Module 11 Systèmes d allumage

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1 Module 11 L objectif du module 11 est d apprendre à entretenir et réparer les différents systèmes d allumage selon les critères suivants : Respect de la séquence de travail Respect des méthodes de vérification Précision des réglages Respect des normes du fabricant Fonctionnement optimal du système d allumage Choix et utilisation appropriés de l outillage et des appareils Respect des règles de santé et de sécurité Le module 11 est d une durée de 60 heures (8 jours) Il comporte un examen pratique Pratique de 2 heures 80/100 Le module 11 se divise : ATE (réinvesti en stage) 10 heures 6 jours de théorie et pratique 50 heures 2 jours d examen pratique 12 heures (Derniers jours du module voir horaire) Horaire du module 11 Rôle et identification des différents systèmes d allumage Étude des différentes composantes Étude et entretien des différents systèmes Réparation des différents systèmes Diagnostiquer des problèmes des différents systèmes d allumage IMPORTANT La sélection pour l ordre de priorité à l examen sera décidée selon les critères suivants : % absence Rigueur dans les travaux Comportement positif (participation) Marie-Pierre Chalifoux

2 Voici les pictogrammes que vous retrouverez tout au long de ce guide. Stop faite vérifier votre travail par l enseignant Avant de poursuivre les prochaines étapes d un exercice ou de passer au prochain exercice faite validé votre travail par un enseignant. Attention démonstration Vous devez assister à une démonstration et prendre des notes sur la procédure Lecture d un document externe au guide L enseignant vous remettra un document externe à consulter pour la lecture avant de continuer les exercices dans le guide Marie-Pierre Chalifoux

3 Table des matières Chapitre Le rôle du système d allumage...5 La minute S.S.T....7 Exercice santé-sécurité...8 Type de système d'allumage et leur application...9 Type de système d'allumage et leur composantes...10 Exercice 1.0 Identification du type de système d allumage...11 Chapitre Les composants...12 La bobine d allumage...13 Démonstration 2.1 Vérificateur d étincelle...18 Démonstration 2.2 Vérification des résistences...18 Exercice Exercice 2.2 Inspection et test statique de bobine d allumage...23 Exercice 2.3 Test dynamique...24 Les bougies d'allumage...26 Exercice Démonstration 2.3 La bougie entretien et ajustement...36 Exercice 2.5 Identifications de bougies...36 Contact à rupteur...38 Exercice Démonstration 2.4 Ajustement de contact à rupteur...40 Le condensateur...41 Exercice Calage d'allumage...43 Démonstration 2.5 Lampe de synchronisation...46 Exercice 2.8 Contacts à rupteur et calage fixe...46 Module d allumage...49 Exercice 2.9 Localisation et interprétation...51 Chapitre Les différents types de systèmes d allumage...52 Les systèmes d allumage à commande par contact à rupteur...53 Marie-Pierre Chalifoux

4 Le circuit d allumage conventionnel alimenté par batterie et à commande par contact de rupteur Exercice Le circuit d allumage conventionnel alimenté par magnéto et à commande par contact de rupteur Exercice Exercices pratique : Le circuit d allumage par décharge de condensateur alimenté par magnéto commandé par contact de rupteur...65 Le circuit d allumage conventionnel alimenté par magnéto et à commande transistorisée Exercices pratique : Le circuit d allumage conventionnel alimenté par batterie et à commande transistorisée. 72 Le circuit d allumage conventionnel alimenté par batterie et à commande électronique...74 Exercices pratique : Le circuit d allumage conventionnel alimenté par batterie et à commande transistorisée. (Suite)...85 Exercice Exercices pratique : Exercice Exercices pratique : Exercices pratique : Pourquoi la décharge capacitive? Chapitre Diagnostic Démonstration 4.1 : Démarche de diagnostic d un problème électrique Exercice Exercice Exercice Marie-Pierre Chalifoux

5 Chapitre 1 Le rôle du système d allumage Le système d allumage est un système élévateur de tension, c'est-à-dire qu il va augmenter la tension de la batterie (12 volts) ou de la magnéto (70 volts selon le RPM) à une tension de à volts selon le véhicule. Cela, au moyen d un transformateur. Cette tension au voltage impressionnant est nécessaire pour franchir l écartement de la bougie au moment du passage entre les deux électrodes ce qui formera un arc électrique (figure 1). C est cette étincelle qui enflammera le mélange air essence compressée dans la chambre à combustion du moteur. Figure 1 En mécanique de véhicules légers, il y a plusieurs types de système d allumage. Principalement, ils se divisent en deux grandes familles : à décharge de condensateur «CDI» et par induction aussi appelée allumage «conventionnel». De plus, ces familles se divisent en sous-groupe. Conventionnel Alimenté par batterie contrôlée par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par magnéto contrôlée par transistor Alimenté par batterie contrôlée par transistor Décharge de condensateur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par batterie contrôlée par thyristor Alimenté par magnéto contrôlé par thyristor Il est certain que plusieurs différences selon les manufacturiers et les modèles vont diviser les sous-groupes. Marie-Pierre Chalifoux

6 Les deux grandes familles de systèmes d allumage Les deux systèmes fonctionnements sous le principe de l induction mutuelle. Un courant qui circule dans un enroulement de fil génère un champ magnétique, ce même champ peut à son tour induire un courant dans un autre enroulement. La différence entre les deux systèmes réside dans la façon utilisée pour que le champ magnétique du premier enroulement (E1) induise un courant dans le deuxième enroulement (E2). Les deux enroulements sont réunis dans une même unité appelée bobine d allumage qui est en fait, un transformateur élévateur de tension (figure 2). L allumage inductif «conventionnel» Ce système utilise l effondrement du champ magnétique du premier enroulement (E1) pour induire une haute tension dans le second enroulement (E2). Une faible tension circule dans le premier enroulement (E1) pendant un court moment, cette période a pour nom la période de saturation. Ensuite, le circuit est ouvert. Alors, le champ magnétique s effondre. C est cet effondrement qui crée une induction électromagnétique dans le second enroulement (E2) ainsi, un courant d une haute tension est induit. L allumage à décharge capacitive La méthode, utilisée pour provoquer l induction du courant à haute tension dans le second enroulement (E2), est la décharge d une tension assez élevée dans le premier enroulement (E1). La tension de décharge est, au préalable accumulée dans un condensateur. Au bon moment, il sera déchargé d un seul coup dans le premier enroulement (E1). Ce qui génèrera un champ magnétique qui a son tour induit un courant dans le second enroulement (E2). Marie-Pierre Chalifoux

7 La minute S.S.T. Danger? Quel danger? Même si une bobine d'allumage produit entre et volts, elle est en fait moins dangereuse que la tension de 120 volts disponible d'une prise murale. Ceci, parce que la bobine d'allumage ne produit pas assez de courant pour faire beaucoup de mal. En outre, la bobine d'allumage ne produira que de courtes impulsions de tension, pas de l'électricité continue contrairement à une prise murale. Néanmoins, il n est pas agréable de prendre un choc venant de la bobine d allumage. De plus, une personne souffrant de problème cardiaque court un risque de malaise et même de décès. L étincelle pourquoi est-elle si dangereuse? L'étincelle elle-même n'est pas dangereuse, mais voici pourquoi elle peut le devenir : elle peut être l élément déclencheur d un incendie ou d'une explosion. Il faut combiner trois éléments : un matériau combustible, de l oxygène (air ambiant) et une source d'inflammation (étincelle). La suppression de l'un des éléments permettra d'éviter un incendie ou une explosion. Dans les ateliers de mécanique, nous avons à faire face à tous les éléments qui peuvent provoquer un incendie ou une explosion. À vous d avoir des pratiques sécuritaires. Le système à décharge de condensateur pourquoi est-il si dangereux? La tension du circuit primaire du système «CDI» peut atteindre 500 volts, comme l intensité de cette décharge est plus élevée que celle du circuit secondaire (étincelle à la bougie) le danger d électrocution mortelle est présent. Les bonnes techniques de travail vous seront enseignées tout au long du module et ce pour évite tout type d accident. Donc, si la sécurité est votre souci, il est important de respecter les consignes de votre enseignant et de suivre les méthodes et procédures de vérification énoncées dans les manuels des manufacturiers. Marie-Pierre Chalifoux

8 Exercice santé-sécurité Répondre aux questions. Quels sont les risques dus à une étincelle dans un atelier de mécanique? La bobine d allumage peut-elle être dangereuse? Pourquoi le système «CDI» est-il dangereux? De quelle façon pouvez-vous éviter les accidents lors que vous travaillez sur les systèmes d allumage? Marie-Pierre Chalifoux

9 Type de système d'allumage et leur application Conventionnel Tronçonneuse Tondeuse Moteur horsbord Toutterrain Motocyclette Motoneige Alimenté par batterie contrôlée par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par transistor Alimenté par batterie contrôlée par transistor Décharge de condensateur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par batterie contrôlée par thyristor Alimenté par magnéto contrôlé par thyristor Marie-Pierre Chalifoux

10 Type de système d'allumage et leur composantes Conventionnel Bobine allumage Bougie Rupteur Module CDI Module TCI Capteur de position de vilebrequin Alimenté par batterie contrôlée par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par transistor Alimenté par batterie contrôlée par transistor Décharge de condensateur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Alimenté par batterie contrôlée par thyristor Alimenté par magnéto contrôlé par thyristor Marie-Pierre Chalifoux

11 Exercice 1.0 Identification du type de système d allumage Durée : 60 minutes But : identifier les différents types de systèmes d allumage et leurs composants. Marche à suivre : À l aide du manuel du fabricant, trouver le type de système d allumage des véhicules présent dans l atelier TABLEAU 1. Ensuite, cocher les composantes qu ils possèdent TABLEAU 2. TABLEAU 1 Véhicule # Type de véhicule Marque Modèle Type de système d allumage 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : TABLEAU 2 Composantes Véhicule # 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : Bobine allumage Bougie Rupteur Module CDI Module TCI Capteur de position de vilebrequin Condensateur Marie-Pierre Chalifoux

12 Chapitre 2 Les composants Dans ce chapitre, vous étudierez les différents composants des systèmes d allumage, qui sont les suivants : Bobine d allumage Fil haute tension Capuchon haute tension Bougie Contact de rupteur Condensateur Système de contrôle du calage Module d allumage De plus, les explications seront accompagnées de démonstration, d exercice théorique et pratique. Marie-Pierre Chalifoux 12

13 La bobine d allumage La fonction de la bobine d allumage (figure 3) est d augmenter la tension de la source afin de produire une étincelle entre les électrodes de la bougie, donc de créer entre celles-ci une forte tension. Comme il y a deux types de systèmes d allumage, il y a deux types de bobines d allumage «conventionnel» et «CDI» pour simplifier les explications, la bobine du système «conventionnel» sera utilisée. Bobine d allumage système «conventionnel» La bobine d allumage est un transformateur élévateur de tension, ce qui signifie qu elle va amplifier la tension de la batterie 12 volts ou de la magnéto 70 à 170 volts jusqu à une tension de à volts. Construction de la bobine Les composantes internes de la bobine d allumage sont l enroulement primaire, l enroulement secondaire et le noyau de fer doux. L enroulement primaire est constitué de plusieurs centaines de tours de fil de calibre moyen. La résistance du primaire est normalement de moins de 3 ohms. Chaque extrémité de la bobine primaire est raccordée à une borne polarisée (+ et -) reliée au circuit primaire. L enroulement secondaire est constitué de à tours de fil, de calibre inférieur à celui du primaire (0.1 mm de diamètre). La bobine secondaire est enroulée autour du noyau formé d un empilage de tôle feuilletée (figure 4). La résistance interne de la bobine secondaire est de 9 kilos ohms ou plus. Le branchement de l enroulement secondaire peut varier selon la commande de rupture du circuit : des contacts à rupteur ou électroniquement. Cependant, une des extrémités de la bobine secondaire est toujours raccordée au fil haute tension (figure 5). Marie-Pierre Chalifoux 13

14 Les fils des deux bobinages sont recouverts d un vernis isolant pour empêcher que la bobine d allumage ne soit court-circuit. Le rapport du nombre de tours de fils des enroulements (primaire et secondaire) détermine l intensité et la tension induite dans l enroulement secondaire. Les fabricants choisissent un rapport selon les caractéristiques du moteur. (Exemple la tondeuse 1/60 et moto 1/250.) Fonctionnement interne Le schéma de la figure 6, représente les enroulements primaires et secondaires ainsi que les lignes de flux. Quand le circuit primaire est fermé et que le courant circule (3 à 4 ampères suivant la tension appliquée à la bobine), il s'établit dans la bobine primaire un champ magnétique. La durée de circulation du courant se nomme la période de saturation. L importance de l intensité qui circule dans l enroulement primaire dépend de trois facteurs : Résistance interne de la bobine, résistance branchée en série dans le circuit primaire et la tension de la source. À l ouverture du circuit, le champ magnétique de l enroulement primaire n est plus supporté par un courant et il s affaisse. En s affaissant, il coupe l enroulement primaire, induisant une tension d environ 200 Volts, dont la polarité est inverse de celle de la batterie (loi de Lenz). Une tension sera aussi induite dans la bobine secondaire, car elles sont enroulées autour du même noyau. Comme le rapport entre la bobine primaire et secondaire est de l ordre de 1 pour 250 tours de fil, la tension s élèvera Volts de tension disponible. Ce rapport peu varié selon les véhicules, le branchement du circuit secondaire et la forme du noyau aussi. HT : Sortie haute tension vers le plot central du distributeur ou directement à la bougie. + C Bat : Entrée basse tension via l'interrupteur de contact. R : Sortie basse tension vers le rupteur. 1 : Noyau magnétique. 2 : Revêtement ferromagnétique. 3 : Enroulement secondaire. 4 : Enroulement primaire. 5 : Ligne de flux. (La carcasse de la bobine est étanche et est parfois remplie d'huile) Marie-Pierre Chalifoux 14

15 ATTENTION, LES SYSTÈMES CDI PEUVENT TUER (400 V ) Bobine d allumage système à décharge de condensateur (CDI) La bobine d allumage est un transformateur élévateur de tension, ce qui signifie qu elle va amplifier la tension de la décharge du condensateur de 250 à 500 volts, jusqu à une tension de à volts. Construction de la bobine La construction interne de la bobine est presque la même. Il y a deux différences : la résistance de la bobine primaire est beaucoup moins élevée (moins d un ohm), car il y a moins de tours de fil et le rapport primaire secondaire est de 1 pour 100. Puis le branchement des enroulements, surtout pour le circuit primaire qui ne possède seulement qu un fil et même s il en a deux, le deuxième est directement branché à la masse (figure 7). Figure 7 Fonctionnement interne Pour produire l étincelle, la bobine primaire reçoit une décharge de 400 volts du condensateur qui est intégré au module «CDI». Cette décharge induit une haute tension dans l enroulement secondaire. Comme le ratio primaire secondaire est de 1 pour 100, la tension de 400 volts est élevée à volts. Puis cette haute tension ira franchir l écartement de la bougie. Marie-Pierre Chalifoux 15

16 Vérification de la bobine d allumage La bobine d allumage se vérifie de deux façons : en statique et en dynamique. C est thermes seront utiliser tout au long du cahier pour les différentes vérifications des divers composants du système d allumage. Les vérifications dites statiques sont des lectures de résistance et les lectures dynamiques sont des mesures de tension ou d intensité. Les vérifications statiques de la bobine d allumage sont la mesure de la résistance de l enroulement primaire et secondaire. Voici, à la figure 8, la façon de brancher votre multimètre à la bobine. Vous n avez ensuite qu à comparer vos lectures avec les spécifications du manufacturier. Les vérifications dynamiques sont la mesure de Figure 8 la tension secondaire disponible et de la tension primaire. Pour tester la tension secondaire disponible, vous devez débrancher le fil à la bougie et brancher à la place de celle-ci un vérificateur d étincelle «spark tester» (figure 9). Figure 9 La vérification du circuit primaire est différente selon le système d allumage. Car, la tension du primaire n est pas la même sur un système «CDI» versus un «conventionnel». Cette lecture de tension se mesure avec le multimètre en volts DC sur une échelle de moins de 20 volts pour le système «conventionnel». Pour le système «CDI», la tension est de 100 volts et plus. Certain multimètre on la fonction «min-max peak» ce qui permet de faire une lecture de voltage de crête, sinon vous devez utiliser un outil qui de branche au multimètre pour effectuer cette lecture. Marie-Pierre Chalifoux 16

17 Voici un exemple de spécification, pouvant se retrouver dans les manuels de manufacturiers : Contrôle de la bobine d'allumage Débrancher les fils de la bobine d'allumage puis mesurer la résistance de la bobine primaire. Valeur standard : ohms (20 C) Débrancher le capuchon des bougies puis mesurer la résistance de la bobine secondaire entre la borne à fil vert de la bobine d'allumage et le capuchon de la bougie. Valeur standard : 17, kohms (20 C) Si la résistance dépasse ces limites, débrancher le capuchon de la bougie, puis mesurer la résistance. Valeur standard : 13, kohms (20 C) Spécification Honda cb500 Marie-Pierre Chalifoux 17

18 Démonstration 2.1 Vérificateur d étincelle Durée : 15 minutes But : démonter la bonne procédure de mesure le la tension secondaire disponible, sur différents types de véhicules et équipements de jardin. Mise en situation : Vous allez assister à une présentation commentée touchant l utilisation de différents outils pour vérifier la tension secondaire disponible ou étincelle. Observation : Démonstration 2.2 Vérification des résistances Durée : 15 minutes But : démonter la bonne procédure de mesure le la résistance de l enroulement primaire et secondaire, sur différents types de véhicules et équipements de jardin. Mise en situation : Vous allez assister à une présentation commentée touchant l utilisation du multimètre pour vérifier la résistance de l enroulement primaire et secondaire. Observation : Marie-Pierre Chalifoux 18

19 Fonction du câble haute tension et du capuchon Câble Ce câble consiste en un conducteur recouvert d une matière caoutchoutée très isolante. Une fuite électrique du câble ou de toute autre partie du circuit de haute tension permettrait à la haute tension de se relier à la masse à ce point plutôt qu à l électrode de la bougie. Principe de fonctionnement Lorsque l arc électrique se produit, la haute tension, pouvait atteindre volts, produite par la bobine d allumage doit d abord transiter par les câbles d allumage en direction de la bougie. Pour que cette opération soit sans faille, les câbles haute tension doivent satisfaire un certain nombre de critères. Des propriétés isolantes, une bonne résistance aux températures élevées (jusqu à 200 C), une résistance aux vibrations et une résist ance aux variations de température et d humidité sont les qualités préalables nécessaires que des câbles d allumage doivent présenter. Marie-Pierre Chalifoux 19

20 Capuchon Le capuchon assure une connexion efficace du câble de la bougie, et il est muni d une résistance d environ 4,5 k ohms. Cette résistance, combinée à une résistance d environ 5 k ohms à l intérieur de la bougie, permet de réduire grandement les radiations électromagnétiques provenant du système, tout en réduisant les interférences touchant les radios et les télévisions. Marie-Pierre Chalifoux 20

21 Exercice 2.1 Répondre aux questions. 1 : Nommez-les deux types de bobine d allumage? 2 : Quels sont les trois éléments essentiels d une bobine d allumage? _ 3 : De quoi est constitué l enroulement primaire? _ 4 : De quoi est constitué l enroulement secondaire? _ 5 : De quoi est constitué de noyau? _ 6 : Quelles sont les deux différences entre les modèles de bobines d allumages conventionnels? Marie-Pierre Chalifoux 21

22 7 : Quelles sont les trois différences entre les bobines d allumages conventionnels et CDI? 8 : Qu est-ce que la période de saturation? _ 9 : Quels sont les trois facteurs qui déterminent l importance du courant dans l enroulement primaire? _ 10 : Quelle est la lecture de tension à la borne du circuit primaire d une bobine d allumage; Conventionnel : - CDI : - 11 : De quoi est constitué un câble haute tension? _ 12 : Quelle est la fonction du capuchon haute tension? _ Marie-Pierre Chalifoux 22

23 Exercice 2.2 Inspection et test statique de bobine d allumage Durée : 20 minutes But : identifier et vérifier les différents types de bobines d allumage. Marche à suivre : À l aide du manuel du fabricant, trouver les spécifications des différentes bobines d allumage et noter les résultats de vos mesures afin de comparaison et d établir un constat. Outil : Multimètre Bobine conventionnelle Mesure de la résistance : Vérification de l enroulement primaire : Spécification Vérification de l enroulement secondaire : Spécification Vérification du capuchon : Spécification Bobine CDI Mesure de la résistance : Vérification de l enroulement primaire : Spécification Vérification de l enroulement secondaire : Spécification Vérification du capuchon : Spécification Marie-Pierre Chalifoux 23

24 Exercice 2.3 Test dynamique Durée : 60 minutes But : identifier et vérifier les différents types de bobines d allumage. Marche à suivre : À l aide du manuel du fabricant, trouver les spécifications des différentes bobines d allumage et noter les résultats de vos mesures afin de comparaison et d établir un constat. Outil : Multimètre Vérificateur d étincelle Outils de lecture de voltage de crête Mesure de la tension secondaire disponible : (vérifier la tension de l étincelle). Toujours, assurez de couper l alimentation d essence lors du test pour ne pas noyer le moteur. Mesure la tension de circuit primaire. Bobines conventionnelles Bobine 1 : Comptoir avec simulateur Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Bobine 2 : Tondeuse Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Bobine 3 : moto Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Marie-Pierre Chalifoux 24

25 Bobines CDI Mesure de la tension secondaire disponible et de la tension primaire: Bobine 1 : Comptoir avec simulateur Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Bobine 2 : Scooter Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Bobine 3 : VTT Spécification Voltage primaire Spécification Voltage secondaire Marie-Pierre Chalifoux 25

26 Problème Les défaillances possibles de la bobine d allumage Court-circuit de la bobine primaire Court-circuit de l enroulement secondaire Boîtier de la bobine fissuré Dans certains cas, les courts-circuits se produisent dans des circonstances particulières; comme par temps humide ou quand le moteur est chaud. Il est normal de voir les problèmes surgir ou s aggraver dans c est circonstance, car l eau est un bon conducteur et la chaleur ramollie et permet la dilatation des boitiers de plastique ce qui favorise les courts-circuits internes ou à la masse. Symptômes Le moteur peut à avoir des ratés lors des accélérations vives et des vitesses de rotation élevées. Puis, les difficultés vont apparaître à des régimes stables et modérés. Le moteur peut aussi ne pas démarrer. Remarque : Ces symptômes sont similaires à ceux provoqués par un défaut d'alimentation en essence, pompe défectueuse ou filtres encrassés. Attention de ne pas confondre. ATTENTION Il est important de ne pas faire fonctionner le moteur avec le fil haute tension de la bobine d allumage débranché. Cette action peut provoquer un bris interne de la bobine. La haute tension de l enroulement secondaire cherche à retourner à la masse par le chemin le plus court, alors s il est en circuit ouvert les chances que l électricité réussisse à traverser le verni de l enroulement sont très élevées. Marie-Pierre Chalifoux 26

27 Les bougies d'allumage Les bougies d'allumage sont comme des fenêtres donnant sur l'intérieur de votre moteur (seuls témoins de ce qui se passe dans la chambre de combustion). Elles peuvent donc se révéler un précieux outil de diagnostic. Tout comme le thermomètre pour l'humain, la bougie d'allumage expose les symptômes de problème de fonctionnement d'un moteur, que tout expert pourra analyser afin de repérer les causes premières des problèmes et déterminer les rapports air carburant. Principes de base : La tension qui est nécessaire pour déclencher l'arc électrique est de l'ordre de 10 kv pour un taux de compression voisin de 10. À la pression atmosphérique, cette tension de claquage serait 10 fois plus faible. Elle se caractérise par des températures de fonctionnement allant de (700 à C). La bougie a deux fonctions principales : Enflammer le mélange air carburant Faire sortir la chaleur de la chambre de combustion Les bougies produisent en arque électrique qui enflamme le mélange air essence. En outre, la température de la pointe d'allumage de la bougie doit être suffisamment basse pour empêcher le pré allumage et suffisamment élevé pour prévenir l'encrassement. C'est ce qu'on appelle le rendement thermique, lequel est réglé en fonction de la valeur thermique sélectionnée. Il est essentiel de se rappeler que les bougies ne créent pas de chaleur, mais la retient. La bougie fonctionne comme un échangeur de chaleur qui retire l'énergie thermique superflue de la chambre de combustion pour la transférer au système de refroidissement du moteur. La valeur thermique se définit comme la capacité de la bougie de dissiper la chaleur. Le taux de transfert de chaleur est déterminé par : La longueur du bec de l'isolateur Le volume de gaz autour du bec de l'isolateur Les matériaux ou la composition de l'électrode centrale et de l'isolateur de porcelaine Le degré thermique d'une bougie d'allumage n'a aucun lien avec la tension électrique transmise par celle-ci. Elle indique la capacité de la bougie de retirer la chaleur de la chambre de combustion. Marie-Pierre Chalifoux 27

28 La mesure du degré thermique tient à plusieurs facteurs : La longueur du bec de l isolateur central de céramique, Sa capacité d absorber et de transférer la chaleur de combustion, Le matériau de fabrication de l isolateur, La composition de l électrode centrale. La longueur du bec de l isolateur est la distance entre la pointe d allumage de l isolateur et le point où ce dernier entre en contact avec le culot métallique. Étant donné que la pointe de l isolateur est la partie la plus chaude de la bougie, sa température est un facteur primordial pour prévenir le pré allumage et l encrassement. Qu une bougie se retrouve dans une tondeuse, un bateau ou une voiture de course, la température de sa pointe d allumage doit rester entre 450 C et 850 C. Degré thermique et dissipation de la chaleur Si elle est inférieure à 450 ºC la zone de l isolateur entourant l électrode centrale ne sera pas assez chaude pour brûler le carbone et les dépôts provenant de la chambre de combustion. Ces dépôts accumulés pourront finir par encrasser la bougie et entraîner des ratés d allumage. Si la température de la pointe est supérieure à 850 ºC la bougie surchauffera, ce qui pourra entraîner le bris de la céramique autour de l électrode centrale et la fonte des électrodes, donc des problèmes de pré allumage, des détonations et des dommages coûteux au moteur. La différence de degré thermique entre des types de bougies identiques réside dans leur capacité d extraire environ 70 C à 100 C de la chambre de combustion. Dans le cas d une bougie de type à projection, la température d allumage augmente de 10 C à 20 C. Marie-Pierre Chalifoux 28

29 Température et apparence de la pointe d'une bougie L apparence de la pointe d allumage d une bougie dépend également de sa température. En cette matière, il existe trois critères pour un diagnostic : Bonne Encrassée Surchauffée La limite entre la zone d encrassement et la zone de fonctionnement optimal (500 à 800 C ) est la (température d auto nettoyage ). C est la température à laquelle le carbone accumulé et les dépôts de combustions sont brûlés. On se rappellera que la longueur du bec de l isolateur est un facteur déterminant en ce qui concerne le degré thermique d une bougie : plus le bec est long, moins la chaleur est absorbée et plus elle doit faire du chemin pour atteindre le circuit de refroidissement de la culasse. La bougie atteint donc une température interne plus élevée et on l appelle (bougie chaude). Une bougie chaude conserve une température de fonctionnement plus élevée pour brûler les dépôts d huile et de carbone, ce qui n a aucune incidence sur la qualité de l étincelle ou son intensité. Par contre, le bec d isolateur d une bougie froide est plus court; il absorbe davantage la chaleur de la chambre de combustion. Cette chaleur parcourt une distance plus courte, ce qui permet à la bougie de fonctionner à une température interne plus basse. Une valeur thermique plus froide peut être nécessaire lorsqu un moteur a été modifié pour donner un meilleur rendement, lorsqu il est soumis à une lourde charge ou lorsqu il tourne à haut régime pendant une période prolongée. Une bougie plus froide retire la chaleur plus rapidement et réduit les risques de pré allumage et de détonations, ainsi que les dommages à la pointe d allumage. (La température du moteur peut avoir un effet sur la température de fonctionnement d'une bougie, mais non sur son degré thermique.) Marie-Pierre Chalifoux 29

30 La composition d'une bougie (voir page 30 figure 10) 1 - La borne Elle assure le contact avec le système d'allumage. 2 & 6 - L'isolant et le bec isolant L'isolant a deux fonctions : la principale fonction de l'isolateur d'une bougie est d'empêcher la bougie d être court-circuit. Il doit permettre l'acheminement de la haute tension le long de l'électrode centrale en évitant sa dispersion. Il doit aussi être un bon conducteur de chaleur de manière à dissiper la chaleur produite par la combustion. L'isolant doit posséder des qualités de résistance mécanique importante, car il doit supporter les pressions de la chambre à combustion. Mais aussi pour faire face à une manutention normale et aux vibrations du moteur. L'isolateur doit être très résistant au fendillement et à la rupture. Le matériau le plus employé pour la fabrication d isolant est : une céramique spéciale. Des nervures pratiquées dans l isolant servent de barrière contre les courants de fuite (éviter ainsi d'éventuel court-circuit dû à l'humidité ou autre). 3 - Le joint d'échange thermique Il permet l'échange de thermique entre l'isolant et le corps métallique de la bougie. La chaleur va pouvoir ainsi être évacuée par la culasse. 4 - Le culot. Il permet de fixer en premier lieu la bougie dans la culasse, mais aussi de dissiper la chaleur par cette dernière. Le culot de la bougie est en acier au soufre et au manganèse. Les culots sont extrudés à froid sur des presses à poinçons multiples, qui forment entièrement le corps, à l'exception du filetage extérieur. Le filetage et les dimensions de la bougie sont soumis à une inspection sévère pour s'assurer que les tolérances d'usinage soient respectées. 5 - L'ame. Elle relie la borne à l'électrode centrale. 7 - L'électrode centrale et 8 - L'électrode de masse Les deux électrodes ont pour objet de former un saut pour le courant électrique qui va ainsi produire un arc électrique. Les électrodes doivent résister à la chaleur et aux effets de corrosion provoqués par la combustion des gaz et le passage du courant électrique. Pour cela l'électrode centrale est fabriquée dans des matériaux nobles (exemple le platine). Enfin, l'électrode doit avoir un coefficient de dilatation permettant une dilatation uniforme des éléments de la bougie. L'étanchéité de la bougie : Toutes les bougies demandent deux scellements d'étanchéité. L'un de ceux-ci se situe entre l'électrode centrale et l'isolateur, l'autre entre l'isolateur et le culot. On utilise le "sillment" pour assembler les bougies à la température ambiante. Le "sillment" est une poudre sèche (ciment conducteur), elle est introduite entre l'électrode centrale et l'isolateur, et entre l'isolateur et le culot. Le "sillment" est insensible aux hautes températures, à l'oxydation et à la corrosion. Marie-Pierre Chalifoux 30

31 Voici un exemple à la figure 11 de bougie dont la condition est bonne. L électrode est en bon état et la couleur est chocolat ou café. De plus, il n y a aucun dépôt. Figure 11 Figure 10 Marie-Pierre Chalifoux 31

32 Inspection et installation Il est important de choisir la bonne longueur de filet de la bougie à remplacer. Car une erreur pourrait avoir de grave conséquence. Si le filetage est trop long, le pistons et ou les soupapes risquent d être endommagé et même s il n y a pas de contact cela engendra des problèmes de surchauffe. Inversement si le filetage est trop court, le moteur aura des ratés ce qui aura pour effet une perte de puissance. Dans les deux cas, des dépôts de carbone vont s accumuler sur les filets et rendra la dépose ou la pose de la prochaine bougie appropriée difficile. En général, plus de 90 % des problèmes de bougie proviennent d un encrassement charbonneux. Lorsque la bougie à un gros dépôt de carbone sa résistance augmente ce qui empêche d arc électrique de ce formé entre les deux électrodes et engendre des ratés. Les causes du problème : Mélange trop riche. Abus d utilisation de l étrangleur. Filtre à air encrassé. Remonté d huile dans la chambre à combustion. Problème de raté du à une autre composante défectueuse du système d allumage. (Rupteur, bobine, fil haute tension ). Mauvais écartement des électrodes. Mauvais calage, trop de retard. Compression trop basse. Conduite trop lente du véhicule ou abus de marche au ralenti. Bougie trop froide. Marie-Pierre Chalifoux 32

33 Un autre problème qu on attribut aux bougies est la surchauffe qui ce caractérise par l aspect de son bec d isolant brillant ou verni, à des dépôts fondus ou boursoufflés et à une usure anormale des électrodes. Une surchauffe excessive causera des problèmes de pré-allumage, ce qui engendra la fonte des électrodes et ou du dessus du piston. Les causes du problème : Mauvais calage, trop d avance. Mélange trop pauvre. Trop de dépôt de carbone. Lubrification et ou refroidissement insuffisant. Bougie mal serrée ou absence de son joint. Insuffisance de l indice d octane. Bougie trop chaude. D autres problèmes peuvent se présenté comme des dépôts blanchâtres sur le culot de la bougie (figure 12) du à une consommation d antigel. De plus, la porcelaine de la bougie peut craquer ce qui provoquera des ratés, car l arc électrique se fait à l extérieur de la chambre à combustion. (Figure 13). La bougie peut tout simplement être usée aussi et nécessiter un remplacement. (Figure 14). Figure 12 Figure 13 Figure 14 Marie-Pierre Chalifoux 33

34 Identification des bougies Exemple NGK Marie-Pierre Chalifoux 34

35 Exercice 2.4 Répondre aux questions. 1 : Quelles sont les deux fonctions de la bougie? _ 2 : Quelle est la différence entre une bougie froide d une bougie chaude? _ 3 : Nommez quatre raisons de remplacer une bougie? 4 : Quelle est la cause de la surchauffe d une bougie? 5 : Par quoi est déterminé le taux de transfère la chaleur? _ 6 : Nommez les huit composantes de la bougie 7 : Quelles seront les conséquences du mauvais choix de longueur d une bougie (trop longue)? Marie-Pierre Chalifoux 35

36 Démonstration 2.3 La bougie entretien et ajustement. Durée : 15 minutes But : démonter la bonne procédure de nettoyage d une bougie et sont ajustement, avant l installation. Mise en situation : Vous allez assister à une présentation commentée touchant l utilisation de différents outils pour nettoyer une bougie et de la méthode d ajustement de l interfère de l électrode. Observation : Exercice 2.5 Identifications de bougies Durée : 30 minutes But : identifier et vérifier les différents types de bougies d allumage. Marche à suivre : À l aide des catalogues de bougie, identifier les différentes bougies d allumage et noter les résultats de vos recherches et de votre vérification. Bougie 1 Code de bougie Signification Inspection visuelle Bon Mauvais Électrode Filet porcelaine Marie-Pierre Chalifoux 36

37 Bougie 2 Code de bougie Signification Inspection visuelle Bon Mauvais Électrode Filet porcelaine Bougie 3 Code de bougie Signification Inspection visuelle Bon Mauvais Électrode Filet porcelaine Bougie 4 Code de bougie Signification Inspection visuelle Bon Mauvais Électrode Filet porcelaine Bougie 5 Code de bougie Signification Inspection visuelle Bon Mauvais Électrode Filet porcelaine Marie-Pierre Chalifoux 37

38 Contact à rupteur Construction A Connexion au circuit primaire B Contact platiné C Vis d ajustement de l écartement des contacts D Toucheau E Came F Condensateur Fonctionnement Rupteur (ou vis platinées ou pointes) (Figure 15) La fonction du contact de rupteur est de créer une ouverture ou une fermeture dans le circuit primaire d'alimentation électrique de la bobine. Dans le cas d un système d allumage conventionnel, chaque fois que les contacts du rupteur s'écartent au passage de la came, le circuit s'ouvre provoquant l'effondrement du champ magnétique de la bobine. Le contact à rupteur fonctionne comme un interrupteur momentané normalement fermé. Il doit s'ouvrir suffisamment pour interrompre le circuit d'alimentation de la bobine, mais Figure 15 doit cependant rester fermé assez longtemps pour recréer le champ magnétique nécessaire avant la prochaine ouverture. Pour le système à décharge de condensateur, c est au moment de la fermeture des contacts à rupteur que le condensateur se décharge dans l enroulement primaire. Marie-Pierre Chalifoux 38

39 La période de saturation (Dwell) L'angle de dwell mesure le temps pendant lequel la bobine est sous tension. Il s'exprime en degré de rotation de la came. Pour un moteur 4 cylindres, il est d'environ 60 et de 35 pour un 6 cylindres. Ces données sont approximatives, la valeur exacte dépendant de la forme de la came. Remarque : On exprime parfois le temps d'alimentation de la bobine en pourcentage de dwell. Ainsi, un angle de dwell de 60 correspond à un pourcentage de dwell de 67% (60/90x100) et un angle de 35 à 39% (35x90/100). (Figure 16). Figure 16 Origine des pannes Lors de l'ouverture du rupteur, une étincelle se forme attaquant les contacts. L'aspect qu ont les contacts lorsqu'ils sont neufs, s'altèrent peu à peu et modifient la valeur réelle de l'écartement. Le réglage correct des vis platinées (figure 17) avec une cale d épaisseur ou d un appareil électronique mesurant l'angle de dwell est nécessaire ou le remplacement des contacts. Le toucheau en plastique qui frotte sur la came et provoque l'ouverture du rupteur, s'use en raison même de ce frottement. Il faut régulièrement mettre une légère trace de graisse afin de réduire le phénomène d'abrasion, et compenser l'usure en ajustant l écartement des contacts. Figure 17 Symptômes Au fur et à mesure que l'écartement des vis platinées va s'éloigner des valeurs de référence, le moteur va commencer à avoir des ratés lors des accélérations vives et des vitesses de rotation élevées. Puis, les difficultés vont apparaître à des régimes stables et modérés. Enfin, le moteur deviendra difficile à mettre en route et aura des difficultés à tenir un ralenti stable. Remarque : Ces symptômes sont similaires à ceux provoqués par un défaut d'alimentation en essence, pompe défectueuse ou filtres encrassés. Marie-Pierre Chalifoux 39

40 Exercice 2.6 Répondre aux questions. 1 : Quel est le rôle du contact à rupteur? 2 : Nommez deux symptômes, dus à des contacts à rupteur usé? 3 : Qu'est-ce que l angle de DWELL? _ 4 : À quel moment se produit l étincelle à la bougie? _ 5 : Quelle composante rend l ouverture du contact à rupteur possible? _ Démonstration 2.4 Ajustement de contact à rupteur Durée : 15 minutes But : démonter la bonne procédure d ajustement de contact à rupteur d un système d allumage conventionnel et CDI. Mise en situation : Vous allez assister à une présentation commentée touchant la méthode d ajustement de contact à rupteur à l aide des différents outils nécessaires à cette tâche. Observation : Marie-Pierre Chalifoux 40

41 Le condensateur Fonctionnement Il est en quelque sorte une éponge électrique, il peut accumuler de l électricité et la conserver. Il peut accumuler absorber des pointes de tension et se décharger au besoin. Fonction dans le circuit système conventionnel (Figure 18) Le condensateur absorbe l excès de tension à l ouverture du circuit ce qui protège les contacts du rupteur et il retarde la chute du champ magnétique dans l enroulement primaire. Il est donc relié en parallèle au rupteur. Le condensateur est fixé à l intérieur du plateau des contacts à rupteur et peutêtre remplacé en cas de défaillance. Figure 18 ATTENTION LES SYSTÈMES CDI PEUVENT TUER (400 V 6 A) Fonction dans le circuit à décharge de condensateur (Figure 19) Le condensateur absorbe une quantité considérable de tension positive de la magnéto (redressé avec une diode) ou du transformateur élévateur de tension. Quand on libère d un seul coup une telle énergie, on peut produire une décharge à très haute tension (200 à 500 volts). Ce qui veut dire que le condensateur branché en série entre la source et la bobine primaires se décharge dans celle-ci, lorsqu il reçoit une tension négative provenant du thyristor. Dans le cadre d un circuit de décharge de condensateur électronique, le condensateur est normalement à l intérieur du module. Figure 19 Marie-Pierre Chalifoux 41

42 Problèmes Claqué : la continuité électrique n'est plus assurée. La rupture, moins franche ne permet plus de générer une tension secondaire (haute tension) suffisante lors de l'ouverture du circuit. En court-circuit : La bobine est alimentée en permanence et ne fournis plus de haute tension Fuyant : le court-circuit n'est pas franc. Le moteur tourne ou s'arrête de façon imprévisible, présente des ratés à l'allumage, à tous les régimes ou à certains régimes seulement. C'est la panne la plus difficile à détecter. Exercice 2.7 Répondre aux questions. 1 : Est-ce que le rôle du condensateur est le même dans le système d allumage CDI et le système d allumage conventionnel? _ 2 : Dans un système CDI, quels éléments chargent le condensateur? _ 3 : À combien s élève la tension de charge du condensateur, dans un système CDI? _ 4 : Dans un système d allumage conventionnel quelle est l utilité du condensateur? 5 : Comment se branche au circuit le condensateur d un système conventionnel? _ 6 : Comment se branche au circuit le condensateur d un système CDI? _ Marie-Pierre Chalifoux 42

43 Calage d'allumage L'avance à allumage définit l'instant où commence l'allumage, considéré comme celui où s'ouvre le rupteur, par rapport à la position supérieure définie par le piston. L'avance peut se calculer par un angle de rotation du vilebrequin. On peut admettre que l'angle d'avance se compose de trois éléments : Une avance fixe résultant du calage initial du dispositif de déclenchement de l'allumage sur la rotation du moteur, cette avance fixe suffit en principe aux moteurs à régimes lents. Une avance variable dépendant de la vitesse de rotation, augmentant avec elle, mais non proportionnellement. Une correction de cette avance en fonction de la charge supportée par le moteur : cette correction est positive si la charge diminue; mais elle peut être négative pour éviter la pollution au ralenti ou en cas d'emploi du frein moteur. Cette correction est basée sur la dépression. L'avance initiale compte tenu du délai de combustion des gaz, on provoque l'allumage avant le PMH fin de compression, afin d'avoir une pression maximale sur le piston lorsque la bielle et maneton forme un angle de 90º. Ce réglage s'appelle le point d'avance initiale. On l'effectuera moteur à l'arrêt. Les corrections d'avance Pour donner un rendement de cycle optimal, le point d'avance varie selon deux critères : Le régime moteur : l'avance doit augmenter avec la vitesse de rotation du moteur. Dans les systèmes d allumage électronique, le capteur de position du vilebrequin donne cette information à l ordinateur. La charge du moteur : Plus la dépression est faible plus on donne de l avance. Dans les systèmes équipés d un système d injection d essence le capteur de dépression de la tubulure d admission envoie cette information à l ordinateur. Marie-Pierre Chalifoux 43

44 Les dispositifs centrifuges d'avance Quand la vitesse de rotation du moteur augmente, les masselottes s'écartent et décalent le plateau ou sont fixé les contacts à rupteur : l'avance augmente plus le moteur tourne vite. Quand le moteur ralentit les ressorts de rappel, ramène le plateau au point initial. (Figure 20). Figure 20 Les dispositifs à dépression Lors de l accélération une dépression ce crée dans le carburateur ont utilisé cette dépression pour modifier l'avance. Pour cela on utilise un diaphragme dont la membrane se déplace en fonction de la dépression et modifie le point d'avance en utilisant le même plateau que l avance centrifuge. (Figure 21). Figure 21 Marie-Pierre Chalifoux 44

45 Calage électronique De nos jours l avance se fait par commande électronique par l intermédiaire des modules d allumage qui se fient aux différents capteurs qui équipent le véhicule. Le module d allumage à l interne procède une section (figure 22) qui reçoit les signaux des capteurs pour ensuite commander l allumage. La programmation du calage diffère quelque peu selon le type de machine et le type de carburant recommandé. Figure 22 Voici un exemple de graphique en trois dimensions de la programmation du calage pour l allumage (figure 23). Le fonctionnement interne des différents systèmes d allumages et leurs gestions seront abordés plus tard dans les différents chapitres. Figure 23 Marie-Pierre Chalifoux 45

46 Démonstration 2.5 Lampe de synchronisation Durée : 15 minutes But : démonter la bonne procédure de d utilisation de la lampe de synchronisation, sur différents types de véhicules et équipements de jardin. Mise en situation : Vous allez assister à une présentation commentée touchant l utilisation de la lampe de synchronisation et apprendre à interpréter la lecture de celleci. Observation : Exercice 2.8 Contacts à rupteur et calage fixe Durée : 120 minutes But : identifier, vérifier et ajuster un système de contact à rupteur Marche à suivre : À l aide du manuel du fabricant, trouver les différentes spécifications d ajustement et noter les résultats de vos mesures afin de comparaison et d établir un constat. Outil : comparateur à cadran Jauge d épaisseur Mesure de la tension secondaire disponible : (vérifier la tension de l étincelle). Toujours, assurez de couper l alimentation d essence lors du test pour ne pas noyer le moteur. Mesure la tension de circuit primaire. Type d appareil ou véhicule Marque Modèle Année Type de système Cochez le d allumage type Conventionnel Alimenté par batterie contrôlée par rupteur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Décharge de condensateur Alimenté par magnéto contrôlé par rupteur Marque moteur Modèle moteur Type moteur Code moteur Inspection visuelle Bon Mauvais Les contacts platine Le toucheau et la goupille Joint étanchéité du vilebrequin Le condensateur Les connexions Les fils Marie-Pierre Chalifoux 46

47 Manufacturier du système de rupteur Recherche de la page, de la procédure de dépose des contacts à rupteur : # Page: - Recherche de la page, de la procédure de vérification des contacts à rupteur : # Page: - Faire un bref résumé de la procédure dépose des contacts à rupteur : Faire un bref résumé de la procédure de vérification et d entretien des contacts à rupteur et du condensateur : Vérification de l écartement des contacts : Spécification Marie-Pierre Chalifoux 47

48 Faire un bref résumé de la procédure de pose et ajustement des contacts à rupteur : * Ne pas oublier de lubrifier la petite éponge avec de la graisse diélectrique et de nettoyer le contact de platine Vérifier si le calage à l allumage est ajustable : Faire un bref résumé de la procédure de calage de l allumage : Vérification du calage : Spécification Vérification de l entrefer de la bobine : Spécification Marie-Pierre Chalifoux 48

49 Module d allumage Fonction Contrôler le moment précis où l étincelle se fera à la bougie. Les modules ont remplacé les contacts à rupteur. Ils ont plusieurs avantages si on les compare, il ne comporte aucune pièce mobile donc de s use pas et ne demande aucun entretien. Ils peuvent aussi contrôler l avance de l allumage selon la condition du moteur pour avoir le maximum de performance et d économie. Type de module (figure 24) TCI (transistor control ignition) CDI (capacitor discharge ignition) Fonctionnement Le fonctionnement interne des modules repose sur plusieurs composantes électroniques qui interagissent ensemble. Appelé aussi ECM ou PCM dans le cas où le véhicule est équipé d un système d alimentation d essence à injection. Il est un ordinateur. Les modules ont trois types de circuit; alimentation, commande et information. Les circuits d alimentation sont les entres 12 volts; batterie et ignition et les mises à la masse. Les circuits de commande sont des sorties ils vont envoyer une tension positive ou négative à un moteur, solénoïde ou bobine. Les circuits d information sont des entrées dont l ordinateur à besoin pour contrôler ses circuits de commande, ces entre sont des signaux variés provenant des différents capteurs du véhicule. L étude du fonctionnement interne des modules des différents systèmes d allumage sera expliquée selon sa composition interne dans les prochains chapitres. Il en sera de même pour les capteurs. CDI Figure 24 TCI Marie-Pierre Chalifoux 49