Une bougie d'allumage est un composant essentiel des moteurs à combustion interne, situé dans la culasse du moteur. Sa fonction principale est de démarrer la combustion du mélange air et carburant à l'intérieur du cylindre au moyen d'une étincelle électrique générée par un arc de courant.
Il agit comme un dispositif électrique qui convertit l'énergie de la bobine d'allumage en une étincelle qui enflamme le mélange comprimé, permettant l'explosion qui alimente le moteur.
Les bougies d'allumage sont, en termes simples, des conducteurs électriques qui reçoivent une différence de potentiel de la bobine d'allumage, la transmettant à l'intérieur du cylindre. En plus d'initier la combustion, ils remplissent également la fonction de dissiper la chaleur générée au cours de ce processus, contribuant ainsi à maintenir la température optimale à l'intérieur du moteur.
La conception d'une bougie d'allumage comprend une électrode centrale isolée, qui est connectée par un fil fortement isolé à un circuit extérieur de la bobine d'allumage. Cette électrode est positionnée en face d'une borne mise à la terre à la base de la bougie, formant un éclateur à l'intérieur du cylindre, où l'allumage se produit.
Comment fonctionne la bougie d'allumage
Le fonctionnement de la bougie d'allumage est basé sur la loi de Lorentz, où le courant électrique et le champ magnétique interagissent pour générer une étincelle. Lorsque les électrons sortent de la bobine d'allumage, une différence de tension est créée entre les électrodes centrales et latérales de la bougie d'allumage.
Dans des conditions normales, le mélange air-carburant dans le cylindre agit comme un isolant, empêchant le passage du courant. Cependant, à mesure que la tension augmente, la structure des gaz entre les électrodes change et lorsque la tension dépasse la rigidité diélectrique des gaz, ils deviennent ionisés.
Le gaz ionisé devient conducteur, permettant aux électrons de circuler à travers l’espace entre les électrodes, créant une étincelle qui enflamme le mélange air-carburant. Pour que cette étincelle se produise correctement, les bougies nécessitent une tension supérieure à 20 000 volts, ce qui assure un allumage efficace. En raison de leur emplacement dans le moteur, les bougies d'allumage servent également d'indicateur de l'état du moteur et peuvent signaler des problèmes de performances ou la nécessité d'un entretien.
Indice de chaleur d'une bougie d'allumage
L'indice de chaleur d'une bougie d'allumage est un paramètre qui détermine sa capacité à dissiper la chaleur générée lors de la combustion. Ce degré thermique dépend du matériau isolant qui recouvre l'électrode centrale, généralement de la porcelaine, et joue un rôle important dans l'efficacité du système de refroidissement de la bougie.
L'indice thermique de la bougie influence directement ses performances. Une bougie d'allumage « de qualité froide » a une plus grande capacité à dissiper la chaleur, ce qui la rend idéale pour les moteurs qui fonctionnent à des vitesses élevées ou avec une puissance thermique élevée. Une bougie d'allumage « de qualité chaude », en revanche, dissipe moins d'énergie et est mieux adaptée aux moteurs de faible puissance, où les températures sont plus basses.
Écart entre les bougies d'allumage
Pour assurer le bon fonctionnement du moteur, il est essentiel que les bougies d'allumage soient correctement espacées. Un calage correct des bougies d’allumage améliore la combustion, réduit la consommation de carburant et optimise l’expulsion des gaz. L’un des aspects clés de l’étalonnage est la distance entre les électrodes, qui doit être spécifiée par le fabricant. Si cette distance n'est pas respectée, le passage du courant sera mauvais, ce qui pourrait entraîner un allumage inefficace, voire une panne du moteur.
Une façon de garder vos bougies d’allumage en bon état est de les nettoyer et de limer les électrodes périodiquement pour garantir qu’il n’y a pas d’accumulation de débris pouvant interférer avec les performances. Il est également important de vérifier l’écartement des électrodes avant de réinstaller la bougie dans le moteur pour garantir que l’étincelle est générée correctement.
Types de bougies d'allumage
Les bougies d'allumage sont classées en fonction de plusieurs paramètres, tels que la résistance, la taille de l'arc électrique ou le type de matériau. Les types courants incluent :
- Bougies avec résistance nue : La résistance est visible et exposée.
- Bougies d'allumage avec résistance protégée : La résistance est recouverte d'un manchon pour améliorer la transmission de la chaleur.
- Bougies d'allumage avec résistance anti-interférence : Similaires à celles protégées, mais avec une résistance supplémentaire pour éliminer les interférences électromagnétiques.
- Bougies à écartement normal : L'arc de courant saute jusqu'à 0,9 mm.
- Bougies à grand écartement : L'arc de courant peut atteindre jusqu'à 2,05 mm, ce qui nécessite des bobines haute tension pour produire l'étincelle.
- Bougies en platine ou en iridium : Plus résistantes et avec une conductivité électrique plus faible, mais avec une électrode centrale plus efficace pour générer l'étincelle.
- Bougies en cuivre : Ce sont les plus courantes et les plus économiques.
- Bougies d'allumage pour moteurs à essence : Elles ont des caractéristiques similaires aux bougies d'allumage en cuivre et sont les plus couramment utilisées dans les véhicules à essence.
- Bougies d'allumage pour moteurs diesel : Elles sont conçues pour résister à des températures élevées et transférer la chaleur directement à la chambre de combustion.
- Bougies d'allumage pour moteurs à gaz : utilisées dans les moteurs au gaz naturel comprimé (GNC) et au gaz de pétrole liquéfié (GPL). Ils sont nickelés pour résister à l'oxydation et supporter une tension d'allumage plus élevée.
Chaque type de bougie d’allumage est conçu pour répondre aux besoins spécifiques du moteur et assurer des performances optimales dans différentes conditions de fonctionnement.
Bougies d'allumage pour moteurs diesel
Dans les moteurs diesel, les bougies d'allumage ne servent pas à enflammer le mélange de carburant, comme dans les moteurs à essence, mais remplissent une fonction différente. Ces bougies d'allumage, appelées bougies de préchauffage , ont pour fonction de chauffer l'air à l'intérieur des cylindres avant le démarrage du moteur, notamment dans des conditions de basse température.
Étant donné que les moteurs diesel fonctionnent par compression, où l'air est chauffé par haute pression avant que le carburant ne soit injecté, les bougies de préchauffage facilitent ce processus en réduisant la quantité d'effort nécessaire au démarrage du moteur, favorisant ainsi la bonne atomisation du carburant et sa combustion dans les premiers instants.
Contrairement aux moteurs à essence, qui dépendent d'une étincelle générée par la bougie d'allumage pour enflammer le mélange air-carburant, les moteurs diesel fonctionnent par auto-allumage en raison de la température élevée atteinte par la compression de l'air dans le cylindre.
Les bougies de préchauffage sont particulièrement utiles dans des conditions froides, où la température interne du moteur peut être insuffisante pour que le carburant s'enflamme automatiquement. Dans ces cas, les bougies d'allumage sont activées pour augmenter la température de l'air dans les cylindres et assurer un démarrage en douceur et efficace du moteur diesel.