Bobine d'allumage.
Avec le développement des moteurs à essence automobiles, axés sur des régimes élevés, des taux de compression élevés, une puissance élevée, une faible consommation et de faibles émissions, le dispositif d'allumage traditionnel s'est avéré incapable de répondre aux exigences d'utilisation. Les composants clés du dispositif d'allumage sont la bobine d'allumage et le dispositif de commutation. L'amélioration de l'énergie de la bobine permet à la bougie d'allumage de produire une étincelle suffisante, condition essentielle à l'adaptation du dispositif d'allumage au fonctionnement des moteurs modernes.
La bobine d'allumage comporte généralement deux jeux de bobines : la bobine primaire et la bobine secondaire. La bobine primaire utilise un fil émaillé plus épais, généralement de 0,5 à 1 mm d'épaisseur, pour un total de 200 à 500 tours ; la bobine secondaire utilise un fil émaillé plus fin, généralement de 0,1 mm d'épaisseur, pour un total de 15 000 à 25 000 tours. Une extrémité de la bobine primaire est connectée à l'alimentation basse tension (+) du véhicule, et l'autre extrémité au disjoncteur. Une extrémité de la bobine secondaire est connectée à la bobine primaire, et l'autre extrémité est connectée à la sortie de la ligne haute tension pour délivrer la haute tension.
La bobine d'allumage peut transformer la basse tension en haute tension sur un véhicule grâce à sa structure similaire à celle d'un transformateur classique, et à son rapport de rotation plus élevé pour la bobine primaire que pour la bobine secondaire. Cependant, son mode de fonctionnement diffère de celui d'un transformateur classique : sa fréquence de fonctionnement est fixe à 50 Hz, également appelée transformateur à fréquence industrielle. De plus, la bobine d'allumage fonctionne par impulsions, ce qui permet de stocker et de décharger l'énergie en fonction des différents régimes du moteur et des différentes fréquences.
Lorsque la bobine primaire est mise sous tension, un champ magnétique intense est généré autour d'elle à mesure que le courant augmente. L'énergie du champ magnétique est stockée dans le noyau de fer. Lorsque le dispositif de commutation déconnecte le circuit de la bobine primaire, le champ magnétique de la bobine primaire décroît rapidement et la bobine secondaire détecte une haute tension. Plus le champ magnétique de la bobine primaire disparaît rapidement, plus le courant est important au moment de la déconnexion, et plus le rapport de transformation des deux bobines est élevé, plus la tension induite par la bobine secondaire est élevée.
Type de bobine
Selon le circuit magnétique, les bobines d'allumage sont divisées en deux types : magnétique ouvert et magnétique fermé. La bobine d'allumage traditionnelle est de type ouvert, son noyau de fer est constitué de tôles d'acier au silicium de 0,3 mm, et des bobines primaire et secondaire sont disposées autour de ce noyau. La bobine d'allumage fermée utilise un noyau de fer de type III autour de la bobine primaire, puis enroule la bobine secondaire à l'extérieur, formant ainsi la ligne de champ magnétique. Les avantages de la bobine d'allumage fermée sont une faible fuite magnétique, une faible perte d'énergie et un encombrement réduit. C'est pourquoi les systèmes d'allumage électronique utilisent généralement cette bobine.
Allumage à commande numérique
Dans les moteurs à essence à grande vitesse des automobiles modernes, un système d'allumage contrôlé par microprocesseur, également appelé système d'allumage électronique numérique, a été adopté. Ce système se compose de trois éléments : un micro-ordinateur, divers capteurs et des actionneurs d'allumage.
En fait, dans les moteurs modernes, les sous-systèmes d'injection et d'allumage essence sont contrôlés par le même calculateur, qui partage un ensemble de capteurs. Ces capteurs sont fondamentalement identiques à ceux du système d'injection essence à commande électronique, tels que les capteurs de position du vilebrequin, de l'arbre à cames, du papillon des gaz, de pression du collecteur d'admission et de détonation. Parmi eux, le capteur de détonation est un capteur essentiel pour l'allumage à commande électronique (en particulier pour les moteurs équipés d'un turbocompresseur). Il permet de surveiller la détonation du moteur et son intensité, et de transmettre un signal de retour au calculateur pour commander l'allumage à l'avance, afin d'éviter toute détonation et d'optimiser le rendement de combustion.
Le système d'allumage électronique numérique (ESA) se divise en deux types selon sa structure : le système à distributeur et le système sans distributeur (DLI). Le système à distributeur utilise une seule bobine d'allumage pour générer la haute tension, puis le distributeur allume la bougie de chaque cylindre, tour à tour, selon la séquence d'allumage. Comme la commande marche/arrêt de la bobine primaire est assurée par le circuit d'allumage électronique, le distributeur désactive le disjoncteur et assure uniquement la distribution de la haute tension.
Allumage à deux cylindres
L'allumage bicylindre implique que deux cylindres partagent une seule bobine d'allumage. Ce type d'allumage ne peut donc être utilisé que sur les moteurs à nombre pair de cylindres. Si, sur un moteur à quatre cylindres, lorsque les pistons des deux cylindres sont proches du PMH (l'un en compression, l'autre en échappement), deux bougies partagent la même bobine d'allumage et s'allument simultanément, l'une est un allumage efficace et l'autre un allumage inefficace. Le premier se trouve dans le mélange haute pression-basse température, le second dans les gaz d'échappement basse pression-haute température. Par conséquent, la résistance entre les électrodes des bougies est totalement différente et l'énergie générée est différente, ce qui entraîne une énergie beaucoup plus importante pour l'allumage efficace, représentant environ 80 % de l'énergie totale.
Allumage séparé
La méthode d'allumage séparé attribue une bobine à chaque cylindre, installée directement sur la bougie, éliminant ainsi le fil haute tension. Ce mode d'allumage, réalisé par le capteur d'arbre à cames ou par la surveillance de la compression du cylindre, garantit un allumage précis. Il convient à tous les moteurs à cylindrée variable, notamment ceux à 4 soupapes par cylindre. Le montage de la bobine et de la bougie au centre du double arbre à cames en tête (DOHC) permet d'exploiter pleinement l'espace disponible. Grâce à la suppression du distributeur et de la ligne haute tension, les pertes par conduction et par fuite sont minimes, l'usure mécanique est nulle. La bobine et la bougie sont assemblées pour chaque cylindre. Le boîtier métallique externe réduit considérablement les interférences électromagnétiques, garantissant ainsi le bon fonctionnement du système de contrôle électronique du moteur.
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