La bougie avec ses électrodes est montée sur la culasse, à l'intérieur de la chambre de combustion du moteur. Sa fonction est d'enflammer le mélange Air-Fuel, qui est sous haute pression à l'intérieur de la chambre. Pour cela, il crée des étincelles électriques qui sautent entre ses électrodes.
Compte tenu de la fonction qu'il remplit, il est très important qu'il fonctionne correctement pour obtenir des performances optimales du moteur.
Comme on peut le voir sur la figure, la bougie d'allumage est constituée d'une électrode centrale (1), généralement constituée d'un noyau en cuivre avec un alliage de nickel. Une grande quantité de chaleur est dissipée à travers cet élément, il doit donc être résistant à l'usure par brûlure.
En cas de forte exigence thermique, ils sont en argent ou en platine ou en alliages de ce dernier.
Le noyau dépasse du bas de la bougie d'allumage et est fixé à son sommet à travers du verre fondu (2) (électriquement conducteur) à un boulon de connexion en acier (3).
Ce boulon se termine en haut par un écrou de connexion (4) auquel le câble haute tension est fixé.
En plus de sa fonction conductrice, le verre assure l'ancrage mécanique des pièces et garantit l'étanchéité aux gaz de combustion.
Un isolant (5) entoure l'électrode centrale et le boulon de connexion. La fonction de cet isolant est de les isoler du corps (6).
L'isolant nécessite des caractéristiques très particulières, telles que la résistance mécanique, la dureté, la rigidité diélectrique élevée et une bonne conductivité thermique.
Cet isolateur de bougie est en oxyde d'aluminium (Al2OU3) avec des additifs de substances vitreuses formant ainsi un corps en céramique.
Dans sa partie supérieure, il présente des fentes sculptées (7) qui font office de barrière au courant de fuite. Alors que sa partie inférieure (8), appelée pied isolant, enveloppe l'électrode centrale d'une certaine longueur et épaisseur, grâce à quoi, les bougies d'allumage auront certaines caractéristiques (en fonction de leur degré thermique ou de leur température de fonctionnement).
Entre le corps et l'isolant se forme l'espace respiratoire (9). Le corps fixe la bougie d'allumage à la culasse. Il est en acier nickelé avec une zone filetée en bas pour l'accouplement à la culasse et un fraisage hexagonal en haut pour appliquer le couple avec la clé à bougie.
L'isolant est couplé au corps dans une zone (10), appelée contraction thermique, à laquelle est appliqué un chauffage inductif à haute pression.
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Deux articulations (11 et 12) sont interposées entre le corps et l'isolateur, ce qui rend l'intérieur de la bougie d'allumage hermétique au passage des gaz de la chambre de combustion.
L'électrode de masse (13) est soudée au corps et a généralement une section rectangulaire.
Comme l'électrode centrale, l'électrode de masse est soumise à des températures et à des pressions élevées, de sorte que les matériaux de fabrication sont généralement les mêmes.
La séparation entre les deux électrodes constitue la soi-disant distance ou lumière (distance entre laquelle l'étincelle saute). Un joint de rondelle métallique (14), placé entre le filetage et le siège avec la culasse, forme une liaison étanche entre la bougie d'allumage et la chambre de combustion.
La température atteinte dans la chambre de combustion varie d'un moteur à l'autre en fonction du refroidissement, du taux de compression, etc.
Cependant, la température de fonctionnement d'une bougie doit être maintenue au-dessus de la limite d'auto-nettoyage (500 ° C) et en dessous de la limite d'allumage prématurée (900 ° C), quel que soit le moteur en question.
T1 – T2 = 500 à 900 ° C
T1 = température de la bougie à l'intérieur de la chambre pendant la combustion en ° C
T2 = Température que la bougie évacue, en ° C
La bougie doit fournir au système de refroidissement, à travers la culasse, la même quantité de chaleur qu'elle reçoit en combustion.
La figure nous donne une vision du chemin de chaleur dans la bougie. On observe qu'environ 80% est évacué par conduction thermique, tandis que 20% est absorbé par les gaz d'admission frais.
Si la température doit être la même dans toutes les bougies et, néanmoins, celle qui est atteinte dans les chambres de combustion varie, évidemment la capacité à transmettre de la chaleur au circuit de refroidissement diffère d'une bougie à l'autre. C'est pourquoi le concept de degré thermique des bougies d'allumage est utilisé.
Les bougies d'allumage sont regroupées en trois catégories en fonction de leur facilité d'évacuation de la chaleur:
• Prise chaude ou faible degré thermique (figure a). Le pied de l'isolateur est long de sorte que l'évacuation de la chaleur s'effectue lentement. Ils sont utilisés dans les moteurs à faible compression lente ou dans ceux qui utilisent de l'huile dans le carburant, dans les chambres de combustion desquelles les températures sont basses.
• Bougie d'allumage de qualité thermique moyenne (figure b). Le pied de l'isolateur est plus court que dans la bougie précédente, donc la facilité d'évacuation de la chaleur est plus grande.
Il est utilisé dans les moteurs dont le taux de compression est moyen.
• Prise froide ou haute qualité thermique (figure c). Le pied isolant est très court et transmet rapidement la chaleur au système de refroidissement. Il est utilisé par les moteurs à compression élevée et à révolutions élevées.
La figure ci-dessous montre les courbes de température des bougies d'allumage à différents degrés thermiques, montées sur le même moteur et fonctionnant à pleine charge.
Il est très important que lors du remplacement des bougies d'allumage d'un véhicule, sélectionnez la bougie d'allumage appropriée pour chaque application.
Par conséquent, il est conseillé de suivre à la lettre les instructions du fabricant de la bougie d'allumage, afin de s'assurer qu'elle répond aux spécifications établies par le constructeur du véhicule.
Pour déterminer le degré thermique, non seulement la température de la chambre de combustion est prise en compte, mais également la probabilité d'inflammation, qui est déduite au moyen du courant ionique.
La distance entre les électrodes d'une bougie d'allumage influence, entre autres facteurs, la tension d'allumage.
Un espace trop petit implique une faible tension. Cela peut entraîner des problèmes en raison d'une transmission insuffisante d'énergie au mélange et de la difficulté conséquente à le brûler.
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Inversement, un espacement trop important conduit à une tension d'allumage élevée, ce qui entraîne une réduction de la réserve de tension, avec le risque de nouveaux ratés.
La valeur exacte de l'écart est déterminée par le constructeur du moteur. Elle varie normalement de 0,7 à 1,1 mm. La figure montre un graphique montrant la relation entre ladite séparation et la tension d'allumage.
La longueur d'étincelle est également déterminée par la disposition des électrodes.
Il existe deux types de longueurs d'étincelle sur les bougies d'allumage:
Longueur d'étincelle dans l'air: Les deux électrodes de masse font face à l'électrode centrale. L'étincelle fait un chemin direct entre l'électrode centrale et la masse.
Longueur d'étincelle coulissante: Ici, les électrodes de masse sont placées latéralement sur la céramique. L'étincelle glisse de l'électrode centrale sur la pointe de l'isolateur, puis saute à travers une fente dans le verre jusqu'à l'électrode de masse. Il est actuellement largement utilisé pour son effet positif sur l'inflammation du mélange.
Afin de prolonger la durée de vie des bougies d'allumage, des bougies d'allumage avec un plus grand nombre d'électrodes de terre sont utilisées. L'étincelle saute toujours de l'électrode centrale à l'électrode de masse la plus proche.
Si la distance augmente, l'étincelle saute sur la prochaine électrode de masse la plus proche. Cela maintient une séparation plus homogène entre les électrodes et pour une durée plus longue.
Certaines bougies d'allumage sont équipées d'une résistance antiparasitaire afin d'éliminer d'éventuelles interférences électriques.
Comment identifier une bougie d'allumage d'une autre?
Les caractéristiques des bougies d'allumage sont gravées au moyen d'un code (chaque constructeur utilise son propre exemple de codage Denso, NGK, Motorcraft, AC Delco) sur le corps ou sur son isolant.
Chaque chiffre ou lettre qui intervient dans ce code a une signification par rapport aux caractéristiques de la bougie (en termes de degré thermique, d'écartement des électrodes, de filetage, etc.).
Il existe des tableaux d'équivalences entre les différentes marques de bougies d'allumage et les modèles de véhicules auxquels elles sont destinées.
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