Une bougie d'allumage est un appareil d'une simplicité trompeuse, même si elle remplit quelques fonctions différentes mais cruciales. Avant tout, il crée (littéralement) un éclair artificiel à l’intérieur de la chambre de combustion (culasse) du moteur. Il transmet une énergie électrique (tension) très élevée afin de créer une étincelle et « allumer le feu » dans le chaos contrôlé de la chambre de combustion. Ici, la tension à la bougie d'allumage peut aller de 20 000 à plus de 100 000 volts.
Propriétés thermiques des bougies d'allumage
Bien qu’elle déclenche une étincelle pour produire une combustion, la bougie d’allumage ne l’entretient pas. Cela aide vraiment à transférer la chaleur de la chambre de combustion vers la chemise d’eau de la culasse.
La capacité d’une bougie d’allumage à dissiper la chaleur de la chambre de combustion est définie par la « plage thermique » de la bougie d’allumage. La température à l’extrémité d’allumage de la bougie d’allumage doit être maintenue suffisamment élevée pour éviter l’encrassement, mais suffisamment basse pour éviter un pré-allumage. Les fabricants de bougies d'allumage appellent cela « performances thermiques ». Les performances thermiques ou la plage thermique d'une bougie d'allumage n'ont rien à voir avec l'énergie transmise par le système d'allumage à travers la bougie d'allumage. La plage thermique de la bougie d’allumage est la zone dans laquelle la chaleur de la bougie d’allumage agit.
Bougies froides et bougies chaudes
Les bougies d'allumage « froides » ont généralement un chemin de flux de chaleur plus court. Il en résulte un taux de transfert de chaleur très rapide. De plus, le nez court de l’isolant d’une bougie d’allumage froide a moins de surface et ne lui permet pas d’absorber une quantité importante de chaleur.
Une bougie d'allumage « chaude », en revanche, a un nez isolant plus long et un chemin de transfert de chaleur plus long. Cela entraîne un transfert de chaleur beaucoup plus lent vers la culasse environnante (et donc la chemise d'eau).
La plage thermique d'une bougie d'allumage doit être soigneusement sélectionnée pour produire des performances thermiques optimales. Si la plage de chaleur est incorrecte, vous risquez de rencontrer de graves problèmes. En règle générale, une température de fin de feu appropriée est (environ) 900-1 450 degrés. En dessous de 900 degrés, une accumulation de carbone peut se produire. Au-delà, la surchauffe devient un problème.
La tension des bougies d'allumage augmente
Côté fonctionnement, la bougie d'allumage est reliée à la haute tension générée par la bobine d'allumage (soit via un distributeur classique, soit via l'électronique). Lorsque le courant sort de la bobine, une différence de tension est créée entre l'électrode centrale et l'électrode de masse de la bougie d'allumage.
La bougie d'allumage ne s'allumera pas immédiatement en raison de « l'espace » de la bougie d'allumage et du mélange air/carburant à l'intérieur de l'espace (agissant comme un isolant).
Lorsque la tension atteint environ 20 000 volts, l'espace à l'intérieur de la bougie d'allumage "se brise" et s'enflamme. Une fois la bougie d'allumage retirée de la culasse et correctement mise à la terre pour l'allumage, vous devriez entendre un clic précis. Si les conditions sont suffisamment sombres, vous pouvez voir des étincelles.
Les clics que vous entendez sont essentiellement du tonnerre miniature et les étincelles que vous observez ressemblent à des éclairs miniatures.
Dans la chambre de combustion, la chaleur intense générée par la bougie d’allumage crée une petite boule de feu dans l’espace. La boule de feu ou « noyau » de combustion se dilate et le cylindre (du moins en théorie) subit une combustion complète.
Structure de la bougie d'allumage :
Structurellement, les bougies d’allumage ne sont peut-être pas aussi simples qu’on le pense. En fait, ce sont des appareils de précision.
Côtes: Les nervures isolantes offrent une protection supplémentaire contre la tension secondaire ou le contournement des étincelles et contribuent également à améliorer l'adhérence du soufflet en caoutchouc de la bougie d'allumage sur le corps de la bougie.
Isolant: Le corps de l'isolateur est moulé en céramique d'alumine. Pour fabriquer cette partie de la bougie d'allumage, un système de formage à sec à haute pression est utilisé. Une fois l’isolant formé, il est cuit dans un four à une température supérieure au point de fusion de l’acier. Le processus produit des composants présentant une excellente rigidité diélectrique, une conductivité thermique élevée et une excellente résistance aux chocs.
Le pointeur montre l'isolant de la bougie d'allumage. Comme mentionné ci-dessus, il est formé de céramique d’alumine. La surface extérieure est nervurée pour fournir une adhérence au soufflet de la bougie d'allumage tout en ajoutant une protection contre le contournement de la bougie d'allumage (feu croisé).
Hexagonal: La forme hexagonale constitue le point de contact pour la clé à douille. La taille hexagonale est fondamentalement unifiée dans l'industrie et est généralement liée à la taille du filetage de la bougie d'allumage.
Logement: Le boîtier en acier est fabriqué selon des tolérances précises à l'aide d'un procédé spécial d'extrusion à froid. Certains types de bougies d'allumage utilisent de l'acier billette (stock de barres) pour la construction de logements.
Placage: Le boîtier est presque toujours plaqué. Cela améliore la durabilité et offre une protection contre la rouille et la corrosion. La coque en acier est fabriquée selon des tolérances précises à l'aide d'un procédé spécial d'extrusion à froid ou, dans d'autres cas particuliers, elle est usinée à partir d'acier en billette. Un hexagone usiné sur le boîtier vous permet d'installer ou de retirer la fiche à l'aide d'une clé à douille.
Rondelles: Certaines bougies d'allumage utilisent des rondelles, tandis que d'autres exemples sont « sans joint ». Les joints utilisés sur les bougies d'allumage présentent une conception en acier plié qui offre une surface lisse à des fins d'étanchéité. Les bougies d'allumage sans joint utilisent un boîtier de siège conique qui se scelle avec des tolérances serrées à l'intérieur de la bougie d'allumage.
Sujets: Les filetages des bougies d'allumage sont généralement roulés et non coupés. Ceci est conforme aux spécifications établies par la SAE et l’International Standards Institute.
Électrodes de terre: Il existe de nombreuses formes et configurations différentes d'électrodes de terre, mais le plus souvent, elles sont fabriquées en acier allié au nickel. Les électrodes de terre doivent être capables de résister à la corrosion par étincelle et à la corrosion chimique à des températures extrêmes.
Électrode centrale: L'électrode centrale doit être constituée d'un alliage spécial résistant à la corrosion par étincelle et à la corrosion chimique. Gardez à l’esprit que les températures de la chambre de combustion changeront (parfois beaucoup). L'électrode centrale doit fonctionner selon ces paramètres.
Espace entre les électrodes Spark Park : La zone entre l’électrode de masse et l’électrode centrale est appelée l’espace. L'électrode centrale doit être constituée d'un alliage spécial résistant à la corrosion par étincelle et à la corrosion chimique.
Nez isolant: Il existe une variété de formes et de tailles de nez isolant, mais essentiellement, le nez isolant doit être capable d'éliminer les dépôts de carbone, d'huile et de carburant à basse vitesse. À des régimes moteur plus élevés, l’extrémité avant de l’isolateur est généralement refroidie, réduisant ainsi la température et la corrosion des électrodes.
