractéristiques
de transfert de chaleur de l'extrémité de l'isolant au système de refroidissement
du moteur.
La bougie froide, elle est dotée d'un bec d'isolant relativement
court et transfert rapidement la chaleur au système de refroidissement
du moteur.
Elles sont utilisées pour corriger le brûlage de l'électrode ou l'allumage
prématuré résultant des grandes vitesses soutenues, des déclivités longues,
des charges lourdes ou d'autres conditions amenant des températures
anormalement subies dans la chambre de combustion.
Ces bougies sont spécifiques pour les moteurs à compression et
à vitesses élevées
La bougie chaude, au contraire, possède un bec d'isolant beaucoup
plus long qui transmet la chaleur à l'extérieur beaucoup plus lentement.Elles
sont utilisées pour corriger l'encrassement par l'essence et l'huile,
résultant de la marche à vide prolongée, des charges légères, d'amorçage
et arrêt ou d'autres conditions causant une température basse anormale
dans la chambre de combustion
Elle atteint ainsi une température plus élevée et. par conséquent, brûle
mieux les dépôts de combustion qui pourraient autrement encrasser la
bougie lors d'un fonctionnement prolongé au ralenti. Ces bougies
sont spécifiques aux moteurs à faible rendement.
Chaque fabricant de bougies propose sur le marché une gamme de bougies
de divers degrés thermiques susceptibles de répondre aux conditions
de fonctionnement des moteurs.
Pendant de nombreuses années. pour déterminer le degré thermique d'une
bougie, on mesurait le temps nécessaire à une bougie montée sur un moteur
déterminé pour atteindre la température de préallumage (allumage de
la charge de carburant avant l'allumage normal par étincelle).
Actuellement, le degré thermique d'une bougie. ou plus exactement son
point de préallumage, est déterminé par un procédé établi par la S-A-E-
(Society of Automotive Engineers).
Un moteur spécial monocylindre à quatre temps de 288.6 cm3 de cylindrée,
avec avance et rapport de compression constants, est mis en marche à
2 700 tr/mn. Le degré thermique est déterminé par la pression moyenne
relevée au point au-dessous duquel la bougie atteint le préallumage.
Dans les bougies multi-électrodes, les électrodes de
masse ne produisent pas leur étincelle simultanément. Chaque étincelle
rejoint la masse par l'électrode la plus facile à atteindre.
Par conséquent, si l'une d'elle s'use ou s'encrasse, l'étincelle choisit
automatiquement l'électrode suivante la plus accessible jusqu'à ce que
toutes les électrodes de masse est achevée leur durée de vie.
Elles ont, il est vrai, une durée de vie deux à trois fois supérieure
à une bougie à électrode unique mais elles n'ont pas d'aussi bonne performance.
Le choix
de la bougie.
Un allumage bien réglé et une combustion complète dans chaque cylindre
sont les facteurs les plus importants pour faire fonctionner un moteur
de façon optimale et économique. L'étincelle entre les électrodes de
chaque bougie doit être produite à tous les régimes dans de bonnes conditions
afin d'assurer un bon allumage du mélange air/essence.
Il est essentiel que les bougies soient du type requis pour le moteur
et soient de la gamme thermique appropriée.
Le choix de la bougie par rapport au type de carburant employé.
Les données sur l'application des bougies fournies par les fabricants
se référent généralement aux moteurs marchant à l'essence. Toutefois,
de nombreux moteurs peuvent être adaptés ou modifiés pour fonctionner
au kérosène, au gaz de pétrole liquéfié, au gaz naturel (méthane) ou
avec une combinaison de ces carburants.
La modification consiste souvent à changer seulement le carburant ou
à introduire des appareillages spéciaux destinés. dans le cas de gaz
comprimés, à assurer la fonction de réducteurs de pression.
En tout cas, il est nécessaire de faire varier le degré thermique de
la bougie et la distance entre les électrodes. On peut consulter les
constructeurs pour des informations sur la conversion des moteurs. mais
la relation entre les différents types de carburant peut, en général,
être schématisée.
>Réglage
de lécartement .
>
L'écartement est la distance nécessaire pour l'amorçage de l'étincelle
entre l'électrode de masse et l'électrode centrale.
Les écartements varient en général de 0.6 à 1.1 mm.
En fait, l'écartement est défini par les exigences du constructeur du
moteur et par les fréquences d'entretien souhaitées. Les petits écartements
imposent de moins fortes tensions au système d'allumage, mais l'étincelle
peut s'avérer trop petite pour bien enflammer le mélange, et donc provoquer
des ratés à l'allumage.
Les grands écartements donnent un meilleur contact avec le mélange, mais
peuvent ne laisser en réserve que trop peu de capacité de tension. Un
écartement excessif peut obliger l'étincelle à courir le long de l'isolant,
et peut provoquer la perforation de ce dernier. |
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L'allumage
La température de fonctionnement et la durée de la bougie peuvent être
sérieusement compromises par un calage incorrect de l'avance à l'allumage.
Il est, par conséquent, essentiel que soit l'avance fixe, soit l'avance
maximale et les dispositifs d'avance centrifuge et d'avance à dépression,
demeurent dans les tolérances prévues par le constructeur.
Le calage de l'allumage est le facteur qui influence essentiellement
la température de fonctionnement de la bougie et sa durée. Il ne faut
donc pas oublier que la courbe d'avance du delco doit être maintenue
dans des limites établies par le fabricant.
Augmenter l'avance est une méthode qui est souvent employée pour majorer
la puissance moteur. Dans des conditions données, un petit accroissement
de puissance est cependant suivi d'une augmentation considérable de
la température dans la chambre de combustion, accompagnée d'une surchauffe
des bougies et d'un risque de préallumage.
En général. le préallumage se manifeste lorsque des dépôts de la combustion.
concentrés dans la chambre. sur les soupapes ou sur une bougie surchauffée.
atteignent une température capable l'enflammer le mélange air-carburant
avant que le jaillisse l'étincelle.
Un allumage par point chaud est absolument incontrôlable et est capable
de provoquer de graves dommages mécaniques. Le dégât qui se manifeste
le plus fréquemment est la perforation le la calotte de piston. Il se
présente sous la forme d'un trou presque circulaire, avec des bords
arrondis et des gouttes caractéristiques de métal fondu sur la tête
du piston.
Le
phénomène d'allumage.
En admettant que la compression dans le moteur soit correcte, et que
l'essence et l'air se mélangent correctement, la combustion du mélange
peut s'opérer d'une des manières suivantes :
1) Allumage normal.
Ce phénomène a lieu quand une étincelle suffisamment puissante jaillit
au bon moment entre les électrodes. Pour garantir un allumage normal,
il faut que les bougies soient en bon état et que le système d'allumage
ait un rendement adéquat. L'allumage normal assure une puissance maximale,
une consommation économique et produit un minimum de gaz polluants.
2) Fuite de courant. Ce phénomène a lieu quand l'étincelle
saute d'un dépôt à l'autre, et allume le mélange en un endroit le
long du bec de l'isolateur. Il n'est pas question ici d'un raté d'allumage,
mais plutôt d'un retard. Il en résulte une perte de puissance et d'économie,
cela sans que le conducteur ne s'en rende compte.
3) Allumage en surface. Ce phénomène a lieu quand
un endroit de la chambre de combustion devient suffisamment chaud
pour provoquer l'inflammation du mélange. Ceci a généralement lieu
avant le jaillissement de l'étincelle et se dénomme "pré-allumage"
ou "allumage anticipé". La cause peut être un point chaud, une bougie
ou une soupape surchauffée. Le conducteur ne s'en rend pas compte,
tandis que le moteur perd de sa puissance et de son rendement. Le
"pré-allumage" peut détériorer le moteur.
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| Les
défauts de carburation
Une carburation trop pauvre provoque une augmentation de la température
des bougies, par contre. une carburation trop riche entraîne un
effet contraire.
Dans ce cas, l'abaissement de la température de fonctionnement amène
la formation et l'accroissement de dépôts de carbone noirs et fuligineux
sur la pointe de l'isolant.
Par ailleurs. aux bas régimes du moteur, la température peut s'abaisser
au point d'empêcher le fonctionnement du moteur et, par conséquent.
l'élimination des dépôts qui se forment. Ces divers facteurs peuvent
provoquer des ratés d'allumage.
Notons que. même avec des bougies correctement montées et avec le degré
thermique préconisé. un mélange trop riche peut, néanmoins. provoquer
quelques inconvénients de fonctionnement. Une carburation mal
réglée ou un usage excessif du starter ne sont pas les seules causes.
En effet. il faut également prendre en considération un filtre à air
encrassé. un starter qui fonctionne mal et, surtout, la façon de conduire.
Avec les moteurs modernes, il est conseillé de conduire sans maintenir
des régimes trop faibles. Lorsqu'une ou plusieurs bougies ont tendance
à s'encrasser en raison d'un mélange trop riche, il contient d'effecteur
de temps à autre une brève« reprise » à haut régime.
Il est pratiquement impossible d'évaluer avec précision les allumages
manqués ou les pertes de puissance dans un véhicule, étant donné que
ces faits sont en rapport soit avec le type de la voiture. soit avec
le conducteur et sa manière de conduire.
On peut toutefois constater que si les ratés d'allumage ou les pertes
de puissance ont atteint un niveau tel qu'ils sont perceptibles par
le chauffeur. c'est que la voiture a déjà circulé pendant une certaine
période avec une puissance réduite.
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froid