Bougies d'allumage

Borne de connexion

Le connecteur électrique est habituellement de type SAE, en forme « d’olive » ou d’un filetage de 4mm. Le faisceau haute tension ou la bobine d’allumage « crayon » est clipsé sur celui-ci. Cette connexion permet à la tension électrique de parcourir l’électrode centrale jusqu’à la zone d’étincelage (écartement entre l’électrode centrale et l’électrode de masse) de la bougie.

Joint

Le joint d’étanchéité évite toute fuite de gaz de combustion liée à la très haute pression de combustion, évitant ainsi la chute de pression dans le cylindre.

Autre fonction importante, il permet d’optimiser la conduction thermique entre la culasse et le culot de la bougie.

Electrode centrale

L’électrode centrale d’une bougie est composée principalement d’un alliage de nickel. L’étincelle est générée entre l’électrode centrale et l’électrode de masse. La bougie d’allumage de NGK possède un noyau en cuivre qui améliore considérablement la conductivité thermique pour empêcher la surchauffe.

Isolant

L’isolant céramique a deux fonctions. Sa fonction principale est de garantir une bonne isolation électrique et d’éviter les décharges superficielles extérieures vers la culasse ou d’autres composants. L’autre fonction de l’isolant céramique est de faciliter l’échange et la dissipation thermique générée par la température de la combustion de la zone d’étincelage vers la culasse.

Joints toriques internes

Le système de double joint interne offre une étanchéité interne au gaz entre l’isolant et le corps métallique. Ce système est composé d’un anneau de talc inséré entre deux joints d’étanchéité en acier inoxydable. Durant la production de la bougie d’allumage, il se décompose, offrant ainsi une étanchéité optimum.

Résistance céramique

Afin d’assurer la compatibilité électromagnétique (CEM) et éviter les défauts dans l’électronique embarquée du véhicule, une résistance en céramique a été implantée dans la bougie d’allumage pour supprimer les ondes générées par le passage du courant.

Cette résistance faite de carbone et de poudre de céramique vitirifée, forme un composant solide et compact à l’intérieur de la bougie. Elle protège des interférences les composanrts internes comme le calculateur ou externes tels que les radios, télévisions et téléphones.

Nervures isolantes

Les nervures accroissent la distance entre le terminal et le culot métallique pour éviter les phénomènes de décharges extérieures.

Culot métallique

Le corps métallique ou culot métallique joue aussi un rôle important dans la conductivité thermique de la bougie d’allumage car il fait partie du mécanisme de transfert de chaleur de l’isolant vers la culasse. Le filetage sur une bougie d’allumage NGK est formé par frappe à froid plutôt que par usinage. Ce système présente l’avantage de ne pas réaliser de bavure qui peuvent endommager le filetage dans la culasse.

Electrode de masse

L’électrode de masse d’une bougie d’allumage représente le pôle négatif du circuit électrique (la masse) et est habituellement fabriquée dans un alliage spécial de nickel, qui doit permettre une bonne résistance aux hautes températures et une dureté qui ralentira son érosion.

Types de bougies d’allumage

Les bougies d’allumage varient en forme, diamètre, longueur du filetage, nombre, configuration et métaux utilisés selon leur utilisation. Vous trouverez ci-dessous les différents types de bougies d’allumage existants.

Bougie d’allumage multi-électrodes

La stratégie consistant à multiplier les électrodes de masse permet de prolonger la durée de vie de la bougie d’allumage. En effet, l’étincelle se produit alternativement entre les électrodes les moins usées. En fonction de l’érosion électrique l’étincelle va se produire alternativement entre l’électrode de masse la moins usée et l’électrode centrale. Résultat, l’usure va être répartie entre les électrodes, augmentant ainsi naturellement la durée de vie de la bougie.

Bougie d’allumage Iridium

La bougie d’allumage Iridium NGK est actuellement le produit présentant la plus haute qualité technologique. L’électrode centrale est munie d’une pastille très fine en alliage d’Iridium soudée au laser par un procédé breveté.

L’Iridium est l’un des métaux précieux les plus résistant au monde. Il possède un point de fusion extrêmement élevé, au-delà de 2 450°C et dispose d’une résistance accrue à l’érosion des étincelles. La durée de vie d’une bougie Iridium est en moyenne plus que doublée comparée à la durée de vie d’une bougie standard. De plus, l’électrode centrale est plus fine: 0,4mm au lieu de 0,6mm habituellement. Cela réduit considérablement la demande en tension d’allumage et améliore la circulation de la flamme dans la chambre de combustion.

On peut également noter un « effet d’auto-nettoyage »: Sans prendre en compte la température de fonctionnement, des décharges électriques se produisent entre l’électrode centrale et la pointe de l’isolant. Ces décharges brûlent ainsi les particules de carbones qui auraient pu se déposer.

Bougie d’allumage Platine

La bougie d’allumage Platine résiste davantage au phénomène d’usure et le diamètre de son électrode s’est considérablement réduit. Grâce à son fil métallique de faible diamètre, la demande en tension est réduite et l’étincelle est plus importante. L’autre avantage de la bougie Platine est que le gaz autour de l’étincelle permet à la flamme d’être mieux propagée à l’entrée de la chambre de combustion.

De plus, la plupart de ces bougies ont une pointe en Platine ajoutée à l’électrode de masse pour améliorer leur durée de vie.

Bougie d’allumage gorge en V

Il s’agit d’une bougie dont la pointe de l’électrode centrale comporte une gorge en V présentant un angle de 90°et destinée à favoriser l’embrasement du mélange carburé. La gorge en V permet à l’étincelle de se produire à l’extérieur de l’électrode. L’étincelle est plus ouverte au mélange inflammable qui produit une plus grande flamme à noyau croissant.

Bougie d’allumage à grand écartement

Ces bougies ont été développées pour des moteurs qui sont sujets à d’importants dépôts de carbone sur l’isolant. Les bougies d’allumage à grand écartement sont munies d’un corps métallique qui prolonge la pointe de l’isolant. Si un surplus de carbone s’est déposé sur l’extrémité de l’isolant et que le moteur est en marche, l’étincelle se dirigera vers la trajectoire où elle trouvera le moins de résistance au lieu de passer par le « trajet » prévu.

Cependant, le corps métallique est prolongé à l’intérieur de l’isolant, le faible gap entre les électrodes permet une meilleure tension. L’étincelle traverse le corps métallique et fait perdurer la flamme du mélange air/carburant. Dès que la bougie atteint la température de 450°C, le dépôt de carbone est automatiquement brûlé par les décharges électriques, par conséquent l’étincelle peut reprendre la trajectoire initiale.

Bougie d’allumage à décharge semi-surfacique

Ces bougies d’allumage permettent un démarrage à froid fiable même en cas d’encrassement au carbone de l’isolant et permettent également un nettoyage de l’isolant à une température inférieure à la température d’auto-nettoyage.<br> <br>Pour réaliser cette opération, elles sont munies d’au moins deux électrodes de masse placées de côté avec des pointes effilées.

Si l’isolant est propre, l’étincelle aura lieu entre le sommet de l’électrode centrale et le sommet d’un des électrodes de masse.

Si l’isolant est recouvert de dépôts de carbone, l’étincelle se produira sur l’extrémité de l’isolant puis l’auto nettoyage de l’isolant est réalisé par l’étincelle qui créé un amorçage d'arc autour des électrodes.

Bougie d’allumage hybride

La technologie hybride a été développée pour les moteurs dont les bougies ont d’importants dépôts de carbone. Elles rassemblent la technologie Platine et semi surfacique. Elles sont composées d’un électrode de masse ainsi que de deux plus petits électrodes de masse.

L’électrode Platine permet de conserver l’exigence en tension d’allumage requise et assure une transmission optimale de la flamme. Grâce à la résistance de la technologie Platine, l’écart entre les électrodes reste sensiblement le même durant la toute la durée de vie de la bougie. La technologie semi surfacique assure quant à elle un démarrage à froid optimal même si un dépôt de carbone est présent sur la bougie et qu’elle n’atteint pas la température d’auto-nettoyage.

Bougie d’allumage de compétition dites 'racing'

Les bougies d’allumage de compétition doivent être capables de supporter les conditions extrêmes telles que les accélérations et décélérations rapides et répétées et un fonctionnement intensif du moteur à haut régime. La température, la pression, les vibrations et les turbulences dans la chambre de combustion sont si intenses qu’une bougie standard pourrait casser ou surchauffer au sein de ces moteurs à haute performance.

C’est pour cela que les bougies d’allumage de compétition utilisées dans les environnements les plus extrêmes comme la F1 sont conçues avec un électrode de masse circulaire. L’étincelle jaillit de l’électrode centrale puis glisse le long de la céramique jusqu’à l’électrode de masse, au lieu de se déplacer normalement entre les deux électrodes.

Bougie d’allumage LPG Laserline

Les bougies d’allumage LPG Laserline sont dotées de deux types de métaux précieux qui ont été développés spécialement pour les moteurs fonctionnant au GPL et GNV. Cette bougie possède une électrode de masse avec une pastille en Platine et une électrode centrale à pointe Iridium. L’utilisation de ces deux métaux précieux permettent une très haute résistance à la corrosion. Un noyau en cuivre fournit également la conductivité thermique optimale et le corps métallique est fait d’un alliage de nickel pour protéger la bougie de la corrosion qui peut être provoquée par la forte pression des moteurs GPL.

Ces bougies sont requises pour les moteurs demandant une tension qui est supérieure à celle des moteurs à essence.  L’électrode centrale a un diamètre de 0,60 mm, ce qui réduit le besoin en tension et procure une étincelle plus puissante. De plus, pour encore réduire le besoin en tension d’allumage, l’écartement des électrodes est préréglé en usine à 0,8mm.

Bougie d'allumage en fonctionnement

Les bougies d’allumage varient en forme, diamètre, longueur de filetage, nombre, configuration et métaux utilisés.

Vous trouverez ci-dessous les différents types de bougies d’allumage existants.

Bougie d'allumage Gorge en V

Il s’agit d’une bougie dont la pointe de l’électrode centrale comporte une gorge en V présentant un angle de 90°et destinée à favoriser l’embrasement du mélange carburé. La gorge en V permet à l’étincelle de se produire à l’extérieur de l’électrode. L’étincelle est plus ouverte au mélange inflammable qui produit une plus grande flamme à noyau croissant.

Bougie d’allumage à entrefer auxilliaire

Ces bougies ont été développées pour des moteurs qui sont sujets à d’importants dépôts de carbone sur l’isolant. Les bougies d’allumage à entrefer auxilliaire sont munies d’un corps métallique qui prolonge la pointe de l’isolant. Si un surplus de carbone s’est déposé sur l’extrémité de l’isolant et que le moteur est en marche, l’étincelle se dirigera vers la trajectoire où elle trouvera le moins de résistance au lieu de passer par le « trajet » prévu.

Cependant, le corps métallique est prolongé à l’intérieur de l’isolant, le faible gap entre les électrodes permet une meilleure tension. L’étincelle traverse le corps métallique et fait perdurer la flamme du mélange air/carburant. Dès que la bougie atteint la température de 450°C, le dépôt de carbone est automatiquement brûlé par les décharges électriques, par conséquent l’étincelle peut reprendre<br>la trajectoire initiale.

Bougie d’allumage multi-électrodes

La stratégie consistant à multiplier les électrodes de masse permet de prolonger la durée de vie de la bougie d’allumage. En effet, l’étincelle se produit alternativement entre les électrodes les moins usées. En fonction de l’érosion électrique l’étincelle va se produire alternativement entre l’électrode de masse la moins usée et l’électrode centrale. Résultat, l’usure va être répartie entre les électrodes, augmentant ainsi naturellement la durée de vie de la bougie.

Cas de remplacement / diagnostique

Etat normal d'une bougie usée

Voici l’apparence normale d’une bougie usée. Une couleur gris blanc ou légèrement marron est normale. Cette coloration est due au carburant qui laisse des résidus lors de la combustion.

Dépôts

Bougie comportant une importante accumulation de dépôts résultant d’une mauvaise qualité de carburant, d’une consommation d’huile importante provenant d’une surchauffe mécanique ou encore de la combustion du liquide de refroidissement lié à une fuite dans la culasse. Ce phénomène peut provoquer l’auto-allumage car les dépôts peuvent chauffer devenir incandescents, et  enflammer  le mélange d’air et d’essence avant que l’étincelle se forme.

Céramique cassée

Un isolant en céramique cassé, comme sur la photo, peut provoquer des dommages dans le moteur. Les principales causes sont une mauvaise installation de la bougie, un mauvais serrage, des conditions de combustion anormales ou bien une chute de la bougie sur une surface dure avant l‘installation.

Surchauffe

Fusion de l‘électrode centrale et de l’électrode de masse. La bougie a fortement surchauffé. De graves dommages moteurs sont à envisager à cause d’un point chaud. Les soupapes et le piston peuvent aussi être endommagés. L’installation d’une bougie avec un indice thermique inadapté est une des causes les plus fréquentes avec le dysfonctionnement du moteur causant des ratés d’allumage ou des détonations.

Dépôts de carbone

La bougie est encrassée par des dépôts de carbone. Ces dépôts apparaissent lorsque la température de fonctionnement est en dessous de la température dite d’auto-nettoyage (450°C). La cause peut-être, le choix d’une bougie d’indice thermique trop froid ou un mélange air/carburant trop riche.