Pedeorelha | Comment fonctionnent les systèmes d'allumage automobile

Gyles Lewis
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Voir les photos du moteur de voiture.

Le moteur à combustion interne est une machine étonnante qui évolue depuis plus de 100 ans. Il continue d'évoluer à mesure que les constructeurs automobiles parviennent à obtenir un peu plus d'efficacité, ou un peu moins de pollution, d'année en année. Le résultat est une machine incroyablement compliquée et étonnamment fiable.

D'autres articles expliquent la mécanique du moteur et de plusieurs de ses sous-systèmes, y compris le système d'alimentation en carburant, le système de refroidissement, les arbres à cames, les turbocompresseurs et les engrenages. On pourrait soutenir que le système de mise à feu c'est là que tout se réunit, avec une étincelle parfaitement synchronisée.

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Dans cet article, nous en apprendrons davantage sur les systèmes d'allumage, en commençant par le calage de l'allumage. Ensuite, nous examinerons tous les composants qui entrent dans la fabrication de l'étincelle, y compris les bougies d'allumage, les bobines et les distributeurs. Et enfin, nous parlerons de certains des nouveaux systèmes qui utilisent des composants à semi-conducteurs au lieu du distributeur..

Le système d'allumage de votre voiture doit fonctionner de concert avec le reste du moteur. -L'objectif est d'allumer le carburant exactement au bon moment afin que les gaz en expansion puissent faire le maximum de travail. Si le système d'allumage se déclenche au mauvais moment, la puissance diminuera et la consommation de gaz et les émissions peuvent augmenter.

Lorsque le mélange carburant / air dans le cylindre brûle, la température augmente et le carburant est converti en gaz d'échappement. Cette transformation fait augmenter considérablement la pression dans le cylindre et force le piston vers le bas.

Afin d'obtenir le maximum de couple et de puissance du moteur, l'objectif est de maximiser la pression dans le cylindre pendant la course de puissance. Maximiser la pression produira également la meilleure efficacité du moteur, ce qui se traduit directement par un meilleur kilométrage. Le moment de l'étincelle est essentiel au succès.

Il y a un petit délai entre le moment de l'étincelle et le moment où le mélange carburant / air brûle et la pression dans le cylindre atteint son maximum. Si l'étincelle se produit juste au moment où le piston atteint le sommet de la course de compression, le piston aura déjà descendu une partie du chemin dans sa course de puissance avant que les gaz dans le cylindre aient atteint leurs pressions les plus élevées..

Pour utiliser au mieux le carburant, l'étincelle doit se produire avant que le piston n'atteigne le sommet de la course de compression, Ainsi, au moment où le piston commence sa course de puissance, les pressions sont suffisamment élevées pour commencer à produire un travail utile.

Travail = Force * Distance

Dans un cylindre:

Obliger = Pression * Zone du piston
Distance = Longueur de course

Alors quand on parle d'un cylindre, travail = pression * surface du piston * longueur de course. Et comme la longueur de la course et la surface du piston sont fixes, la seule façon de maximiser le travail est d'augmenter la pression.

Le moment de l'étincelle est important, et le moment peut être Avancée ou retardé selon les conditions.

Le temps de combustion du carburant est à peu près constant. Mais la vitesse des pistons augmente à mesure que la vitesse du moteur augmente. Cela signifie que plus le moteur va vite, plus l'étincelle doit se produire tôt. C'est appelé avance à l'allumage: Plus le régime moteur est rapide, plus il faut d'avance.

D'autres objectifs, comme minimiser les émissions, ont la priorité lorsque la puissance maximale n'est pas requise. Par exemple, en retardant le calage de l'allumage (en rapprochant l'étincelle du haut de la course de compression), les pressions et températures maximales du cylindre peuvent être réduites. L'abaissement des températures aide à réduire la formation d'oxydes d'azote (NO_X), qui sont un polluant réglementé. Retarder le chronométrage peut également éliminer les cognes; certaines voitures équipées de capteurs de cliquetis le feront automatiquement.

Ensuite, nous passerons en revue les composants qui font l'étincelle.

La bougie d'allumage est au centre des quatre soupapes de chaque cylindre.

-le bougie d'allumage est assez simple en théorie: cela force l'électricité à passer à travers un espace, tout comme un éclair. L'électricité doit être à une tension très élevée pour pouvoir traverser l'espace et créer une bonne étincelle. La tension à la bougie d'allumage peut aller de 40000 à 100000 volts.

La bougie d'allumage doit avoir un passage isolé pour que cette haute tension puisse descendre jusqu'à l'électrode, où elle peut sauter l'espace et, de là, être conduite dans le bloc moteur et mise à la terre. Le bouchon doit également résister à la chaleur et à la pression extrêmes à l'intérieur du cylindre et doit être conçu de manière à ce que les dépôts d'additifs de carburant ne s'accumulent pas sur le bouchon..

Les bougies d'allumage utilisent un insert en céramique pour isoler la haute tension à l'électrode, en s'assurant que l'étincelle se produit à l'extrémité de l'électrode et pas ailleurs sur la bougie; cet insert a une double fonction en aidant à brûler les dépôts. La céramique est un conducteur de chaleur assez médiocre, de sorte que le matériau devient assez chaud pendant le fonctionnement. Cette chaleur aide à brûler les dépôts de l'électrode.

Certaines voitures nécessitent un prise à chaud. Ce type de fiche est conçu avec un insert en céramique qui a une zone de contact plus petite avec la partie métallique de la fiche. Cela réduit le transfert de chaleur de la céramique, la rendant plus chaude et brûlant ainsi plus de dépôts. Bouchons froids sont conçus avec plus de surface de contact, de sorte qu'ils fonctionnent plus frais.

La différence entre une bougie d'allumage "chaude" et "froide" se situe dans la forme de la pointe en céramique.

Le constructeur sélectionnera la bonne prise de température pour chaque voiture. Certaines voitures équipées de moteurs haute performance génèrent naturellement plus de chaleur, elles ont donc besoin de bougies plus froides. Si la bougie d'allumage devient trop chaude, elle pourrait enflammer le carburant avant que l'étincelle ne se déclenche; il est donc important de s'en tenir au bon type de prise pour votre voiture.

Ensuite, nous découvrirons la bobine qui génère le hautes tensions nécessaire pour créer une étincelle.

La bobine est un appareil simple - essentiellement un transformateur haute tension composé de deux bobines de fil. Une bobine de fil s'appelle le bobine primaire. Enveloppé autour de lui est le bobine secondaire. La bobine secondaire a normalement des centaines de fois plus de tours de fil que la bobine primaire.

Le courant circule de la batterie à travers l'enroulement primaire de la bobine.

Le courant de la bobine primaire peut être soudainement interrompu par le points de disjoncteur, ou par un dispositif à semi-conducteurs dans un allumage électronique.

Si vous pensez que la bobine ressemble à un électroaimant, vous avez raison - mais c'est aussi un inducteur. La clé du fonctionnement de la bobine est ce qui se passe lorsque le circuit est soudainement rompu par les points. Le champ magnétique de la bobine primaire s'effondre rapidement. La bobine secondaire est engloutie par un champ magnétique puissant et changeant. Ce champ induit un courant dans les bobines - un courant très haute tension (jusqu'à 100 000 volts) en raison du nombre de bobines dans l'enroulement secondaire. La bobine secondaire fournit cette tension au distributeur via un fil haute tension très bien isolé.

Enfin, un système d'allumage a besoin d'un distributeur.

le distributeur gère plusieurs travaux. Son premier travail est de distribuer la haute tension de la bobine au bon cylindre. Ceci est fait par le casquette et rotor. La bobine est connectée au rotor, qui tourne à l'intérieur du capuchon. Le rotor tourne au-delà d'une série de contacts, un contact par cylindre. Lorsque la pointe du rotor passe à chaque contact, une impulsion haute tension provient de la bobine. L'impulsion fait un arc à travers le petit espace entre le rotor et le contact (ils ne se touchent pas réellement), puis continue le long du fil de la bougie d'allumage jusqu'à la bougie sur le cylindre approprié. Lorsque vous effectuez une mise au point, l'une des choses que vous remplacez sur votre moteur est le capuchon et le rotor - ceux-ci finissent par s'user à cause de l'arc. De plus, les fils de la bougie finissent par s'user et perdent une partie de leur isolation électrique. Cela peut être la cause de problèmes de moteur très mystérieux.

Les distributeurs plus anciens avec des points de disjoncteur ont une autre section dans la moitié inférieure du distributeur - cette section fait le travail de couper le courant à la bobine. Le côté terre de la bobine est connecté aux points du disjoncteur.

Une came au centre du distributeur pousse un levier relié à l'un des points. Chaque fois que la came pousse le levier, elle ouvre les points. Cela fait que la bobine perd soudainement sa masse, générant une impulsion haute tension.

Les points contrôlent également le moment de l'étincelle. Ils peuvent avoir un avance sous vide ou un avance centrifuge. Ces mécanismes avancent le calage proportionnellement à la charge du moteur ou à la vitesse du moteur.

La synchronisation de l'allumage est si critique pour les performances d'un moteur que la plupart des voitures n'utilisent pas de points. Au lieu de cela, ils utilisent un capteur qui indique à l'unité de commande du moteur (ECU) la position exacte des pistons. Le calculateur moteur contrôle alors un transistor qui ouvre et ferme le courant vers la bobine.

Dans la section suivante, nous examinerons une avancée des systèmes d'allumage modernes: l'allumage sans distributeur.

Au lieu d'une seule bobine principale, les allumages sans distributeur ont une bobine pour chaque bougie, située directement sur la bougie elle-même.

-Au cours des dernières années, vous avez peut-être entendu parler de voitures qui ont besoin de leur première mise au point à 100 000 milles. L'une des technologies qui permet ce long intervalle de maintenance est la allumage sans distributeur.

La bobine de ce type de système fonctionne de la même manière que les bobines plus grandes et situées au centre. L'unité de commande du moteur contrôle les transistors qui coupent le côté masse du circuit, ce qui génère l'étincelle. Cela donne à l'ECU un contrôle total sur la synchronisation de l'allumage.

Des systèmes comme ceux-ci présentent des avantages substantiels. Premièrement, il n'y a pas de distributeur, ce qui est un article qui finit par s'user. De plus, il n'y a pas de fils de bougie à haute tension, qui s'usent également. Et enfin, ils permettent un contrôle plus précis du calage de l'allumage, ce qui peut améliorer l'efficacité, les émissions et augmenter la puissance globale d'une voiture.

Pour plus d'informations sur les systèmes d'allumage et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.