par Les Bougies: comprendre, régler et choisir
La
bougie d'allumage fait partie de ces composants anodins de nos Flat4.
Chargé de véhiculer le courant à haute tension dans la chambre de
combustion et le décharger sous forme d'étincelle pour enflammer le
mélange air-essence, ce petit élément possède non seulement des
caractéristiques propres pouvant influer sur le comportement du moteur
mais peut également se révéler comme étant un précieux auxiliaire pour
diagnostiquer des mauvais réglages ou un problème mécanique ...
Constitution de la bougie :
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L'isolant a deux fonctions :
-
Eviter toute dispersion de la tension d'allumage (environ 30 kVolts)
dans une plage de températures comprises entre - 50 °C et + 1.000 °C
- Etre un bon conducteur thermique de manière à dissiper la chaleur
produite par la combustion vers les culasses, au risque d'endommager
l'électrode et de se dilater plus que de raison.
Enfin, en
dehors de ses qualités thermiques et d'isolation électrique, l'isolant
doit présenter une résistance mécanique importante, capable de
supporter les pressions de la chambre de combustion... et les
manipulations des apprentis mécano ! Les matériaux les plus souvent
employés pour la fabrication des isolants ne sont pas la "céramique"
comme couramment admis mais la sillimanite d'alumine pure ou en
alliage, la stéatite et la mullite (composé d'alumine et de
sillimanite).
Le culot de la bougie est en acier au soufre (à teneur moyenne de carbone) et au manganèse.
L'électrode de masse est soudée et les
culots sont passés à la taraudeuse pour le filetage. Ils subissent
ensuite une finition qui peut être le polissage, le cadmiage ou le
zingage afin d'obtenir une protection ultérieure contre la rouille
pendant le stockage et l'utilisation. Il existe des bougies à multi
électrode de masse (3 points)
L'électrode centrale de la bougie est
générale composée d'un alliage nickel-chrome-cuivre mais on trouve des
électrodes en alliage de platine. Le principal intérêt est de prolonger
la vie des bougies.
Le degré thermique de la bougie
Le degré thermique d'une bougie caractérise sa capacité de transmettre
la chaleur depuis le bec de l'isolant jusqu'au système de
refroidissement (masse métallique des culasses). La quantité de chaleur
transmise dépend principalement de la distance que doit parcourir la
chaleur pour rejoindre la culasse du moteur (figurée ci dessous par le
pointillé rouge) et, par conséquent, le système de refroidissement.
On appelle bougie "froide", une bougie
qui, par rapport aux autres possède un bec d'isolant relativement court
et évacue très rapidement la chaleur au système de refroidissement du
moteur. Une bougie "chaude", qui évacue moins vite la chaleur va créer
un point chaud autour du puit de bougie dans la culasse.
Une bougie
"froide" est donc employé pour éviter de créer des points chauds sur
les moteurs poussés dont le refroidissement et le travail des culasses
est souvent "à la limite"..
La bougie chaude, au contraire,
possède un bec d'isolant beaucoup plus long qui transmet la chaleur à
l'extérieur beaucoup plus lentement. Elle atteint ainsi une température
plus élevée et par conséquent, brûle mieux les dépôts de combustion qui
pourraient autrement encrasser la bougie lors d'un fonctionnement
prolongé au ralenti, en parcours urbain "pare-chocs contre pare-chocs"
par exemple.
Mais attention aux idées reçues. Une
bougie froide ne va pas permettre de "refroidir mieux" un moteur... En
quelques mots, une bougie trop froide générera du "fouling", une
mauvaise combustion même si la richesse est bonne : problème de
rendement, mais c'est tout.
Une bougie trop chaude aura un bon
rendement, mais risque de provoquer des criques (fêlures) entre le puit
de bougie et des sièges de soupapes: en étant très chaude, la bougie se
dilate beaucoup, en faisant éclater l'alu. Mais en aucun cas, la bougie
ne fait refroidir la culasse, il y aura juste un point chaud, dans le
pire des cas. Évidemment, nos moteurs sont un peu particulier car ils
fonctionnent au niveau de la bougies à de hautes t°. L'indice de t° des
bougies n'est donc pas comme chez les Water Pumped.
Chaque fabricant de bougies
propose sur le marché une gamme de bougies de divers degrés thermiques
susceptibles de répondre aux conditions de fonctionnement des moteurs.
Actuellement, le degré thermique d'une bougie. ou plus exactement son
point de pré-allumage, est déterminé par un procédé établi par la
S-A-E- (Society of Automotive Engineers).
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L'importance du réglage de l'avance à l'allumage
La température de fonctionnement et la durée de vie de la bougie
peuvent être sérieusement compromises par un calage incorrect de
l'avance à l'allumage. Il est, par conséquent, essentiel que les
dispositifs d'avance centrifuge et à dépression, demeurent dans les
tolérances prévues .
Le calage de l'allumage est le facteur
qui influence essentiellement la température de fonctionnement de la
bougie et sa durée de vie. Il ne faut donc pas oublier que la courbe
d'avance de l'allumeur doit être maintenue dans des limites établies
par le constructeur.
La tentation est forte d'augmenter
l'avance à l'allumage pour "booster" le moteur. Dans des conditions
données, un petit accroissement de puissance est cependant suivi d'une
augmentation considérable de la température dans la chambre de
combustion, accompagnée d'une surchauffe des bougies et d'un risque de
pré-allumage (allumage parasite par point chaud).
En général.
le pré-allumage se manifeste lorsque des dépôts de la combustion,
concentrés dans la chambre, sur les soupapes ou sur une bougie
surchauffée, atteignent une température capable l'enflammer le mélange
air-carburant avant que le jaillisse l'étincelle.
Un allumage par
point chaud est absolument incontrôlable et peut provoquer de graves
dommages mécaniques. Le dégât qui se manifeste le plus fréquemment est
la perforation du piston. Il se présente sous la forme d'un trou
presque circulaire, avec des bords arrondis et des gouttes
caractéristiques de métal fondu sur la tête du piston. On voit donc ici
l'importante interaction des différents paramètres et composants du
circuit d'allumage entre eux.
Le réglage de l'écartement de l'électrode de masse :
Les défauts de carburation et l'implication sur les bougies :
Une carburation trop pauvre provoque une augmentation de la température
des bougies, par contre. une carburation trop riche entraîne l'effet
inverse.
Dans ce cas, l'abaissement de la température de
fonctionnement amène la formation et l'accroissement de dépôts de
carbone noirs et fuligineux sur la pointe de l'isolant.
Par
ailleurs. aux bas régimes du moteur, la température peut s'abaisser au
point d'empêcher le fonctionnement du moteur et, par conséquent.
l'élimination des dépôts qui se forment. Ces divers facteurs peuvent
provoquer des ratés d'allumage à bas régime et l'encrassement critique
du haut moteur.
Le secret des Dépôts...
Des
dépôts de toutes sortes se constituent dans la chambre de combustion du
moteur et sur les bougies. Ils sont le témoignage précis et facilement
accessible de la vie interne de nos moteurs. Ne vous privez donc pas
pour les observer régulièrement ...
Les bougies "New Age"
Les fabricants rivalisent d'ingéniosité pour nous proposer des bougies toutes plus onéreuses les unes que les autres
Argent, Platine, Yttrium, multi
électrodes ... quel est leur intérêt pour nous ? Hormis les
multi-électrodes, les différences résident dans l'alliage composant
l'électrode centrale qui se révèlent plus ou moins résistant à l'usage.
Avec un allumage classique, il n'y a pas d'enjeu. Avec un allumage
sur-boosté et multi étincelles (MSD...) on peut toutefois trouver un
avantage à disposer de bougies qui ne seront pas à régler tous les 10
runs ...
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Une avancée notable a toutefois été
réalisée avec les bougies à multiples électrodes de masse. Cette
technologie offre une plus grande plage thermique à la bougie et offre
une multiplicité de "solutions" à l'étincelle. La probabilité
d'allumage est multipliée. Certes plus onéreuse qu'une bougie
classique, je trouve qu'elle offre de véritables avantages par rapport
aux bougies à électrode centrale en alliage capable de résister à un
cataclysme nucléaire ..
Bon, mais dans mon Flat4 ?
Pas de scoop, la préconisation est standard pour les moteurs stocks ou faiblement modifiés
NGK B5HS
Bosch W8A ou W8AC (électrode en cuivre) ou W8AP (Platine)
Un choix "légèrement" plus froid, en cas de problèmes d'avance ou de richesse, consiste à passer en indice 7 chez Bosch W7AC par ex.
Les moteurs préparés peuvent avoir des
culasses usinées pour culots longs, et éventuellement leurs
propriétaires peuvent juger utile de jouer sur les indices thermiques.
On sort du contexte généraliste de cette étude, et dans ce cadre, on se
reportera aux abaques diffusés par les fabricants pour choisir un
modèle spécifique à sa configuration...
Attention toutefois, car si
chez Bosch, les indices sont assez précis, chez d'autres, le faut de
changer d'indice fait changer radicalement de tranche. Enfin, certains
fabricants ont un système de cotation inversé: plus le chiffre est
haut, plus la bougie est froide. Donc on n'improvise pas, et on se
réfère à la doc fabricant avant toute chose
La
bougie d'allumage fait partie de ces composants anodins de nos Flat4.
Chargé de véhiculer le courant à haute tension dans la chambre de
combustion et le décharger sous forme d'étincelle pour enflammer le
mélange air-essence, ce petit élément possède non seulement des
caractéristiques propres pouvant influer sur le comportement du moteur
mais peut également se révéler comme étant un précieux auxiliaire pour
diagnostiquer des mauvais réglages ou un problème mécanique ...
Constitution de la bougie :
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| 1 - Connecteur HT | 2 - Isolant | 3- Electrode interne |
| 4 - Culot | 5 - Connection des deux électrodes | 6 - Filetage |
| 7 - Joint d'étanchéité | 8 - Electrode centrale | 9 - Electrode de masse |
-
Eviter toute dispersion de la tension d'allumage (environ 30 kVolts)
dans une plage de températures comprises entre - 50 °C et + 1.000 °C
- Etre un bon conducteur thermique de manière à dissiper la chaleur
produite par la combustion vers les culasses, au risque d'endommager
l'électrode et de se dilater plus que de raison.
Enfin, en
dehors de ses qualités thermiques et d'isolation électrique, l'isolant
doit présenter une résistance mécanique importante, capable de
supporter les pressions de la chambre de combustion... et les
manipulations des apprentis mécano ! Les matériaux les plus souvent
employés pour la fabrication des isolants ne sont pas la "céramique"
comme couramment admis mais la sillimanite d'alumine pure ou en
alliage, la stéatite et la mullite (composé d'alumine et de
sillimanite).
Le culot de la bougie est en acier au soufre (à teneur moyenne de carbone) et au manganèse.
L'électrode de masse est soudée et les
culots sont passés à la taraudeuse pour le filetage. Ils subissent
ensuite une finition qui peut être le polissage, le cadmiage ou le
zingage afin d'obtenir une protection ultérieure contre la rouille
pendant le stockage et l'utilisation. Il existe des bougies à multi
électrode de masse (3 points)
L'électrode centrale de la bougie est
générale composée d'un alliage nickel-chrome-cuivre mais on trouve des
électrodes en alliage de platine. Le principal intérêt est de prolonger
la vie des bougies.
Le degré thermique de la bougie
Le degré thermique d'une bougie caractérise sa capacité de transmettre
la chaleur depuis le bec de l'isolant jusqu'au système de
refroidissement (masse métallique des culasses). La quantité de chaleur
transmise dépend principalement de la distance que doit parcourir la
chaleur pour rejoindre la culasse du moteur (figurée ci dessous par le
pointillé rouge) et, par conséquent, le système de refroidissement.
| [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] | ||
| Bougie Froide | Bougie "normale" | Bougie Chaude |
qui, par rapport aux autres possède un bec d'isolant relativement court
et évacue très rapidement la chaleur au système de refroidissement du
moteur. Une bougie "chaude", qui évacue moins vite la chaleur va créer
un point chaud autour du puit de bougie dans la culasse.
Une bougie
"froide" est donc employé pour éviter de créer des points chauds sur
les moteurs poussés dont le refroidissement et le travail des culasses
est souvent "à la limite"..
La bougie chaude, au contraire,
possède un bec d'isolant beaucoup plus long qui transmet la chaleur à
l'extérieur beaucoup plus lentement. Elle atteint ainsi une température
plus élevée et par conséquent, brûle mieux les dépôts de combustion qui
pourraient autrement encrasser la bougie lors d'un fonctionnement
prolongé au ralenti, en parcours urbain "pare-chocs contre pare-chocs"
par exemple.
Mais attention aux idées reçues. Une
bougie froide ne va pas permettre de "refroidir mieux" un moteur... En
quelques mots, une bougie trop froide générera du "fouling", une
mauvaise combustion même si la richesse est bonne : problème de
rendement, mais c'est tout.
Une bougie trop chaude aura un bon
rendement, mais risque de provoquer des criques (fêlures) entre le puit
de bougie et des sièges de soupapes: en étant très chaude, la bougie se
dilate beaucoup, en faisant éclater l'alu. Mais en aucun cas, la bougie
ne fait refroidir la culasse, il y aura juste un point chaud, dans le
pire des cas. Évidemment, nos moteurs sont un peu particulier car ils
fonctionnent au niveau de la bougies à de hautes t°. L'indice de t° des
bougies n'est donc pas comme chez les Water Pumped.
Chaque fabricant de bougies
propose sur le marché une gamme de bougies de divers degrés thermiques
susceptibles de répondre aux conditions de fonctionnement des moteurs.
Actuellement, le degré thermique d'une bougie. ou plus exactement son
point de pré-allumage, est déterminé par un procédé établi par la
S-A-E- (Society of Automotive Engineers).
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
L'importance du réglage de l'avance à l'allumage
La température de fonctionnement et la durée de vie de la bougie
peuvent être sérieusement compromises par un calage incorrect de
l'avance à l'allumage. Il est, par conséquent, essentiel que les
dispositifs d'avance centrifuge et à dépression, demeurent dans les
tolérances prévues .
Le calage de l'allumage est le facteur
qui influence essentiellement la température de fonctionnement de la
bougie et sa durée de vie. Il ne faut donc pas oublier que la courbe
d'avance de l'allumeur doit être maintenue dans des limites établies
par le constructeur.
La tentation est forte d'augmenter
l'avance à l'allumage pour "booster" le moteur. Dans des conditions
données, un petit accroissement de puissance est cependant suivi d'une
augmentation considérable de la température dans la chambre de
combustion, accompagnée d'une surchauffe des bougies et d'un risque de
pré-allumage (allumage parasite par point chaud).
En général.
le pré-allumage se manifeste lorsque des dépôts de la combustion,
concentrés dans la chambre, sur les soupapes ou sur une bougie
surchauffée, atteignent une température capable l'enflammer le mélange
air-carburant avant que le jaillisse l'étincelle.
Un allumage par
point chaud est absolument incontrôlable et peut provoquer de graves
dommages mécaniques. Le dégât qui se manifeste le plus fréquemment est
la perforation du piston. Il se présente sous la forme d'un trou
presque circulaire, avec des bords arrondis et des gouttes
caractéristiques de métal fondu sur la tête du piston. On voit donc ici
l'importante interaction des différents paramètres et composants du
circuit d'allumage entre eux.
Le réglage de l'écartement de l'électrode de masse :
| [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] | Du réglage de l'écartement des électrodes va dépendre la qualité de l'étincelle ... Réglé trop petit, la puissance de l'étincelle va se concentrer sur les électrodes et les "bouffer". Réglé trop large, la puissance fournie par la bobine va être insuffisante et donner au mieux une étincelle pauvrette et au pire, provoquer des pertes d'allumage. Les électrodes s'usent. Le réglage s'impose régulièrement.Dans le cas de nos moteurs VW, si l'allumage est resté conventionnel (rupteurs ou capteur Hall + bobine) on règle "stock" à 0.7mm. Si l'on a adopté un module de puissance transistorisé, on pourra régler entre 0.7 et 0.8, selon les résultats obtenus. |
Une carburation trop pauvre provoque une augmentation de la température
des bougies, par contre. une carburation trop riche entraîne l'effet
inverse.
Dans ce cas, l'abaissement de la température de
fonctionnement amène la formation et l'accroissement de dépôts de
carbone noirs et fuligineux sur la pointe de l'isolant.
Par
ailleurs. aux bas régimes du moteur, la température peut s'abaisser au
point d'empêcher le fonctionnement du moteur et, par conséquent.
l'élimination des dépôts qui se forment. Ces divers facteurs peuvent
provoquer des ratés d'allumage à bas régime et l'encrassement critique
du haut moteur.
Le secret des Dépôts...
Des
dépôts de toutes sortes se constituent dans la chambre de combustion du
moteur et sur les bougies. Ils sont le témoignage précis et facilement
accessible de la vie interne de nos moteurs. Ne vous privez donc pas
pour les observer régulièrement ...
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| Aspect normal Isolant et électrode de masse allant du blanc-gris, jaune-gris au brun roux. Indice thermique correct, moteur en bon état de fonctionnement et correctement réglé | Dépôts de suies L'isolant, le culot et les électrodes sont recouverts d'un dépôt noir velouté. Bougie trop froide et/ou mélange trop riche et/ou starter mal réglé et/ou trajets courts et fréquents |
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| Dépôts huileux L'isolant, le culot et les électrodes sont recouverts d'un dépôt gras et brillant. Excès d'huile dans la chambre de combustion. Moteur usé, segmentation et/ou guides de soupapes défectueux. Parfois niveau d'huile trop élevé dans le carter. | Dépôts plombeux L'isolant présente par endroit une sorte de galçure jaune, brune ou verte. Le carburant contient des additifs à base de plomb en trop grande quantité. |
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| Formation de cendres poudre et croûtes se déposant sur les électrodes et l'isolant, dues à la présence d'additifs dans l'huile ou l'essence. Stopper les remèdes miracle ! | Fusion partielle de l'électrode centrale Electrode centrale en partie fondue, isolant boursouflé et spongieux. Surcharge thermique due à trop d'avance à l'allumage et/ou la défectuosité des soupapes et/ou un carburant inadapté. Vérifier la richesse du mélange |
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| Soudure des électrodes Les électrodes sont reliées par un amalgame charbonneux en choux-fleur. Surcharge thermique, caractéristique de l'auto-allumage. Mélange sans doute trop pauvre, avance mal réglée | Forte usure de l'électrode centrale Bougie hors d'age, tension d'allumage trop élevée. |
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| Forte usure de l'électrode de masse pas de surcharge thermique, mais des additifs corrosifs dans le carburant ou l'huile. Caractéristique des moteurs cliquetant | Rupture/détérioration de l'isolant Choc sur la bougie. Remplacement impératif, l'étincelle se produisant à un endroit où le mélange frais est peu ou pas présent |
Les bougies "New Age"
Les fabricants rivalisent d'ingéniosité pour nous proposer des bougies toutes plus onéreuses les unes que les autres
Argent, Platine, Yttrium, multi
électrodes ... quel est leur intérêt pour nous ? Hormis les
multi-électrodes, les différences résident dans l'alliage composant
l'électrode centrale qui se révèlent plus ou moins résistant à l'usage.
Avec un allumage classique, il n'y a pas d'enjeu. Avec un allumage
sur-boosté et multi étincelles (MSD...) on peut toutefois trouver un
avantage à disposer de bougies qui ne seront pas à régler tous les 10
runs ...
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Une avancée notable a toutefois été
réalisée avec les bougies à multiples électrodes de masse. Cette
technologie offre une plus grande plage thermique à la bougie et offre
une multiplicité de "solutions" à l'étincelle. La probabilité
d'allumage est multipliée. Certes plus onéreuse qu'une bougie
classique, je trouve qu'elle offre de véritables avantages par rapport
aux bougies à électrode centrale en alliage capable de résister à un
cataclysme nucléaire ..
Bon, mais dans mon Flat4 ?
Pas de scoop, la préconisation est standard pour les moteurs stocks ou faiblement modifiés
NGK B5HS
Bosch W8A ou W8AC (électrode en cuivre) ou W8AP (Platine)
Un choix "légèrement" plus froid, en cas de problèmes d'avance ou de richesse, consiste à passer en indice 7 chez Bosch W7AC par ex.
Les moteurs préparés peuvent avoir des
culasses usinées pour culots longs, et éventuellement leurs
propriétaires peuvent juger utile de jouer sur les indices thermiques.
On sort du contexte généraliste de cette étude, et dans ce cadre, on se
reportera aux abaques diffusés par les fabricants pour choisir un
modèle spécifique à sa configuration...
Attention toutefois, car si
chez Bosch, les indices sont assez précis, chez d'autres, le faut de
changer d'indice fait changer radicalement de tranche. Enfin, certains
fabricants ont un système de cotation inversé: plus le chiffre est
haut, plus la bougie est froide. Donc on n'improvise pas, et on se
réfère à la doc fabricant avant toute chose
![[TUTO]Comprendre la fonction d'une bougie Faire_10](https://i.servimg.com/u/f36/14/26/37/75/faire_10.jpg)
