Faisceaux

Fonctionnement des faisceaux haute tension

Les faisceaux haute tension ou d'allumage jouent un rôle essentiel dans l’acheminement du courant électrique vers la bougie d’allumage qui garantit un démarrage optimum.

Plusieurs systèmes sont utilisés pour transmettre le courant haute tension :

• Un mécanisme de distribution électrique et une tête d‘allumeur
• Un module d’allumage électronique
• Un système d’allumage à rampes ou bobines crayon.

Pour optimiser la combustion, les faisceaux haute tension doivent être capables de délivrer des tensions qui peuvent atteindre 40.000 V. 

Les câbles du faisceau haute tension ont plusieurs fonctions

• Fournir une puissance d’allumage maximale
• Protéger le système d’allumage de la surtension
• Supprimer les fuites diélectriques pour protéger l’électronique environnante

Evolution du système d’allumage

Jusqu'au début des années 90, le système d’allumage classique connait peu d’évolution.

Il dispose d’un distributeur muni de rupteurs actionnés par une came en rotation qui déclenche la haute tension générée par la bobine d'allumage au bon moment. Celle-ci est distribuée par le roto du distributeur, elle parcourt le câble haute tension, traverse la bougie qui déclenche l’étincelle dans le bon cylindre.

A la fin des années 80, les rupteurs furent remplacés par des contacteurs fixes dans le distributeur, généralement, un « capteur à effet hall ». Ce système plus fiable et plus précis que l’ancestral rupteur permet de contrôler avec précision l’étincelle d’allumage.

Les systèmes récents, plus connus sous le nom de « systèmes d’allumage directs », ne nécessitent pas de distributeur. L’étincelle est générée par une impulsion électrique transmise par le calculateur ou Unité de Contrôle du Moteur (UCM, ECU en anglais) qui commande chaque bobine individuellement pour chaque cylindre ou via une rampe d’allumage dont les bobines alimentent les cylindres 2 par 2.

Compatibilité électromagnétique (CEM)

Quel que soit l’endroit où passe le courant électrique, il génère des champs électromagnétiques. exemple : téléphones mobiles, autoradio, ordinateurs, écrans de TV…

De la même manière, des champs électromagnétiques se créent lors de la phase d'allumage. Ils augmentent considérablement en intensité à chaque «décharge électrique que sont les étincelles» de l’électrode centrale. Il en résulte d’importants pics de courant circulant dans les faisceaux haute tension.

Ces puissants champs électromagnétiques peuvent perturber les systèmes électroniques environnants du moteur, (calculateur, boîtier de contrôle ABS, autoradio, téléphone portable).

Ces derniers doivent donc être contenus pour ne pas endommager les composants du véhicule ou son environnement.

C’est pour cette raison que les faisceaux haute tension sont équipés de résistances et sont électriquement blindés. Ils limitent les pics de courant au moment de la décharge de l’étincelle dans la bougie d’allumage et protègent la bobine de la surtension additionnelle qu’elle génère.

Différents types de faisceaux d’allumage

Il existe 3 différents types de technologie de faisceaux d‘allumage. Leurs différences résident dans les matériaux utilisés pour le conducteur et le type de résistance requis pour la suppression des parasites.

• Technologie cuivre : L’âme des câbles est en cuivre, la résistance est incorporée dans le connecteur. Cette dernière résistance est fixe quelle que soit la longueur.
• Technologie résistive : L’âme du câble en fibre de verre est imprégnée de carbone. La résistance est distribuée sur toute la longueur du câble.
• Technologie réactive : L’âme du câble est en fibre de verre entourée d’une enveloppe ferromagnétique et d’un fil de résistance inoxydable. La résistance est distribuée sur toute le longueur du câble.

Tous les faisceaux sont équipés d'une gaine isolante en caoutchouc de silicone. Comparé au PVC, par exemple, ce matériau est moins sensible aux fortes amplitudes thermiques et peut résister à une température de 220°C. De plus, il résiste mieux au contact avec des produits chimiques tels que l'huile ou l’essence.

Ce type de faisceaux est conforme à la classe la plus élevée de résistance aux températures correspondant à la norme ISO 3808 (catégorie F, jusqu'à 220 °C).

Faisceaux allumage à noyau en cuivre

Le cuivre est un excellent conducteur, mais il est aussi très sensible à la corrosion. Par conséquent, l’âme cuivre de ce type de faisceaux est recouverte d’étain. Cette couche d’étain protège le cuivre de l’oxydation.

L’âme cuivre est recouverte de caoutchouc de silicone pour une meilleure longévité et isolation électrique accrue.

L’isolation extérieure, en caoutchouc de silicone, peut résister à jusqu’à la température de 220°C et résiste également aux projections d’huile et d’essence.

Les câbles munis d’une âme en cuivre n’ont pas de résistance antiparasitage interne. Les résistances sont intégrées dans les connecteurs de la bougie et de la bobine sous forme d'un ciment résistif. Suivant le câble , la résistance varie entre 1 000 et 6 500 Ω.

Faisceaux allumage à résistance carbone

Les faisceaux utilisant cette technologie possèdent une âme en fibre de verre imprégnée de carbone.

Cette âme centrale est gainée de deux couches de caoutchouc de silicone et d'une enveloppe en fibre de verre. L'isolation interne en caoutchouc de silicone assure la longévité et l'isolation électrique. Le tissu en fibre de verre augmente la résistance mécanique à la traction. L'isolation extérieure, en caoutchouc de silicone également, permet de supporter des températures allant jusqu'à 220 °C et résiste aux projections d’hydrocarbures.

Pour la technologie résistive, la résistance se calcule comme suit :

1m câble ≅10.000 Ω – 23.000 Ω.

Faisceaux allumage à résistance inductive

Ce type de faisceaux comprend également une âme en fibre de verre support d’une enveloppe conductrice et magnétique en silicone autour de laquelle un fil d’acier inoxydable est enroulé.

Cet enroulement fonctionne sur le principe d’une bobine, une tension d’induction est créée par le flux électromagnétique généré par le passage de la haute tension dans l’âme du câble.

Le champ magnétique fluctue dans le câble tandis que le fil d’acier inoxydable enroulé comme une bobine autour de ce dernier absorbe ou compense l’énergie générée par le câble. C’est la raison pour laquelle cette technique est appelée « technologie réactive » puisqu’elle réagit au courant passant dans le câble. La réaction générée par résistance inductive est ainsi appelée « réactance ».

Les faisceaux d’allumage munis d’une résistance inductive, sont enveloppés de deux couches de silicone et d’une couche de fibre de verre. L’isolation interne en silicone assure la pérennité et isole des hautes tensions. Le tissu en fibre de verre augmente la résistance mécanique du câble. L'isolation extérieure en caoutchouc silicone, supporte des températures allant jusqu'à 220 °C et résiste aux hydrocarbures.

Un mètre de ce type de câble offre une résistance électrique de 2.200 Ω.

Instructions de montage

[Translate to France:]

1. La connexion et la déconnection du système électrique liées à l’allumage doivent toujours se faire moteur éteint.
2. Utilisez idéalement un outillage adéquat. Si un tel outil n’est pas disponible, l’installation doit toujours se faire en tirant ou en poussant sur le capuchon et non sur le câble . Retirer le faisceau en tirant sur le câble peut l’endommager ou l’arracher.
3. Il est recommandé de tourner le connecteur d’un quart de tour avant de le retirer.
4. Toujours retirer le connecteur dans le même sens de la bougie pour éviter d’endommager l’isolant céramique de celle-ci.
5. Lors de l’installation des câbles, s’assurer qu’ils ne soient pas trop tendus ou écrasés. Eviter le contact avec des parties chaudes ou tournantes du moteur.
6. Chaque faisceau est composé de câbles de différentes longueurs. Il est essentiel d’utiliser le câble dédié dont la longueur permet d’atteindre le bougie correspondante.

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Usure

En raison de leur emplacement dans le moteur, les faisceaux d’allumage sont soumis à de fortes contraintes. En vieillissant, les connecteurs ont tendance à s’oxyder. La résistance électrique du câble augmente au même titre que le risque de dysfonctionnement des bobines d’allumage.

La gaine externe se dégrade également, car l’enrobage plastique vieillit et s’abîme, elle devient fragile et cassante au fil du temps. Des températures élevées et le contact avec l'huile ou le carburant peuvent accélérer ce processus voire même détériorer la gaine du faisceau.

Une gaine isolante endommagée génère une fuite du courant et une mise à la masse qui entraîne des ratés d’allumage. Ces derniers conduisent à un fonctionnement irrégulier du moteur et des imbrûlés qui peuvent causer, à terme, une détérioration du catalyseur.

Pour éviter ces problèmes, les faisceaux d’allumage doivent être vérifiés régulièrement et remplacés aux premiers signes de vieillissement.

Contrôle des faisceaux d’allumage

En premier lieu, commencer par un contrôle visuel du faisceau haute tension.

En cas de porosité, de craquelures ou de contacts oxydés ou d’autres dommages, il doit être remplacé.

S’il semble visuellement en bon état, il peut être testé avec un multimètre.

1. Régler le multimètre sur 20 kΩ
2. Contrôler les fils d’allumage un à un.
3. Lire la valeur de résistance. Les valeurs admissibles de résistance sont : 

Pour les câbles cuivre : 1 à 6,5 kΩ

Pour les technologies résistive et réactive : la valeur est calculée en fonction de :

Résistance par mètre x la longueur du câble en mètre + une tolérance.

Cf. la calculatrice en ligne disponible.

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