Technique Electronique Technologie d’allumage

TI 04 fr
28.11.2007
Technique
d’allumage
12:59 Uhr
Seite 3
Technologie de démarrage à
froid diesel
Bougies de préchauffage à démarrage rapide
Bougies de préchauffage avec capteur
Electronique
Technologie
des capteurs
de pression
Système Instant Start ISS
Tout sur les bougies
de préchauffage
Information
technique
N° 04
www.beru.com
La perfection intégrée
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 4
2
Table des matières
Moteur diesel
3
Fonctionnement
Démarrage à froid
Systèmes d’injection
3
3
4
Bougies de préchauffage
à tige à auto-régulation
5
Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne
Structure et fonctionnement
Bougies de préchauffage à tige aptes au post-chauffage (GN)
5
6
7/8
Système Instant Start (ISS) BERU
9
Concept du système
Commande électronique
9
9
Développement pour les
véhicules de demain
10
Qualité BERU
11
Constructions bon marché –
vous devez y renoncer
12
Origines des pannes des
bougies d’allumage à tige
13
Conseils pour l'atelier
14
Testeur de bougies de préchauffage :
Contrôle sans démontage de la bougie
Le moteur diesel redémarre alors de manière rapide et fiable
Couples
Alésoirs BERU : pour un filetage rapide et sûr de la culasse
14
14
15
15
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 5
3
Moteur diesel
Fonctionnement
Les moteurs diesel sont des moteurs à allumage par compression :
Le carburant injecté s’enflamme sans qu’une étincelle ne soit
nécessaire. Le déclenchement du cycle de travail est divisé en
trois étapes :
1. L’air pur est d’abord aspiré.
2. Cet air est comprimé entre 30 et 55 bars, puis réchauffé entre
700 et 900°C.
3. Le carburant diesel est injecté dans la chambre de combustion.
L’auto-allumage est déclenché par la température élevée de
l’air comprimé, la pression intérieure augmente fortement et
le moteur effectue son travail.
Par rapport aux moteurs à allumage par étincelle, les moteurs à
allumage par compression nécessitent des systèmes d’injection et
des modèles de construction de moteur plus onéreux. Les premiers
moteurs diesel ne représentaient pas des unités d’entraînement
particulièrement confortables et faciles à manœuvrer.
En raison du déroulement difficile de la combustion, ils étaient
très bruyants à froid. Ils se caractérisaient par un poids élevé, une
puissance faible par cylindrée et un comportement médiocre à
l’accélération. Grâce au développement continu de la technique
d’injection et des bougies de préchauffage, tous ces inconvénients ont pu être éliminés. Aujourd’hui, les moteurs diesel
représentent une unité d’entraînement source de qualité supérieure.
Démarrage à froid
Le terme de démarrage à froid désigne toutes les tentatives de
démarrage pendant lesquelles le moteur et les fluides n’ont pas
atteint la température de service. Plus la température est basse,
plus les conditions d’un allumage rapide et d'une combustion
écologique complète sont difficiles. Ainsi à basses températures,
le démarrage n’est plus extrêmement long ou impossible, des
aides au démarrage à froid sont utilisées. Ceci compense les
mauvaises conditions de démarrage et permet un allumage
ponctuel et uniforme pour une combustion stable.
La bougie de préchauffage est une des aides au démarrage à
froid. En raison de l’énergie thermique produite électriquement
et transférée dans la chambre de combustion, elle réunit les
conditions d’allumage idéales pour le carburant injecté. Pour les
moteurs équipés d’une chambre de combustion en deux parties,
elle est indispensable, en tant qu’aide au démarrage à froid, pour
garantir également le démarrage à une plage de température
fréquente entre 10 et 30 °C. Comme la qualité du démarrage
empire fortement au-dessous du point de congélation, la bougie
de préchauffage est également utilisée, en tant qu’aide au
démarrage à froid, pour le moteur diesel à injection directe.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 6
4
Moteur diesel
Systèmes d’injection
Selon le type et l’agencement de la chambre de combustion, on
distingue les systèmes d’injection suivants pour les moteurs diesel :
1. Chambre de précombustion
2. Chambre de turbulence
3. Injection directe
Des bougies de préchauffage sont nécessaires pour tous les
systèmes afin de permettre au carburant injecté de s’évaporer
et d’enflammer le mélange air-carburant sur la surface chaude
de la bougie.
CHAMBRE DE PRECOMBUSTION
Pour ce système, la chambre de combustion est divisée en deux
parties : une chambre de précombustion et une chambre de combustion principale. Ces deux chambres sont reliées entre elles
par plusieurs alésages (canaux d’injection). Pendant la phase de
compression, une partie de l’air comprimé est comprimée dans
la chambre de précombustion. Juste avant d’atteindre le point
mort supérieur, le carburant est injecté directement dans la
chambre de précombustion du piston correspondant, par l'intermédiaire d'un injecteur. La combustion partielle du carburant
injecté a alors lieu. Les températures élevées garantissent une
montée en pression rapide. Tout le contenu de la chambre de
précombustion est ainsi aspiré par les canaux d’injection dans
la chambre de combustion principale où a lieu la combustion
elle-même.
CHAMBRE DE TURBULENCE
La chambre de turbulence conique est située dans la culasse et
séparée de la chambre de combustion principale. La chambre de
combustion principale et la chambre de turbulence sont reliées
entre elles par un canal d’injection de gros diamètre. Pendant la
phase de compression, le canal d’injection initie dans la chambre
de turbulence une rotation intensive de l’air d’aspiration. Le diesel est injecté dans ce tourbillon d’air. La combustion commence
dans la chambre de turbulence et accède ensuite à la chambre
de combustion principale. Pendant la conduite, la température
de l’air comprimé est suffisamment élevée pour l’auto-allumage.
Lors du démarrage du moteur, celle-ci n’est cependant plus suffisante, notamment en cas de températures extérieures faibles.
INJECTION DIRECTE
Lors de l’injection directe du diesel (répartition carburant-air), le
carburant pour la pulvérisation haute pression est injecté dans
l’air d’aspiration fortement comprimé via un injecteur à plusieurs
trous, et la formation du mélange est nécessaire via la partie
correspondante du fond du piston. L’air d’aspiration froid est,
lors du démarrage, très rapidement réchauffé par la pression de
compression élevée. Le thermoplongeur dépasse dans la chambre
de combustion principale. Pour le moteur à injection directe, la
bougie de préchauffage a essentiellement la même fonction que
pour les moteurs à chambre : elle fournit une aide à l’allumage
pour le démarrage. Pour une bougie de préchauffage à tige
moderne, le thermoplongeur atteint en quelques secondes une
température supérieure à 1000°C.
Lors du démarrage à froid : l’air froid aspiré entraîne des températures faibles à la fin de la compression. Mais les régimes de
démarrage faibles sont graves. En raison de la longue durée de
chargement, les pertes de pression et de température sont beaucoup plus élevées, par exemple, que pour les régimes de ralenti.
1
2
4
5
1
2
3
4
5
|
|
|
|
|
Injecteur
Bougie de préchauffage à tige
Chambre de précompression
Chambre de turbulence
Chambre de combustion
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 7
5
Bougies de préchauffage à tige à autorégulation
Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne
TEMPS DE PRECHAUFFAGE REDUIT
Les bougies de préchauffage doivent présenter, le plus rapidement possible, une température élevée pour l’aide à l’allumage
et maintenir cette température indépendamment des conditions
marginales, voire l’adapter en fonction de celles-ci.
ENCOMBREMENT REDUIT
Jusqu’à présent, les moteurs diesel des véhicules fonctionnaient
essentiellement comme des injecteurs directs à 2 soupapes et
offraient ainsi suffisamment de place pour les injecteurs et les
bougies de préchauffage. Sur les moteurs diesel modernes équipés d’un système d’injection Common Rail ou d’un gicleur à
pompe et de 4 soupapes, la place est comptée. Ce qui signifie :
L’encombrement de la bougie de préchauffage doit être minimisé, ce qui donne une forme très mince et longue. Actuellement,
les bougies de préchauffage BERU sont déjà utilisées avec un
diamètre de tube incandescent réduit à 3 mm.
ADAPTATION EXACTE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION
Dans l’idéal, le bâton incandescent est situé précisément au
bord du tourbillon de mélange, mais il doit cependant plonger
encore suffisamment loin dans la chambre de combustion ou
dans la chambre de précombustion. C’est seulement ainsi qu’il
peut appliquer la chaleur avec précision. Il ne doit cependant
pas aller trop loin dans la chambre de combustion, car ceci
pourrait perturber le conditionnement du carburant injecté et
donc la formation d’un mélange carburant-air inflammable.
Ceci aurait pour conséquence d’entraîner d’importantes émissions de gaz d’échappement.
VOLUME SUFFISAMMENT INCANDESCENT
Outre la bougie de préchauffage, le système d’injection joue un
rôle particulier dans le démarrage à froid du moteur. Seul un
système optimisé en matière de temps et de volume d’injection
et de formation du mélange pour le démarrage à froid permet
d’obtenir un comportement de démarrage à froid satisfaisant
avec une position et une température exactes. Même après le
démarrage du moteur, la bougie de préchauffage ne doit pas
être « soufflée à froid » en raison de la circulation accrue de
l’air. Des vitesses d’air très élevées règnent notamment au
sommet de la bougie de préchauffage dans les moteurs avec
chambre de précompression ou chambre de turbulence. Dans
cet environnement, la bougie fonctionne seulement lorsqu’elle
a suffisamment de réserves ; c’est-à-dire lorsqu’un volume suffisamment incandescent est disponible afin de pouvoir déplacer
immédiatement la chaleur dans la zone soufflée à froid.
Les bougies de préchauffage développées par BERU répondent
de manière optimale à toutes ces exigences. Les ingénieurs BERU
travaillent en étroite collaboration avec l’industrie automobile
dès le développement des moteurs. Le résultat : démarrage rapide des moteurs diesel plus écologique en 2–5 secondes (encore
plus court avec le système Instant Start ISS), démarrage plus sûr
jusqu’à -30 °C, fonctionnement plus régulier du moteur, réduction des émissions de suie jusqu’à 40 % dans la phase de préchauffage du moteur pour les bougies aptes au post-chauffage
(voir page 7 pour plus de détails).
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 8
6
Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation
Structure et fonctionnement
Les bougies de préchauffage à tige BERU sont principalement
composées d’un corps de bougie, d’un thermoplongeur avec
filament de chauffage et de régulation et de boulons de raccord.
Le bâton incandescent anti-corrosion est enfoncé dans le boîtier
de manière étanche aux gaz. De plus, l’étanchéité de la bougie
est assurée par un joint torique ou une pièce en plastique sur la
pièce de raccordement. La bougie de préchauffage tire son énergie
électrique de la batterie. La commande est effectuée par un calculateur électronique du temps de préchauffage.
FILAMENT DE CHAUFFAGE ET DE REGULATION
Le principe de base d’une bougie de préchauffage à tige est la
combinaison d’un filament de chauffage et de régulation dans
un élément de résistance commun. Le filament de chauffage
est fabriqué à base d’un matériau résistant aux températures
élevées, dont la résistance électrique est indépendante de la
température. Elle forme la zone de chauffe avec la partie avant
du bâton incandescent. Le filament de régulation est fixé sur le
boulon de raccord conducteur de courant, sa résistance présente
un coefficient de température élevé.
Tout le filament est placé dans une poudre céramique comprimée, isolante et à conductivité thermique très élevée. La poudre
est fortement comprimée selon une technique compression
mécanique de sorte que le filament ait l’air d’être coulé dans le
ciment. Il est ainsi tellement stable que les fils fins du filament
de chauffage et de régulation résistent durablement à toutes les
vibrations. Bien que les différentes spires reposent à seulement
quelques dixièmes de millimètres les unes des autres, ceci qui
exclut tout risque de court-circuit entre les spires et même tout
court-circuit avec le tube incandescent qui pourrait détruire la
bougie.
En raison des différences de matériaux, longueurs, diamètres et
épaisseurs de fils du filament de chauffage et de régulation, les
durées de préchauffage et les températures de préchauffage de
la bougie peuvent varier et être adaptées en fonction des exigences du type de moteur correspondant.
FONCTIONNEMENT
Lors du préchauffage, un fort courant s’écoule au début par les
boulons de raccord et le filament de régulation jusqu’au filament
de chauffage. Celui-ci se réchauffe rapidement et la zone de
chauffe devient incandescente. L’incandescence se répand rapidement et au bout de 2 à 5 secondes, le thermoplongeur chauffe
jusqu'au corps de bougie. La température du filament de régulation réchauffé par le courant augmente également. Par conséquent, sa résistance électrique augmente et le courant est réduit
de sorte que le bâton incandescent ne puisse pas être endommagé.
Ceci évite ainsi toute surchauffe de la bougie de préchauffage.
Si aucun démarrage n’a lieu, la bougie de préchauffage est
arrêtée au bout d’un certain temps par l’appareil de commande
du temps de préchauffage.
Pour les bougies de préchauffage BERU, on utilise un alliage
dont la résistance dépasse la température. Le filament de régulation peut ainsi être conçu de manière à laisser passer au début
un courant plus fort jusqu’au filament de chauffage que lorsque
la température de consigne est atteinte. La température de démarrage est ainsi atteinte plus rapidement et maintenue dans la
plage admissible via une plus forte limitation.
Boulon de
raccord
Corps de
bougie
Garniture de
joint torique
Rondelle
d’étanchéité
Ecrou
cylindrique
Garniture
Pas à visser
Passage
annulaire
Tube
incandescent
Filament de
régulation
Revêtement
isolant
Filament de
chauffage
Montage d’une bougie de préchauffage
à tige à chauffage rapide et à autorégulation.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 9
7
Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation
Bougies de préchauffage à tige aptes au post-chauffage (GN)
Les véhicules plus anciens sont généralement équipés de bougies
de préchauffage, qui chauffent seulement avant et pendant la
phase de démarrage. Elles sont identifiées à l’aide de l’abréviation
GV. Les moteurs diesel modernes sont généralement équipés de
bougies de préchauffage GN en usine. Elles sont équipées du
système de préchauffage innovant à 3 phases. Cela signifie
qu’elles chauffent
■
■
■
■
avant le démarrage,
pendant la phase de démarrage,
après le démarrage et
pendant le fonctionnement du moteur (en période de
décélération).
FONCTIONNEMENT
Le préchauffage à commande électronique commence avec l'activation du commutateur de démarrage du contact-démarreur
et dure jusqu’au démarrage, soit entre 2 et 5 secondes, en cas
de températures extérieures normales. Le temps de post-chauffage est de 3 minutes après le démarrage du moteur afin de
minimiser les émissions de polluants et les émissions sonores.
L’état de fonctionnement du moteur est enregistré, par exemple,
par le biais de la mesure de la température de l’eau de refroidissement. La phase de post-chauffage dure jusqu’à ce que la
température de l’eau de refroidissement atteigne 70 °C ou elle
est arrêtée après une période définie dans un diagramme caractéristique. Si, avant le démarrage, la température de l’eau de
refroidissement dépasse 70 °C, elle n’est pas post-chauffée dans
la plupart des cas.
PROTECTION CONTRE LA SURCHAUFFE
Les bougies de préchauffage à tige à auto-régulation sont protégées contre la surchauffe en limitant le courant de la batterie
à la bougie avec une température croissante. Lorsque le moteur
tourne, la tension augmente cependant tellement que les bougies de préchauffage, qui ne sont pas conçues pour la technique
la plus récente, grillent. A cela s’ajoute le fait que les bougies
alimentées sont exposées après le démarrage à des températures
de combustion élevées et sont ainsi réchauffées de l’intérieur
et de l’extérieur. Les bougies de préchauffage à tige BERU aptes
au post-chauffage sont fonctionnelles en cas de tension d’alternateur totale. Leur température augmente rapidement, mais elle
est limitée par le nouveau filament de régulation à la température d’équilibre, qui est inférieure à celle des bougies n’ayant
pas une fonction de post-chauffage.
Important : Dans un système de préchauffage conçu pour les
bougies de préchauffage GN, seules des bougies de préchauffage GN peuvent être utilisées – les bougies de préchauffage
GV pourraient être endommagées après une courte période.
Technique de préchauffage en 3 phases.
T (° C)
1.000
850
Phase 1
Phase 2
Phase 3
PréChauffage
chauffage au démarra2-7 sec.
ge 2 sec.
Post-chauffage
environ 180 sec.
Alternateur
Batterie
Commutateur
de démarrage
du contactdémarreur
Démarreur
Voyant de
contrôle
Unité de
commande
électronique
Principe de commutation d’une
unité de préchauffage apte au postchauffage avec quatre bougies de
préchauffage à tige à chauffage
rapide et à montage en parallèle
et capteur de température.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 10
8
Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation
DEMARRAGE RAPIDE EN 2 SECONDES
Avec les bougies de préchauffage GN aptes au post-chauffage
BERU, il est possible de réduire le temps de préchauffage entre
2 et 5 secondes. Pour y parvenir, les constructeurs ont réduit
le diamètre du thermoplongeur à son extrémité avant. Ainsi,
le thermoplongeur commence à chauffer très rapidement dans
cette zone. A une température de 0°C, cela dure 2 secondes
jusqu’au démarrage. A des températures inférieures, le système
s’adapte aux exigences via la régulation du temps de préchauffage et le temps de préchauffage augmente en conséquence :
à -5 °C environ 5 secondes et à -10 °C environ 7 secondes.
REDUCTION DE LA FUMEE BLANCHE/BLEUE
Jusqu’à ce que la température d’allumage idéale soit atteinte, une
fumée blanche ou bleue sort de l’échappement. Ce dégagement
de fumée est dû à la combustion incomplète du carburant suite
à une température d’allumage trop faible. Grâce au post-chauffage, le diesel est brûlé complètement et sans bruit pendant la
phase de préchauffage. Ceci permet ainsi de réduire la turbidité
des gaz de fumée jusqu’à 40 %.
SUPPRESSION DES COGNEMENTS LORS DU DEMARRAGE A
FROID
Les cognements lors du démarrage à froid pour les moteurs
diesel sont dus au retard d’allumage lorsque le moteur est froid.
Le carburant s’enflamme difficilement, le moteur cogne. La
bougie de préchauffage GN amène plus rapidement le moteur
à la température de service par le biais du pré/post-chauffage.
Cela permet un démarrage en douceur du moteur, conduit à
un fonctionnement plus régulier du moteur et empêche les
cognements. Le carburant brûle ainsi de manière plus uniforme
et complète. Davantage d’énergie est ainsi libérée et la température de la chambre de combustion augmente plus rapidement.
Quantité de fumée dans le papierfiltre trois minutes après le démarrage
à froid. Après le post-chauffage (à
droite), la quantité de fumée est
réduite d’environ 40%.
Caractéristiques techniques des bougies de préchauffage GN
■
■
■
■
■
■
■
■
Bougie de préchauffage extra fine pour un démarrage rapide
Durée de préchauffage courte : entre 2 et 7 secondes
Démarrage en toute fiabilité (même à -30 °C)
Respect de l’environnement : émissions de polluants réduites de 40% dans la phase de
préchauffage
Suppression des cognements
Fonctionnement plus régulier du moteur
Démarrage en douceur du moteur
Pour les véhicules avec une tension de service jusqu’à 14,5 V
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 11
9
Système Instant Start (ISS) BERU
Démarrage à la clé « moteur à explosion » également pour les
moteurs diesel : tel était le grand défi. Solution proposée par
les ingénieurs BERU : le système Instant Start (ISS).
Concept du système
Le système ISS BERU est composé d’un calculateur électronique
et de bougies de préchauffage optimisées avec une durée de
préchauffage réduite de maximum 2 secondes - contre 5 secondes pour une bougie de préchauffage standard (SR). Celles-ci
nécessitent moins d’énergie, aussi bien dans la phase de préchauffage que dans la phase d’équilibre. Dans le calculateur
sont placés des semi-conducteurs de puissance qui remplacent
le relais électromécanique précédemment utilisé et qui font
office de commutateurs pour la commande des bougies de
préchauffage. Par rapport aux bougies de préchauffage à autorégulation classiques, la combinaison de filaments est fortement
réduite et la zone de préchauffage est réduite d’un tiers environ
pour les bougies de préchauffage optimisées de l’ISS. Pour les
moteurs à injection directe, ceci correspond à la partie du thermoplongeur dépassant dans la chambre de combustion.
Intérieur de la bougie de préchauffage
standard à autorégulation SR (gauche)
et de la bougie de préchauffage optimisée de l’ISS (droite).
Commande électronique
Lorsque le moteur tourne, la bougie de préchauffage est refroidie
par le changement de régime et la circulation d’air dans la phase
de compression. La température de la bougie de préchauffage
diminue lorsque le régime augmente pour une tension de bougie de préchauffage et un débit d’injection constants ; lorsque
le débit d’injection augmente et la tension de la bougie de
préchauffage est constante, elle augmente. Ces effets peuvent
être compensés par le calculateur électronique : La tension
effective optimale pour le point de service correspondant sort
toujours au niveau des bougies de préchauffage. La température
des bougies de préchauffage peut ainsi être régulée en fonction
de l’état de fonctionnement. De plus, la bougie de préchauffage
basse tension est utilisée en combinaison avec le calculateur
électronique afin de réchauffer extrêmement rapidement la
bougie de préchauffage. Ceci a lieu en appliquant, pendant une
période prédéfinie, toute la tension du réseau de bord sur la
bougie de préchauffage et en conduisant ensuite de manière
cadencée avec la tension effective nécessaire. Le temps de préchauffage valable jusqu’à présent est ainsi réduit à maximum 2
secondes, même aux températures les plus basses. Le rendement
du système est tellement élevé qu’à peine plus que la puissance
utilisée par la bougie de préchauffage est soutirée du réseau
électrique de bord. Comme pour le système ISS, chaque bougie
de préchauffage est régulée à l’aide d’un semi-conducteur de
puissance séparé, il est possible de surveiller individuellement
le courant dans chaque circuit de bougie de préchauffage. Ceci
permet ainsi d’effectuer un diagnostic individuel sur chaque
bougie.
Système de préchauffage à commande
électronique (ISS) : calculateur et bougies de préchauffage.
Le système ISS BERU (Instant Start
System) permet un démarrage à la
clé « moteur à explosion » du moteur
à allumage par compression.
Caractéristiques techniques de l’ISS
■
■
■
■
■
Démarrage en toute fiabilité même à -30 °C
Chauffage extrêmement rapide : 1000 °C
en 2 secondes
Puissance nécessaire réduite (notamment
pour les moteurs avec 8 cylindres ou plus)
Sécurité de fonctionnement accrue
Température réglable pour préchauffage,
post-chauffage et chauffage intermédiaire
■
■
■
■
■
Nombreuses fonctions de diagnostic
Régulation immédiate du ralenti et parfaite
stabilisation de la charge
Réduction des émissions de polluants
(conforme à la norme EURO-IV)
Spécialement conçu pour les moteurs diesel
à injection directe
Diagnostic embarqué
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 12
10
Développement pour les véhicules de demain
Anticiper les tendances, développer des produits performants en
collaboration avec nos clients et produire à moindre coût, telles
sont nos forces.
BOUGIE DE PRECHAUFFAGE INTELLIGENTE AVEC CAPTEUR
DE PRESSION
Les nouvelles lois européennes (Euro V) et américaines (Tier 2/LEV
II) en matière de réduction des gaz d’échappement vont contribuer à réduire les émissions de gaz d’échappement autorisées
pour les moteurs diesel. Les valeurs limites relatives aux émissions
d’azote et de particules des moteurs diesel seront à l’avenir
jusqu’à 90% au-dessous du niveau actuel. Les solutions traditionnelles ne suffisent pas pour atteindre ces valeurs en matière
d’émissions.
La réduction nécessaire des particules semble accessible avec les
systèmes de filtre à particule modernes. Les mesures de retraitement actuellement connues ne permettent pas à elles seules
d’atteindre les objectifs en matière de réduction des émissions
d’azote. Il s’agit également d’améliorer considérablement les
émissions brutes du moteur. C’est pourquoi la recherche se
concentre notamment sur les techniques de combustion alternatives, ex. : HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition),
HCLI (Homogeneous Charge Late Injection), HPLI (Highly Premixed
Late Injection) et DCCS (Dilution Controlled Combustion System),
qui ne se caractérisent pas de très faibles émissions d’azote.
Connecteur
Prise de courant maximum
Circuit imprimé
avec électronique
Garniture
Membrane de mesure
Corps de la bougie de préchauffage
C’est dans ce contexte qu’intervient avec énergie le développement de techniques de combustion auprès de tous nos clients.
La très haute précision nécessaire en matière de débit d’injection, de période d’injection et de vitesses de recyclage des gaz
d’échappement concernant les méthodes de combustion alternatives rend indispensable un contrôle permanent du processus
de combustion. La bougie de préchauffage se présente comme
un capteur idéal grâce à sa position dans la chambre de combustion.
Dans ce contexte, les développeurs BERU ont intégré un capteur
de pression piézorésistif dans la bougie. Ceci représente un facteur de réussite important à l’égard des températures extrêmement élevées, des vibrations et des taux de compression dans la
culasse de la structure mécanique de la bougie de préchauffage.
Le thermoplongeur n’est plus comprimé dans le corps de la
bougie de préchauffage, mais positionné de manière élastique
comme un élément mobile qui transfère la pression à une membrane située à l’arrière de la bougie de préchauffage. Le capteur
de pression est alors éloigné de la chambre de combustion dans
un endroit avec des conditions environnementales beaucoup
plus favorables. La charge thermique du dispositif d’étanchéité
reste maîtrisable, car on utilise un thermoplongeur du système
de démarrage rapide ISS des moteurs diesel BERU, qui chauffe
seulement à l’extrémité.
La bougie de préchauffage intelligente avec capteur de pression
PSG (Pressure Sensor Glow Plug) a déjà été testée par plusieurs
constructeurs automobiles européens et devrait être prochainement utilisée dans les derniers moteurs diesel.
Thermoplongeur de la bougie de préchauffage
Bougie de préchauffage intelligente
avec capteur de pression PSG (Pressure
Sensor Glow Plug).
Innovation intelligente : Un jury
d’experts indépendants a décerné
le pris de l’innovation à la bougie
de préchauffage avec capteur de
pression PSG de BERU à l’occasion
de l’Automechanika 2006.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 13
11
Bougies de préchauffage BERU : Cinq fois plus de sécurité
pour une qualité optimale
1. CONCUES EN ETROITE COLLABORATION AVEC LES
CONSTRUCTEURS AUTOMOBILES
En tant que spécialiste du démarrage à froid des moteurs diesel
et partenaire de développement de l’industrie automobile, BERU
est associé dès le début à la conception des bougies de préchauffage mais aussi au développement de nouveaux moteurs.
Il est ainsi possible de définir exactement la position de montage
de la bougie de préchauffage dans le moteur – et les ingénieurs
BERU sont informés avec la plus grande précision sur la valeur
particulière qui est attribuée à un paramètre donné et sur les
réserves de puissance que doivent présenter les bougies de préchauffage à développer.
2. FABRIQUEES SELON LES NORMES ISO
Les bougies de préchauffage BERU ont été conçues selon les
normes ISO 7578 et 6550. Celles-ci régissent les dimensions et
tolérances autorisées en matière de géométrie, d’angle d’étanchéité, d’ouverture de clé, de diamètre de thermoplongeur, etc.
3. DEVELOPPEES CONFORMEMENT AUX CAHIERS DES
CHARGES DE L’INDUSTRIE AUTOMOBILE
Les bougies de préchauffage BERU sont conformes aux cahiers
des charges de l’industrie automobile qui varient selon les constructeurs automobiles. Il est question par exemple d’un fonctionnement continu compris entre 10 000 et 25 000 cycles.
De plus, les bougies de préchauffage BERU ont été testées en
conditions réelles dans la chambre froide. Leur résistance en
matière d’influences environnementales, de produits de contact,
d’additifs et de nettoyants pour moteur a été également testée.
4. SOUMISES A DES TESTS SPECIAUX DE BERU
Les bougies de préchauffage BERU ont été soumises à des essais
de fonctionnement spéciaux, adaptés aux exigences pratiques du
quotidien et de l’atelier, via, par exemple, la simulation des forces de tirage des connecteurs ou des essais rapides de surcharge.
Les contrôleurs sont inflexibles concernant ces essais rapides de
surcharge : au bout de 3 000 cycles, chaque échantillon doit
encore être fonctionnel.
5. FABRIQUEES SELON LES METHODES DE PRODUCTION LES
PLUS MODERNES
La fabrication de bougies de préchauffage modernes extrêmement
longues et minces pour les moteurs diesel à injection directe
représente des exigences particulières. Le diamètre du tube incandescent doit être exactement adapté à la chambre de combustion. Le bâton incandescent doit dépasser dans la chambre
de combustion selon une longueur de dimension précise – ceci
permet de garantir qu'aucun gaz nocif supplémentaire n’est
émis en raison de la turbulence. Le comportement thermique
de la bougie de préchauffage doit également être adapté à la
forme de la chambre de combustion – et la consommation de
courant des bougies de préchauffage doit être adaptée au réseau électrique de bord disponible. Ces bougies de préchauffage
extra-fines peuvent uniquement être fabriquées selon la qualité
requise sur les installations de production les plus modernes,
comme c’est le cas pour BERU.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 14
12
Constructions bon marché – vous devez y renoncer
OPTIQUE A 2 FILAMENTS, MAIS TECHNIQUE A 1 FILAMENT UNIQUEMENT
Seule une bougie de préchauffage à 2 filaments atteint la durée de chauffage
réduite et la résistance thermique requises par les constructeurs automobiles.
Comme le deuxième filament n’est cependant pas visible du premier coup de
l’extérieur, la plupart des constructeurs économisent le filament dit de régulation. En raison du non-abaissement du courant de préchauffage, la batterie est
excessivement sollicitée au démarrage – et comme le préchauffage n’est pas
atteint dans les délais prescrits, le véhicule n’avance pas ou seulement difficilement. (cf. Figure 3.)
REVETEMENT DU THERMOPLONGEUR D’UNE POUDRE ISOLANTE DE QUALITE
INFERIEURE
1
16
2
15
3
14
Au lieu de la poudre de magnésium utilisée par BERU, qui est comprimée et
séchée avant la pose, on utilise généralement pour les bougies de préchauffage
bon marché une poudre isolante peu compacte, partiellement contaminée et
appliquée sans séchage. Conséquence fatale : lors de la première incandescence,
la poudre se dilate et le tube incandescent gonfle. Le démontage d’une bougie
de préchauffage est uniquement possible en démontant la culasse ! (cf. Figure 9.)
13
FILAMENT DE CHAUFFAGE NON CENTRE ET SERTI SUR LA BROCHE DE CONNEXION
12
C’est là également que se manifeste la qualité de production : La broche de
connexion peut seulement être centrée et sertie avec les machines de production les plus modernes. Les constructeurs douteux se débrouillent ainsi pour
pousser simplement le filament de chauffage sur la broche de connexion.
Mais, la protection nécessaire contre les courts-circuits n’est ainsi pas garantie.
(cf. Figures 5 et 13.)
4
5/6
7
11
8
17
DEFAUT D’ETABLISSEMENT DES CONTACTS
Pour les bougies de préchauffage de qualité inférieure, la position des becs
d’encliquetage pour le raccordement électrique n’est pas conforme aux
directives OE. Le raccordement est certes semblable à celui des bougies de
préchauffage d’origine, mais le contact ne s’encliquette pas correctement. Le
raccordement électrique sur la bougie de préchauffage n'est ainsi pas garanti.
Les économies portent partiellement sur le matériau des pièces de raccordement – au détriment de l’établissement des contacts. (cf. Figure 16.)
10
9
TUBE INCANDESCENT MAL SOUDE
De nombreux constructeurs bon marché ne disposent pas de la technique de
production pour souder avec précision un tube incandescent. Conséquence :
Microfissures dans le tube incandescent, et donc défauts d’étanchéité pouvant
provoquer des courts-circuits.
A quoi reconnaît-on les bougies de
préchauffage de qualité inférieure ?
Symptôme
Danger
1 Etanchéité simple
Non étanche à l’eau
2 Poudre de magnésium du tube
incandescent
Remplissage avec un isolant de
mauvaise qualité, Gonflement
3 Technique à 2 filaments nécessaire,
mais un seul filament
Profil caractéristique conforme
ne répond pas aux instructions
des constructeurs
4 Epaisseurs de paroi non courante
Le bâton incandescent brûle
5 Filament en travers dans le tube
incandescent
Court-circuit
6 Bâton incandescent non centré, préchauffage donc aucune concentricité :
La bougie de préchauffage est en travers dans la chambre de précompression
ou de turbulence
Le jet d’injection « fait sauter »
labougie de celle-ci brûle
7 Thermoplongeur fissuré
Grillage
8/9 Extrémité du thermoplongeur revêtue
d’une poudre de magnésium appliquée
de manière non étanche et/ou à l’état
humide
Court-circuit, gonflement du
bâton incandescent, durée de
vie réduite
10 Sommet percé, pas correctement soudé
Grillage
Symptôme
Danger
11 Extrémité de tube incandescent
tordue, thermoplongeur trop fin
Décalaminage, durée de vie réduite
12 Spirale incandescente mal
conçue
Surcharge de la batterie en raison d’une
consommation de courant trop élevée,
risque de brûlure des contacts de l’ap
pareil de commande du temps de préchauffage : Ceci peut ainsi réduire la
durée de vie ou altérer le fonctionnement
13 Filament de préchauffage monté
de travers
Court-circuit
14 Cône non adapté à la culasse
Défauts d’étanchéité, culasse
endommagée
15 Surface sans revêtement
protecteur
Blocage par la rouille dans l’alésage
16 Manchon fileté seulement
positionné
Diminution et coupure de l’alimentation
de courant, contact intermittent
17 Cote de porte-à-faux nonconforme aux données du
fabricant
Si cote de porte-à-faux trop grande : Le
jet d’injection « fait sauter » la bougie de
préchauffage et celle-ci brûle. Si elle est
trop petite : Problèmes de démarrage
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 15
13
Origines des pannes des bougies d’allumage à tige
Par temps chaud et sec, le moteur diesel démarre même si une
bougie de préchauffage est défectueuse et seules les autres
bougies préchauffent. Le démarrage est certes généralement
associé à un émission élevé de polluants et éventuellement à
des cognements, mais le conducteur ne prend pas au sérieux ces
signes ou ne sait pas ce qu’ils signifient. La mauvaise surprise
intervient lorsqu’il fait froid et humide et lors de la première
gelée de nuit : Le « distributeur de chaleur » du moteur diesel
ne fonctionne plus et, dans le meilleur des cas, celui-ci démarre
difficilement et fume – il est plus vraisemblable cependant qu’il
ne se passe plus rien du tout. Vous trouverez ci-après les dommages types et leurs différentes causes. Cette aide au diagnostic
doit permettre un dépannage rapide dans la plupart des cas.
THERMOPLONGEUR AVEC PLIS ET CREVASSES
Causes :
Rupture du filament en raison
a) d’une tension de fonctionnement trop
élevée, ex. : avec l’aide au démarrage
b) d’une alimentation en courant trop
longue à cause d'un relais grippé
c) d’un post-chauffage non autorisé
sur moteur en marche
d) de l’utilisation d’une bougie de
préchauffage qui n’est pas apte
au post-chauffage
Solutions :
a) Aide au démarrage avec un réseau
électrique de bord de 12 volts seulement.
b)/c) Contrôler le système de préchauffage, remplacer le relais de temporisation du temps de préchauffage.
d) Monter une bougie de préchauffage
apte au post-chauffage.
THERMOPLONGEUR FONDU OU CASSE
Causes :
Surchauffe du thermoplongeur en raison
a) d’une injection trop précoce
b) d’injecteurs calaminés ou usés
c) de dommages causés au moteur,
ex. : grippage du piston, rupture
de soupape, etc.
d) d’injecteurs qui gouttent
e) de segments de piston bloqués
Solutions :
a) Régler le point d’injection.
b) Nettoyer les injecteurs.
c) Vérifier le jet.
EXTREMITE DU THERMOPLONGEUR ENDOMMAGEE
Causes :
Surchauffe du thermoplongeur en raison
a) d’une injection trop précoce entraînant une surchauffe du thermoplongeur et du filament de chauffage ;
le filament de chauffage se fragilise
et finit par se casser.
b) le vide annulaire s'est refermé entre
le boîtier de la bougie et le thermoplongeur : déperdition de chaleur
excessive au niveau du thermoplongeur, le filament de régulation reste
froid et envoie trop de courant au
filament de chauffage.
Solutions :
a) Contrôler le système d’injection,
régler le point d’injection.
b) Pour le vissage de la bougie de préchauffage, respecter le couple de
serrage prescrit par le constructeur
automobile.
BOULONS DE RACCORD BRISES, TETE HEXAGONALE ENDOMMAGEE
Causes :
a) Rupture du boulon de raccord : le
couple de serrage de l’écrou de raccordement du courant est excessif.
b) Tête hexagonale endommagée :
utilisation d’outils non appropriés ;
cette déformation a entraîné un
court-circuit entre le boîtier et
l’écrou cylindrique.
Solutions :
a) Serrer l’écrou de raccordement du
courant à l’aide d’une clé dynamométrique. Observer le couple de
serrage. Ne pas lubrifier ou graisser
le filetage.
b) Visser la bougie à l’aide d’une clé
dynamométrique adaptée. Appliquer
le couple de serrage prescrit (voir
documentation du constructeur
automobile).
Garantie BERU : Si aucune
des origines des pannes mentionnées n’entre en ligne de
compte, envoyez la bougie
pour contrôle à BERU AG,
Ludwigsburg. S’il s’agit d’un
incident de matériel ou de
fabrication, nous remplaçons
naturellement la bougie.
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 16
14
Conseils pour l'atelier
Testeur de bougies de préchauffage : Contrôle sans démontage de la bougie
Le testeur rapide de bougies de préchauffage permet de tester, de manière simple,
sûre et rapide, les bougies de préchauffage à tige de 12 volts (par les bougies
de préchauffage ISS car celles-ci ont été conçues pour moins de 11 volts) –
individuellement, en position montée et sans démarrer le moteur. La consommation de courant et l’abaissement sont mesurés.
CONDITIONS DE CONTROLE
■ Refroidissement pendant la phase de préchauffage : La bougie montée est
suffisamment refroidie par la culasse. Lorsqu’une bougie de préchauffage
démontée doit être testée, elle doit vissée dans un bloc de refroidissement
ou une culasse démontée. En cas d’urgence, il est également possible de
serrer légèrement la bougie sur la tête hexagonale dans un étau.
■ Source de tension : Batterie de 12 volts ou stabilisateur de tension continue
PROCEDURE DE CONTROLE
1. Dévisser les raccords de la bougie de préchauffage (rails d’alimentation en
courant).
2. Brancher le testeur avec la pince rouge sur la borne plus et celle avec la
pince noire sur la borne moins de la batterie (ou sur la borne du stabilisateur
de tension continue). Fixer la pince crocodile sur les boulons de raccord de la
bougie à tester.
3. Démarrer le test de la bougie en appuyant sur le bouton. Si l’aiguille reste
dans la zone rouge, la bougie de préchauffage est défectueuse ; si elle se
déplace dans la zone verte, elle est entièrement fonctionnelle. La bougie
défectueuse doit être remplacée. Durée du test : environ 14 secondes.
4. Vérifier l’alimentation en courant. Si la bougie est fonctionnelle, il convient
de vérifier après le test de la bougie la présence d'une coupure, d'un contact
intermittent ou d'un court-circuit. C’est seulement lorsque toute la tension
est appliquée à la bougie, qu’il peut être garanti qu’elle fonctionne également.
Le testeur de bougies de préchauffage
BERU est présent dans chaque atelier.
Notre conseil :
Testez les bougies de préchauffage
tous les 75 000 à 100 000 km avec
le testeur rapide de bougies de préchauffage. En cas de défaut ou de
fonctionnement limité, vous devez
remplacer l’ensemble de la bougie
de préchauffage.
Lorsque la bougie de préchauffage à tige est intacte, la consommation de
courant est située entre 15 et 8 ampères au bout de 20 secondes.
Le moteur diesel redémarre alors de manière rapide et fiable
Problème
Origine
Solution de BERU
Démarrage avec émission d’une
fumée épaisse / Emission de fumée
Bougie de préchauffage avec un seul filament à très basse température
Utiliser une bougie de préchauffage BERU à 2 filaments (le filament de chauffage
et de régulation permet d’atteindre une température plus élevée en un temps de
préchauffage réduit)
Cognements dans la phase de
démarrage
Bougie de préchauffage sans effet d’abaissement et sans réserve de chaleur
Installer une bougie de préchauffage BERU apte au post-chauffage pour une
alimentation en chaleur optimale et plus rapide
Démarrage long qui épuise la
batterie
La bougie de préchauffage arrive lentement à
température, temps de préchauffage trop long
Le moteur démarre difficilement
et irrégulièrement
Bougie de préchauffage avec température
finale trop faible
Le moteur démarre après plusieurs
essais de démarrage seulement
Bougie de préchauffage défectueuse
Le moteur démarre de manière
très bruyante seulement
Les valeurs électriques de la bougie de préchauffage ne sont pas correctement interprétées
Le bâton incandescent est fondu
ou grillé
L’épaisseur de paroi du thermoplongeur est
trop faible (ce qui est souvent le cas pour les
bougies de préchauffage bon marché)
Le bâton incandescent est fondu
L’injecteur est défectueux
Installer une bougie de préchauffage GN BERU parfaitement adaptée au moteur et
au système de préchauffage à 3 phases (préchauffage–démarrage–post-chauffage)
Remplacer le porte-injecteurs par le porte-injecteurs de rechange BERU
TI 04 fr
28.11.2007
12:59 Uhr
Seite 17
15
Conseils pour l'atelier
Couples
Important lors du remplacement des bougies de préchauffage : Observer les
couples !
Filetage des bougies Couple de
de préchauffage
rupture
8 mm
9 mm
10 mm
12 mm
20 Nm
22 Nm
35 Nm
45 Nm
COUPLE DE RUPTURE
Le couple de rupture doit être observé lors du démontage des
bougies de préchauffage.
QUE FAUT-IL FAIRE LORSQUE LE COUPLE DE RUPTURE EST
ATTEINT ?
Arrêter de serrer car ceci pourrait casser la bougie de préchauffage, le cas échéant. Suivre la procédure en 3 étapes –
Préchauffer / Décaper / Aléser :
Pulvériser l’huile synthétique.
1. Préchauffer : Chauffer le moteur ou alimenter en courant les
bougies de préchauffage intactes avec un câble séparé pendant
4 à 5 minutes, afin de préchauffer et de laisser brûler librement
la bougie de préchauffage.
2. Décaper : Appliquer le produit anti-rouille ou l’huile multifonction sur l’insert fileté de la bougie de préchauffage et laisser
agir pendant environ 5 min.
3. Aléser : Puis, effectuer un autre essai de desserrage et retirer
avec précaution la bougie de préchauffage de la culasse à
l’aide d’un outil approprié. (ne pas dépasser le couple de
desserrage maximal, cf. tableau ci-dessus. Arrêter avant
d’atteindre le couple de rupture, faire un autre essai en passant par le préchauffage si nécessaire.)
Après avoir dévissé les anciennes bougies de préchauffage, le
filetage, le siège d’étanchéité conique et le canal de la bougie
de préchauffage dans la culasse doivent être nettoyés avec un
outil approprié. (voir ci-après).
Filetage des bougies Couple de
de préchauffage
serrage
M8
M9
M 10
M 12
Filetage de l’écrou
de raccord
M4
M5
10 Nm
12 Nm
12–18 Nm
22–25 Nm
Couple de
serrage
2 Nm
3 Nm
COUPLE DE SERRAGE
Lors du serrage des bougies de préchauffage neuves, le couple
prescrit par le constructeur automobile doit être observé.
Remarques : Pour les bougies de préchauffage avec raccord
fileté, le couple de serrage de l’écrou de raccord doit être
observé. L’alésage de la culasse présente souvent des résidus de
combustion ou des particules de saletés, notamment après la
cuisson (carbonisation) entre la bougie de préchauffage et la
culasse. Pour les culasses avec un filetage de 10 mm, ces produits de carbonisation peuvent être éliminés de manière simple et sûre à l’aide de l’alésoir BERU (réf. 0 890 100 003).
Ces résidus de combustion peuvent
être éliminés à l’aide de l’alésoir BERU.
Effectuer le démontage et le montage
des bougies de préchauffage avec une
clé dynamométrique.
Alésoirs BERU : pour un filetage rapide et sûr de la culasse
L’alésoir BERU élimine les produits de
carbonisation qui peuvent apparaître
après la « cuisson » entre la bougie de
préchauffage et la culasse.
FONCTIONNEMENT :
■ Prénettoyer l’alésage des bougies de préchauffage avec un
chiffon.
■ Enduire les alésoirs BERU de graisse au niveau de la zone de
coupe et les visser dans la culasse : Les résidus de combustion
restent collés à la graisse et sont éliminés lors du desserrage de
l’outil.
■ La bougie de préchauffage neuve peut ainsi être montée
sans problème (observer le couple de serrage !).
■ Avant le montage des bougies de préchauffage, les enduire
de graisse GK au niveau de l’arbre et du filetage.
28.11.2007
12:59 Uhr
Printed in Germany · 5.07.07 · Bestell-Nr. 5 100 006 001
TI 04 fr
BERU AG
Mörikestraße 155
71636 Ludwigsburg
Tel: +49-7141-132-366
Fax: +49-7141-132-760
E-Mail: [email protected]
www.beru.com
Seite 2