allumage, système d'.

allumage, système d'. 1 PRÉSENTATION allumage, système d', système qui, dans un moteur à essence, fournit l'étincelle pour enflammer le mélange air-essence. Le système d'allumage produit, distribue et régule les étincelles électriques, qui enflamment le carburant vaporisé dans les chambres de combustion. 2 LES DIFFÉRENTS TYPES DE SYSTÈME D'ALLUMAGE Après quelques expériences où l'inflammation du carburant faisait appel à une flamme à l'air libre, les constructeurs automobiles ont commencé, à la fin du XIXe siècle, à utiliser l'électricité. L'allumage par étincelle électrique continue d'être la méthode employée sur les moteurs à essence modernes, mais la façon de produire et de réguler l'étincelle a évolué avec les nouvelles technologies. Sur les automobiles modernes, un processeur contrôle l'allumage, bien que de nombreux véhicules plus anciens fassent encore appel à un système d'allumage à commande et à contrôle mécaniques. On définit deux grandes catégories de système d'allumage suivant qu'il est, ou n'est pas, fait appel à une batterie pour stocker l'électricité nécessaire au démarrage du moteur. La plupart des moteurs de voiture possèdent un système d'allumage par batterie, mais ce n'est pas le cas des moteurs de certains véhicules. Les systèmes d'allumage sans batterie reposent sur un générateur appelé magnéto. 2.1 Allumage par magnéto Les premières automobiles utilisaient un système d'allumage par magnéto. Aujourd'hui, des moteurs d'avion, des voitures de course, et nombre de petits moteurs continuent d'utiliser une magnéto (dans ce dernier cas, on parle de « volant magnétique «). Le volant magnétique est répandu sur les cyclomoteurs, car il est plus léger et demande moins d'entretien qu'un système à batterie. Une magnéto est un générateur électrique (voir moteurs et générateurs électriques) qui fournit l'étincelle d'allumage dans les systèmes dépourvus de batterie. Elle est montée sur le moteur, qui lui fournit l'énergie mécanique nécessaire à son fonctionnement. La magnéto convertit cette énergie mécanique en énergie électrique. Sur les premières automobiles, il fallait tourner le vilebrequin du moteur à la main pour que la magnéto produise l'électricité nécessaire à l'inflammation du carburant. Le moteur démarré, c'est lui qui fournissait l'énergie mécanique à la magnéto. Aujourd'hui, les systèmes d'allumage par magnéto nécessitent également une source de puissance extérieure pour démarrer le moteur. C'est le cas, par exemple, des moteurs de tondeuse que l'on démarre en tirant une ficelle ou des cyclomoteurs que l'on démarre avec un kick. Certaines voitures de course utilisent un moteur électrique de lancement désaccouplé et retiré après le démarrage du moteur. 2.2 Allumage à rupteur Les systèmes d'allumage, alimentés par batterie, à interrupteur mécanique (le rupteur) ont remplacé les magnétos sur les automobiles au cours des années vingt. Les composants d'un système d'allumage à rupteur transforment le courant à basse tension de la batterie en décharge à haute tension qu'un distributeur dirige ensuite vers les chambres de combustion. La manivelle n'est plus nécessaire, et les composants sont plus spécialisés que dans les systèmes à magnéto. 2.2.1 Batterie La batterie emmagasine l'énergie pour démarrer le moteur. Quand on met le contact, la batterie envoie du courant à un moteur de lancement, qui fait tourner le vilebrequin du moteur. La rotation du vilebrequin déplace les pistons dans les cylindres, comprimant le carburant vaporisé avant la combustion. Quand le moteur fonctionne, un alternateur (générateur électrique) recharge la batterie et fournit la puissance aux autres composants électriques. 2.2.2 Distributeur Le distributeur assure deux fonctions de base. Il dirige les décharges à haute tension vers chaque cylindre, dans le bon ordre et au bon moment. Il abrite également un système d'interrupteur mécanique, le rupteur, qui s'ouvre pour interrompre la circulation du courant électrique. 2.2.3 Rupteur Quand le contact est mis, le courant à faible tension provenant de la batterie parvient jusqu'au rupteur. Un des contacts du rupteur est fixe, tandis que l'autre est monté sur un bras pivotant, rappelé par un ressort. Dans le distributeur, un arbre en rotation déplace le bras pivotant, ce qui amène les deux contacts métalliques à se toucher, puis à se séparer. Quand les deux contacts se touchent, un courant à faible tension les traverse pour alimenter un transformateur, la bobine. Quand les contacts se séparent, le circuit basse-tension de la bobine est interrompu. Dans un moteur à huit cylindres tournant à 3 000 tr/min (tours par minute), le rupteur s'ouvre et se ferme 200 fois par seconde. À l'intérieur de la bobine, les interruptions du circuit basse-tension (12 volts, normalement) provoquent des décharges de 20 000 volts ou plus. 2.2.4 Bobine Le noyau en fer de la bobine est entouré de deux couches (deux enroulements) de fil de taille différente. L'enroulement primaire, dans lequel circule le courant de 12 volts, crée un champ magnétique autour de l'enroulement secondaire. Quand le rupteur s'ouvre, le courant à basse tension s'arrête et le champ magnétique s'effondre, provoquant un sursaut de haute tension dans l'enroulement secondaire. Un fil conducteur transmet les décharges électriques de la bobine au distributeur, qui les dirige à travers d'autres fils jusqu'à chacune des bougies. Les bougies fournissent les étincelles qui enflamment le carburant. 2.2.5 Bougie d'allumage Une bougie d'allumage est constituée d'un matériau conducteur de l'électricité noyé dans un corps en céramique. Son embout fileté se visse au sommet d'un cylindre de moteur. Deux électrodes, situées à la base de la bougie, font intrusion dans la chambre de combustion. Le courant à haute tension passe du sommet de la bougie aux électrodes situées à sa base. La tension régnant entre les deux électrodes provoque un arc électrique qui enflamme le carburant vaporisé dans la chambre de combustion. 2.2.6 Condensateur Un condensateur est un dispositif qui emmagasine temporairement les charges électriques. Dans un système d'allumage, un condensateur contribue à produire une coupure franche du courant quand le rupteur s'ouvre. Le condensateur absorbe également la décharge à haute tension quand elle passe de la bobine aux contacts. Ce faisant, le condensateur minimise l'étincelle entre les contacts du rupteur, augmentant grandement leur durée de vie. 2.3 Allumage électronique Les systèmes d'allumage électroniques utilisent des semi-conducteurs et d'autres composants statiques pour interrompre et rétablir la circulation du courant dans la bobine, rendant ainsi inutile le rupteur. Les constructeurs automobiles ont commencé à installer des systèmes d'allumage électroniques dans les années soixante-dix et quatre-vingt, permettant de produire des moteurs plus propres et plus économes. 2.4 Allumage contrôlé par processeur Les systèmes d'allumage les plus récents varient beaucoup dans leur conception, mais tous sont contrôlés par processeur. La plupart ont supprimé le distributeur, le remplaçant par des dispositifs qui détectent la position du vilebrequin et déclenchent les impulsions électriques au moment adéquat. Certains systèmes intègrent des bobines, montées sur le côté du moteur ou au-dessus de chaque bougie, qui produisent des tensions de 40 000 volts ou plus. Une tension très élevée produit une étincelle plus chaude, ce qui entraîne une combustion plus propre, une durée de vie accrue de la bougie, et une amélioration de la consommation. Des processeurs contrôlent et pilotent l'ensemble du processus d'allumage, ajustant l'avance à l'allumage et le débit du carburant aux conditions de conduite, à la vitesse du véhicule et à la charge supportée par le moteur. 3 HISTORIQUE Les magnétos ont été fabriquées à grande échelle dès la fin du XIXe siècle. Les premières bobines d'induction sont construites dans les années 1830. En 1883, l'inventeur français Jean Joseph Étienne Lenoir construit un système d'allumage qui utilise une batterie et une bobine. Deux ans plus tard, les inventeurs allemands Robert Bosch et Gottlieb Honold mettent au point un système d'allumage par bougie et magnéto qui sera utilisé pendant des décennies. Au début du XXe siècle, de nouvelles améliorations voient le jour. L'ingénieur électricien américain Charles Kettering invente le démarreur électrique, supprimant l'usage de la manivelle. Des alternateurs plus puissants et les améliorations apportées à d'autres composants assurent des tensions plus élevées et des étincelles plus chaudes. La combustion devient plus propre et plus efficace. De nombreux composants, courants sur les moteurs du début du XXe siècle, ont continué à faire partie des systèmes d'allumage jusqu'au milieu des années quatre-vingt. Cependant, avec l'arrivée de la gestion électronique des moteurs, de nombreux composants essentiels ont été revus ou remplacés par des semi-conducteurs et des processeurs. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.