Technique Electronique Technologie d’allumage

Tout sur les bougies
de préchauffage
Information
technique
N° 04
Technique Technologie de démarrage àElectronique Technologie
d’allumage froid diesel des capteurs
Bougies de préchauffage à démarrage rapide
Bougies de préchauffage avec capteur
de pression
Système Instant Start ISS
www.beru.com La perfection intégrée
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Moteur diesel 3
Bougies de préchauffage
à tige à auto-régulation 5
Système Instant Start (ISS) BERU 9
Développement pour les
véhicules de demain 10
Constructions bon marché –
vous devez y renoncer 12
Qualité BERU 11
Origines des pannes des
bougies d’allumage à tige 13
Conseils pour l'atelier 14
Fonctionnement 3
Démarrage à froid 3
Systèmes d’injection 4
Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne 5
Structure et fonctionnement 6
Bougies de préchauffage à tige aptes au post-chauffage (GN) 7/8
Concept du système 9
Commande électronique 9
Testeur de bougies de préchauffage :
Contrôle sans démontage de la bougie 14
Le moteur diesel redémarre alors de manière rapide et fiable 14
Couples 15
Alésoirs BERU : pour un filetage rapide et sûr de la culasse 15
Table des matières
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Fonctionnement
Démarrage à froid
Moteur diesel
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 inconvé-
nients ont pu être éliminés. Aujourd’hui, les moteurs diesel
représentent une unité d’entraînement source de qualité supéri-
eure.
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.
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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 com-
bustion 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'inter-
médiaire 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 die-
sel 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 suf-
fisante, 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 tempé-
ratures 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 beau-
coup plus élevées, par exemple, que pour les régimes de ralenti.
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5
4
1
2
1|Injecteur
2|Bougie de préchauffage à tige
3|Chambre de précompression
4|Chambre de turbulence
5|Chambre de combustion
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Bougies de préchauffage à tige à autorégulation
TEMPS DE PRECHAUFFAGE REDUIT
Les bougies de préchauffage doivent présenter, le plus rapide-
ment 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 équi-
pés 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 minimi-
sé, 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 émis-
sions 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 suffi-
samment 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 rapi-
de 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, réduc-
tion des émissions de suie jusqu’à 40 % dans la phase de pré-
chauffage du moteur pour les bougies aptes au post-chauffage
(voir page 7 pour plus de détails).
Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne
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