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RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la présentation de la nécessité de l’allumage dans les moteurs à combustion interne. Sont tout d’abord rappelés les éléments et le fonctionnement d’un moteur à allumage commandé (essence) basé sur un cycle à 4 temps, avant de présenter la physique de la combustion et les types de combustion anormale. Le principe de l’allumage est ensuite détaillé, avec le déclenchement de l’étincelle, avec le phénomène de claquage, puis les caractéristiques fonctionnelles du système d’allumage.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Vanessa PICRON : Responsable R&D — Études avancées sur les nouvelles architectures moteur
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Alexis MORCRETTE : Responsable R&D — Allumage
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Ilhame MAGGARTOU : Chef de projet R&D — Projets études allumage
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Claudine ROCHETTE : Responsable R&D — Allumage - Valéo
INTRODUCTION
Ce dossier présente l’allumage commandé pour les moteurs à combustion interne.
Un moteur à combustion interne est constitué d’un ou plusieurs cylindres dans lesquels ont lieu les combustions. Ce sont ces combustions qui permettent de libérer l’énergie contenue dans le carburant.
On distingue deux types de moteurs à combustion interne :
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les moteurs à allumage par compression (diesel) : le carburant est injecté dans un volume d’air fortement comprimé. Dans ce cas, la pression élevée dans la chambre de combustion provoque une importante élévation de la température de l’air : le carburant s’enflamme instantanément au contact de l’air chaud ;
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les moteurs à allumage commandé (essence) : l’allumage du mélange air-carburant est assuré par une étincelle électrique (arc électrique entre les électrodes de la bougie) qui permet d’élever la température du mélange au-delà de sa température d’inflammation (initiation de la combustion).
Seuls les moteurs à allumage commandé (essence) nécessitent l’emploi d’un système d’allumage pour enflammer le carburant.
Cette première partie concerne la nécessité et le principe de l’allumage. Elle traite des besoins de la combustion et du moteur ainsi que des caractéristiques fonctionnelles du système d’allumage.
Une deuxième partie Allumage commandé pour moteur à prémélange : techniques concerne les techniques d’allumage et décrit l’historique des systèmes d’allumage, des premiers systèmes jusqu’à nos jours, le principe de fonctionnement de l’allumage électronique intégral, la bougie, les caractéristiques d’implantation, le contrôle de l’allumage et, enfin, la compatibilité électromagnétique des systèmes d’allumage.
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1. Nécessité de l’allumage
1.1 Fonctionnement d’un moteur à allumage commandé
Ce paragraphe décrit succinctement les éléments et le fonctionnement d’un moteur à allumage commandé basé sur un cycle à 4 temps (cycle le plus répandu aujourd’hui).
Les quatre temps (admission, compression, détente et échappement) d’un moteur sont décrits figure 1.
Dans le cas d’un moteur à 4 temps, le mouvement est imprimé par le vilebrequin dans les phases d’admission, de compression et d’échappement et le piston devient moteur lors de la phase de détente (transmission de l’énergie libérée par la combustion sous forme d’énergie mécanique au vilebrequin).
Le schéma de la figure 2 présente les principaux éléments afférents au cylindre d’un moteur.
Dans le cas d’un moteur à injection indirecte, un injecteur de carburant (non représenté sur le schéma) est positionné dans le conduit d’admission pour assurer le mélange air-carburant.
HAUT DE PAGE1.2 Besoins de la combustion et du moteur
Le dispositif d’allumage doit permettre d’enflammer le mélange air-carburant comprimé à un moment donné, et ce quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur (rapport air-carburant, mouvement du mélange). L’inflammation du mélange air-carburant dans un moteur à essence doit être initiée par un apport énergétique permettant d’élever une partie du mélange jusqu’à sa température d’inflammation : cette énergie est fournie par une étincelle grâce au système d’allumage du moteur.
HAUT DE PAGE1.2.1 Physique de la combustion
Au moment précédant l’étincelle, le moteur est rempli d’un mélange hétérogène (air, essence, gaz brûlés résiduels de la combustion précédente ou recirculés) fluctuant d’un cycle moteur à l’autre. Le remplissage et les turbulences imposent à l’ensemble...
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