Bobine d'allumage.
Avec l'évolution des moteurs à essence automobiles vers des performances élevées (régime, taux de compression, puissance), une faible consommation et de faibles émissions, les systèmes d'allumage traditionnels ne répondent plus aux exigences. Les composants essentiels de ces systèmes sont la bobine d'allumage et le dispositif de commutation. Améliorer l'énergie de la bobine permet à la bougie de produire une étincelle suffisamment puissante ; c'est la condition fondamentale pour que l'allumage soit adapté au fonctionnement des moteurs modernes.
principe
La bobine d'allumage comporte généralement deux ensembles de spires : la bobine primaire et la bobine secondaire. La bobine primaire utilise un fil émaillé plus épais, généralement de 0,5 à 1 mm de diamètre, et compte environ 200 à 500 spires. La bobine secondaire utilise un fil émaillé plus fin, généralement de 0,1 mm de diamètre, et compte environ 15 000 à 25 000 spires. Une extrémité de la bobine primaire est reliée à l'alimentation basse tension (+) du véhicule, et l'autre à un dispositif de commutation (disjoncteur). Une extrémité de la bobine secondaire est reliée à la bobine primaire, et l'autre à la sortie du réseau haute tension pour produire la haute tension.
La bobine d'allumage convertit la basse tension en haute tension dans une voiture car sa forme est similaire à celle d'un transformateur classique, et son enroulement primaire présente un rapport de spires plus élevé que son enroulement secondaire. Cependant, son mode de fonctionnement diffère de celui d'un transformateur classique, dont la fréquence de fonctionnement est fixe (50 Hz), également appelé transformateur de fréquence industrielle. La bobine d'allumage, quant à elle, fonctionne par impulsions et peut être considérée comme un transformateur d'impulsions. Elle stocke et restitue l'énergie de manière répétée en fonction du régime moteur et de la fréquence, selon les variations de ce régime.
Lorsque la bobine primaire est alimentée, un champ magnétique intense se crée autour d'elle à mesure que le courant augmente, et l'énergie de ce champ magnétique est stockée dans le noyau de fer. Lorsque le dispositif de commutation coupe le circuit de la bobine primaire, le champ magnétique de cette dernière décroît rapidement et la bobine secondaire détecte une tension élevée. 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 des deux bobines est élevé, plus la tension induite dans la bobine secondaire est importante.
Type de bobine
Selon leur circuit magnétique, les bobines d'allumage se divisent en deux catégories : les bobines à circuit ouvert et les bobines à circuit fermé. La bobine d'allumage traditionnelle est de type ouvert ; son noyau de fer est constitué de plusieurs feuilles d'acier au silicium de 0,3 mm d'épaisseur, autour desquelles sont enroulées les bobines primaire et secondaire. La bobine à circuit fermé utilise un noyau de fer de forme similaire à un noyau III autour de la bobine primaire, la bobine secondaire étant enroulée à l'extérieur. Le champ magnétique est alors généré par le noyau de fer. Les avantages de la bobine d'allumage à circuit fermé sont une réduction des fuites magnétiques, des pertes d'énergie et un encombrement réduits. C'est pourquoi les systèmes d'allumage électroniques utilisent généralement ce type de bobine.
Allumage à commande numérique
Dans les moteurs à essence à grande vitesse des automobiles modernes, on utilise un système d'allumage contrôlé par microprocesseur, également appelé système d'allumage électronique numérique. Ce système d'allumage se compose de trois parties : un microprocesseur (ordinateur), divers capteurs et des actionneurs d'allumage.
En réalité, sur les moteurs modernes, les systèmes d'injection et d'allumage sont gérés par le même calculateur, qui partage un ensemble de capteurs. Ces capteurs sont similaires à ceux utilisés dans les systèmes d'injection électronique, tels que les capteurs de position du vilebrequin, de l'arbre à cames et du papillon des gaz, le capteur de pression d'admission et le capteur de cliquetis. Ce dernier, particulièrement important pour les moteurs à allumage électronique (notamment ceux équipés d'un turbocompresseur), surveille le cliquetis et son intensité. Grâce à un signal de retour d'information, le calculateur commande l'allumage en amont, évitant ainsi le cliquetis et optimisant la combustion.
Le système d'allumage électronique numérique (ESA) se divise en deux types selon sa structure : à distributeur et sans distributeur (DLI). Le système à distributeur utilise une seule bobine d'allumage pour générer la haute tension ; le distributeur allume ensuite les bougies de chaque cylindre successivement, selon la séquence d'allumage. L'activation et la désactivation de la bobine primaire étant assurées par le circuit d'allumage électronique, le distributeur est dépourvu de dispositif de rupteur et se limite à la distribution de la haute tension.
Allumage à deux cylindres
L'allumage bicylindre signifie 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. Sur un moteur à quatre cylindres, lorsque les pistons de deux cylindres sont proches du point mort haut (PMH) simultanément (l'un en compression et l'autre en échappement), les deux bougies d'allumage, alimentées par la même bobine, produisent une étincelle simultanément. L'une des étincelles produit une étincelle efficace, l'autre une étincelle inefficace. La première se produit dans un mélange à haute pression et basse température, tandis que la seconde se produit dans les gaz d'échappement à basse pression et haute température. Par conséquent, la résistance entre les électrodes des deux bougies est totalement différente, et l'énergie générée est différente. L'étincelle efficace génère ainsi une énergie beaucoup plus importante, représentant environ 80 % de l'énergie totale.
Allumage séparé
Le système d'allumage séparé attribue une bobine d'allumage à chaque cylindre, montée directement sur la bougie, éliminant ainsi le câble haute tension. Ce système, dont l'allumage précis est assuré par un capteur d'arbre à cames ou par la surveillance de la compression du cylindre, convient aux moteurs de tout nombre de cylindres, et particulièrement à ceux à quatre soupapes par cylindre. Le montage de la bobine d'allumage et de la bougie au centre du double arbre à cames en tête (DACT) optimise l'espace disponible. L'absence de distributeur et de ligne haute tension minimise les pertes par conduction et par fuite d'énergie, élimine l'usure mécanique et, grâce à l'assemblage de la bobine et de la bougie de chaque cylindre et au boîtier métallique externe, réduit considérablement les interférences électromagnétiques, garantissant ainsi le bon fonctionnement du système de gestion électronique du moteur.
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