Fonction et principe de la bobine d'allumage
La bobine d'allumage d'une voiture est un composant clé de son système d'allumage.
La bobine d'allumage d'une voiture a pour principale fonction de convertir la basse tension (généralement 12 volts) fournie par la batterie du véhicule en une haute tension (généralement plusieurs dizaines de milliers de volts) afin de générer une étincelle qui enflamme le mélange air-carburant dans les cylindres du moteur. La bobine d'allumage fonctionne selon le principe de l'induction électromagnétique, convertissant l'électricité basse tension en électricité haute tension pour assurer le bon fonctionnement et une combustion optimale du moteur. La bobine d'allumage d'une voiture est principalement composée de la bobine elle-même et du dispositif de commutation.
La bobine d'allumage convertit le courant basse tension du véhicule en haute tension car sa forme est similaire à celle d'un transformateur classique et le rapport de spires entre le primaire et le secondaire est élevé. Cependant, son mode de fonctionnement diffère de celui d'un transformateur classique. Ce dernier fonctionne en continu, tandis que la bobine d'allumage fonctionne par intermittence. Elle emmagasine et libère de l'énergie de manière répétée à différentes fréquences en fonction du régime moteur.
Lorsque la bobine primaire est connectée à l'alimentation, un champ magnétique intense se crée autour d'elle à mesure que le courant augmente, et le noyau de fer emmagasine l'énergie de ce champ magnétique. Lorsque l'interrupteur coupe le circuit de la bobine primaire, le champ magnétique de celle-ci décroît rapidement, induisant une tension très élevée dans la bobine secondaire. Plus la disparition du champ magnétique de la bobine primaire est rapide, plus le courant est important au moment de la coupure ; et plus le rapport de spires entre les deux bobines est élevé, plus la tension induite dans la bobine secondaire est importante.
Les bobines d'allumage sont classées en deux types selon leurs circuits magnétiques : type à circuit magnétique ouvert et type à circuit magnétique fermé.
Bobine d'allumage à circuit magnétique ouvert
La bobine d'allumage à circuit ouvert présente généralement une structure cylindrique. Elle est composée de plusieurs feuilles d'acier au silicium empilées pour former un noyau cylindrique, autour duquel sont enroulées les bobines primaire et secondaire. La bobine secondaire est constituée d'un fil émaillé de 0,05 à 1 mm de diamètre et comporte de 20 000 à 30 000 spires. La bobine primaire, quant à elle, est constituée d'un fil de 0,5 à 1 mm de diamètre, plus épais que celui de la bobine secondaire, et ne compte que 150 à 300 spires. La bobine primaire étant enroulée à l'extérieur de la bobine secondaire, la variation de flux magnétique générée par la bobine secondaire est identique à celle de la bobine primaire. Le sens d'enroulement des bobines primaire et secondaire est le même. L'extrémité de départ de la bobine secondaire est connectée au connecteur de sortie haute tension, et son extrémité est connectée à l'extrémité de départ de la bobine primaire et à la borne positive (+) du boîtier. L'extrémité de la bobine primaire est reliée à la borne « I » du boîtier et au collecteur du transistor de puissance situé à l'intérieur de l'allumeur. L'allumeur commande l'ouverture et la fermeture du courant dans la bobine primaire.
Bobine d'allumage à circuit magnétique fermé
Le noyau d'une bobine d'allumage à circuit magnétique fermé est encapsulé, et tout le flux magnétique le traverse. La perméabilité magnétique de ce noyau est environ dix mille fois supérieure à celle de l'air. Par conséquent, pour qu'une bobine d'allumage à circuit magnétique ouvert produise le même flux magnétique qu'une bobine à circuit magnétique fermé, son enroulement primaire doit présenter une force électromotrice magnétique (ampères-tours) relativement élevée. Il est donc nécessaire d'utiliser des enroulements primaires comportant un plus grand nombre de spires et un diamètre de fil plus important. Le nombre de spires de l'enroulement primaire étant élevé, et le même rapport de transformation devant être obtenu, le nombre de spires de l'enroulement secondaire doit également être augmenté. De ce fait, la miniaturisation d'une bobine d'allumage à circuit ouvert est impossible. À l'inverse, grâce à sa faible résistance magnétique, une bobine d'allumage à circuit magnétique fermé permet de réduire efficacement sa force électromotrice magnétique et de miniaturiser ainsi la bobine. Actuellement, les bobines d'allumage à circuit magnétique fermé sont très miniaturisées et peuvent être intégrées à l'allumeur, voire même à la bougie d'allumage. L'allumage du gaz comprimé inflammable dans le cylindre se fait par l'intermédiaire de la bougie. La bobine d'allumage traditionnelle est de type magnétique ouvert. Son noyau est constitué de plusieurs feuilles d'acier au silicium d'environ 0,3 millimètre d'épaisseur, autour desquelles sont enroulées les spires primaire et secondaire. La bobine d'allumage de type magnétique fermé utilise un noyau de fer, de forme similaire à celui de la bobine III, pour enrouler la spire primaire, puis enroule la spire secondaire à l'extérieur. Les lignes de champ magnétique forment un circuit magnétique fermé grâce au noyau de fer. Les avantages de la bobine d'allumage à circuit magnétique fermé sont une réduction des fuites magnétiques, des pertes d'énergie et un encombrement moindres. C'est pourquoi elle est largement utilisée dans les systèmes d'allumage électroniques.
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