Technique automobile
Bougie d'Allumage...Aspect et Technique...
(pour faire le meilleur choix !)
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Bonjour à tous je vous mets ici un petit lexique "Ngk" des bougies d'allumage car le sujet est vraiment intéressant !
Je suis un peu comme vous tous, je découvre beaucoup de choses sur ce thème particulièrement peu connu des amateurs de mécanique même si je savais qu'il fallait quand même des bougies "froide" pour mon moteur et je trouve que c'est une bonne idée de regrouper toutes ces informations vu les échanges lu sur certain post ou sur celui de la camaro de l'Indien (sur son forum)...J'espère que vous pourrez mieux comprendre ce domaine ou tout au moins trouver des infos complémentaires....(Fabrice) 
ice)
Quoi de plus simple qu'une bougie?! Un élément que l'on remplace assez fréquemment et auquel on prête pourtant peu d'attention.
Cependant, la bougie est quelque chose de très complexe, et qui a fait l'objet d'essais très précis, pour vous en convaincre il suffit de regarder le catalogue d'un constructeur de bougies. L'étendue de la gamme, compte parfois plus de 100 modèles différents!
On ne peut donc pas mettre n'importe quelle bougie sur n'importe quel moteur, sans risque pour celui-ci.
Cette coupe en relief nous permet de visualiser parfaitement l'intérieur d'une bougie.
Quel est le rôle d'une bougie?
Avant de rentrer dans le vif du sujet, voyons un peu le rôle de la bougie.
Placée dans la culasse, celle-ci débouche directement dans la chambre de combustion. Elle est reliée à la bobine d'allumage par un fil haute tension. Soumise à des impulsions électriques, elle devra provoquer un arc électrique entre ces électrodes. Cet arc électrique enflamme le mélange gazeux comprimé dans la chambre de combustion. La bougie assure donc l'allumage du mélange air/essence, et cela de façon régulière et fiable.
Un allumage correct et la combustion intégrale du mélange air-essence, sont des facteurs de première importance, qui assurent au moteur des performances efficaces et économiques. Pour obtenir un allumage correct du mélange air-carburant, le jaillissement des étincelles entre les électrodes de chaque bougie doit se produire au moment adéquat en toutes circonstances et produire l'allumage correct du mélange air-carburant. Il est essentiel que les bougies soient du type qui convient aux caractéristiques du moteur. Elles doivent être suffisamment chaudes pour éviter l'encrassement à bas régime, mais elles ne doivent pas surchauffer et devenir ainsi une des principales causes du pré-allumage, c'est à dire, l'allumage du mélange gazeux avant la production de l'étincelle. Lorsque les bougies sont en mauvais état, ou lorsque des bougies d'un type non adapté au moteur sont montées, il se produit un mauvais allumage du mélange gazeux air-essence. Il en résulte une combustion incomplète, et seule une partie de l'essence est convertie en énergie. L'essence non brûlée passe par les segments des pistons pour aboutir dans le carter où elle dilue l'huile du moteur, l'autre partie est évacuée par le système d'échappement et contribue de cette manière à augmenter la pollution atmosphérique
Composition d'une bougie:
Sous un aspect très élémentaire, la bougie est composé de plusieurs éléments. Comme celle-ci permet le passage d'un courant haute tension, elle doit placée au milieu d'un isolant. Cet isolant est plus couramment appelé porcelaine. Cet porcelaine doit être parfaitement isolante, offrir une bonne résistance mécanique (pression élevée lors de la
carburation ), et une grande résistance aux chocs thermiques (grande différence de température entre les gaz frais et les gaz en combustion).
Le culot en acier réfractaire reçoit l'isolant et est fileté de façon à pouvoir se fixer dans le puit de la bougie, sur la culasse. Plusieurs diamètre de filetage équipent la bougie et ceci en fonction de leur destination, nous utilisons pour nos machines un diamètre de 14mm. Le culot reçoit l'électrode de masse.
L'électrode centrale contient généralement du nickel chrome, auquel les constructeurs ajoutent des matériaux tels que le titane, le manganèse, etc... La liste n'est pas exhaustive.
Voici une autre coupe d'une bougie NGK
1 - La borne.
Elle assure le contact avec le système d'allumage. C'est là que se fixe le bouchon anti-parasite.
2 & 6 - L'isolant et le bec isolant.
L'isolant a deux fonctions :
- La principale fonction de l'isolateur d'une bougie est d'empêcher le courant d'allumage de se propager dans une autre direction que celle de l'écartement des électrodes. Il doit permettre l'acheminement de la haute tension le long de l'électrode centrale en évitant sa dispersion ( Pour ce faire, l'isolant doit empêcher la dispersion du courant électrique au-delà de 30 000 V, à des températures comprises entre - 46 °C et 930 °C ).
- Il doit aussi être un bon conducteur de chaleur de manière à dissiper la chaleur produite ( Cette dernière pouvant endommager l'électrode ). Enfin, l'électrode doit avoir un coefficient de dilatation permettant une dilatation uniforme des éléments de la bougie.
L'isolant doit posséder des qualités de résistance mécanique importante, car il doit supporter les pressions de la chambre d'explosion (env.60 atm). mais aussi pour faire face à une manutention normale et aux vibrations du moteur. L'isolateur doit être très résistant au fendillement et à la rupture
Les matériaux les plus employés pour la fabrication des isolants sont : la sillimanite d'alumine pure ou en alliage, la stéatite et la mullite (composé d'alumine et de sillimanite).
Les isolants de bougie présentent des nervures qui ont pour fonction d'augmenter le parcours que devrait effectuer l'étincelle entre l'embout de la bougie et la masse, évitant ainsi d'éventuel court-circuit dû à l'humidité.
3 - Le joint d'échange thermique :
Il permet l'échange de thermique entre l'isolant et le corps métallique de la bougie. La chaleur va pouvoir ainsi etre évacuée par la culasse.
4 - Le culot :
Il permet de fixer en premier lieu la bougie dans la culasse, mais aussi de dissiper la chaleur par cette dernière.
Le culot de la bougie est en acier au soufre et au manganèse. Les culots sont extrudés à froid sur des presses à poinçons multiples, qui forment entièrement le corps, à l'exception du filetage extérieur. Le filetage et les dimensions de la bougie sont soumis à une inspection sévère pour s'assurer que les tolérances d'usinage soient respectées.
5 - L'ame.
Elle relie la borne à l'électrode centrale.
7 - L'électrodecentrale et 8 - L'électrode de masse :
Les deux électrodes ont pour objet de former un saut pour le courant électrique qui va ainsi produire une étincelle.
Les électrodes doivent résister à la chaleur et aux effets de corrosion provoqués par la combustion des gaz et le passage du courant électrique.
Pour cela l'électrode centrale est fabriquée dans des matériaux nobles (exemple le platine ).
L'étanchéité de la bougie :
Toutes les bougies demandent deux scellements d'étanchéité
L'un de ceux-ci se situe entre l'électrode centrale et l'isolateur, l'autre entre l'isolateur et le culot.
On utilise le "sillment" pour assembler les bougies à la température ambiante.
Le "sillment" est une poudre sèche, elle est introduite entre l'électrode centrale et l'isolateur, et entre l'isolateur et le culot. Le "sillment" est insensible aux hautes températures, à l'oxydation et à la corrosion.
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. La quantité de chaleur transmise dépend principalement de la distance que doit parcourir la chaleur pour rejoindre la culasse du moteur et, par conséquent, le système de refroidissement. Le degré thermique d'une bougie. ( son point de préallumage ), est déterminé par un procédé établi par la S-A-E- (Society of Automotive Engineers). Il utilise un moteur spécial mono cylindre à quatre temps de 288.6 cm3 de cylindrée, avec avance et rapport de compression constants, est mis en marche à 2 700 tr/mn.
Le degré thermique est déterminé par la pression moyenne relevée au point au-dessous duquel la bougie atteint le pré allumage.
On appelle bougie froide, une bougie qui possède un bec d'isolant relativement court qui transmettra très rapidement la chaleur au système de refroidissement du moteur. Ce type de bougie est employé pour éviter la surchauffe des moteurs préparée ou dans certaines conditions d'utilisation ( sable, boue...). Attention, une bougie trop froide peut s'encrasser rapidement et aller jusqu'à ne plus produire d'étincelle.
La bougie chaude, au contraire, possède un bec d'isolant beaucoup plus long qui transmettra 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. Attention , une bougie trop chaude peut créer des points d'incandescence qui enflammeront le mélange avant l'étincelle, avec le risque de destruction du piston ou d'auto allumage.
Pour un rendement maximum, la température de l'isolateur ne devra pas dépasser environ 850° C à une vitesse élevée constante, ni descendre à moins de 400° C environ à une vitesse de croisière de 50 km/h. Étant donné que les températures des chambres de combustion varient avec la conception des moteurs, il est nécessaire de disposer de différents types de bougies pour faire face à tous les impératifs.
Le choix d'une bougie appropriée assurera le maintien d'une température assez haut pour empêcher la bougie de s'encrasser tout en restant assez "fraiche" pour empêcher le pré-allumage.
A savoir.
La température de fonctionnement et la durée de la bougie peuvent être sérieusement compromises par un calage incorrect de l'avance à l'allumage. Il est faut que l'avance à l'allumage reste dans les tolérances prévues par le constructeur.
Une carburation trop pauvre provoque aussi une augmentation de la température des bougies ce qui peut provoquer de graves dommages mécaniques. Le dégât qui se manifeste le plus fréquemment est la perforation le la calotte de 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.
Une carburation trop riche entraine un effet contraire. L'abaissement de la température de fonctionnement engendre la formation de dépôts de carbone noirs ( calamine ) sur la pointe de l'isolant et dans tout le haut moteur, ce qui peut provoquer des ratés d'allumage.
Voici une bougie Standard
Voici maintenant une bougie similaire mais dite "résistive"
Pourquoi ne met-on pas n'importe quelle bougie?
Chaque bougie se différencie, entre autre par son indice thermique et par son culot.
Pour fonctionner correctement, la bougie doit être à une température comprise entre 400° et 850°.
En dessous de la valeur inférieure, elle n'atteint pas sa température d'auto nettoiement et le bec isolant s'encrasse, ce qui risque de créer un court circuit entre l'électrode et le culot. Au delà de la valeur supérieure, l'électrode trop chaude constitue un point chaud, ce qui risque d'allumer le mélange gazeux sans la présence de l'étincelle. C'est ce qu'on appelle le pré-allumage. Ce phénomène a généralement des conséquences relativement grave pour le moteur et la bougie elle même.
L'indice thermique d'une bougie consiste dans la capacité à évacuer la chaleur vers la culasse, via le culot. Cet indice est une valeur de comparaison obtenue sur un moteur d'essais et constitue une norme.
La bougie d’allumage a pour fonction principale de permettre l’arc électrique qui va enflammer le mélange comprimé mais également de dissiper une partie des calories de la combustion par l’échange thermique avec l’extérieur au travers des parois de la culasse et du contact avec l’air ambiant.
Schéma de dissipation thermique d'une bougie d'allumage
Indices thermique d'une bougie
La longueur du bec d’isolant est la différence principale qui permet leurs classifications : c’est la gamme thermique des bougies adaptée à chaque moteur par le constructeur suivant l’utilisation intensive ou non et la zone géographique d’utilisation du véhicule.
Le culot d'une bougie peut être soit court soit long cela dépends de votre culasse.
Une bougie à culot long ne peut pas être utilisé à la place d'une bougie à culot court, et inversement.
Vue de deux bougies, une à culot court et l'autre à culot long.
Bougie froide ou bougie chaude?
Vous avez tous entendu parler de bougie froide et de bougie chaude. Une bougie froide est une bougie qui évacue bien les calories, et une bougie chaude les évacue moins biens.
L'importance est de bien comprendre que le fait de mettre une bougie froide sur un moteur ne le fera pas mieux fonctionner, au contraire. Il faut simplement que l'indice thermique de la bougie correspondent aux caractéristiques du moteur. Cet indice est sensible à plusieurs paramètres, le régime de rotation du moteur, le rapport volumétrique, le point d'avance, le coefficient de remplissage...
Pour vous donnez une idée, un moteur d'origine nécessite un indice thermique compris B8 et B9.
En imaginant que pour la compétition, vous mettez un cylindre avec des diagrammes élevés, un taux de compression plus élevé, un échappement plus performant, le régime de rotation augmente, la puissance augmente, et le moteur chauffe plus. Vous allez devoir utilisez une bougie plus froide.
L'indice thermique est donc B10.
Le terme "gamme thermique" se rapporte à la classification des bougies par type en fonction de leur pouvoir de transférer la chaleur de la pointe de l'isolateur au système de refroidissement du moteur. La bougie du type "chaud" possède un bec d'isolateur long et transmet la chaleur moins rapidement de l'extrémité côté allumage vers le système de refroidissement. Elle est utilisée dans des moteurs à basse compression dans lesquels les températures des chambres de combustion ne sont pas élevées.
La bougie du type "froid" a un bec d'isolateur relativement court et transmet rapidement la chaleur vers le système de refroidissement du moteur. De telles bougies sont utilisées dans des moteurs à forte compression ou à grande vitesse de rotation.
Les bougies d’allumage sont dites « chaudes » ou « froides » suivant leurs classification d’indice thermique, c’est à dire leur facilité à laisser s’évacuer la chaleur de la combustion en passant par le bec d’isolant de la porcelaine suivant sa longueur
Les appellations des bougies par "chaude" ou "froide":
Une bougie chaude absorbe rapidement la chaleur et la conserve tant que le moteur tourne. Sa température de fonctionnement est relativement très élevée. Elle assure des départs aisés. Elle n’est donc pas recommandée pour les moteurs tournants à haut régime et à des vitesses élevées.
Une bougie froide évacue rapidement la chaleur et évite le pré-allumage.
Son gros inconvénient c’est qu’elle s’encrasse rapidement à petite allure. Elle est donc recommandée pour les moteurs performants.
Normes des bougies:
Je vous conseille d’utiliser des bougies NGK. Elles sont de très bonne qualité et sont les plus répandues. On trouves toutes sortes de modèles qui peuvent être utilisées à la fois sur des moteurs de compétition que sur des moteurs d’origine.
Mais laquelle utiliser pour votre moteur? B8HS, B8EV, B10EGV...Je vais vous expliquer la signification des noms des bougies NGK: c’est un code. Il y a 4 parties.
Par exemple: B9ES
(Vous pourrez rencontrer des bougies BR9ES, le "R" fait simplement référence à une résistance implantée dans le culot de la bougie, mais sans importance pour son fonctionnement.)
B, la première lettre indique le diamètre de filetage de la culasse.
On a:
Lettre Diamètre de filetage(mm) Clé à utiliser(mm)
A 18 26
B 14 21
C 10 16
D 12 18
E 08 13
9, indique le degré thermique.
On a:
----------------------------------
2
4
5
6 Pour une utilisation normale
7
8
8.5
9
----------------------------------
9.5
10
10.5
11 Pour une utilisation sur moteurs poussés
12
13
14
----------------------------------
E, indique la longueur du filetage de la culasse.
On a:
Lettre Longueur de filetage(mm)
L 11.2
H 12.7
E 19
F Types à siège conique
S, indique la construction de la bougie.
On a:
Lettre Construction
A Spécial
B Pour voiture Honda
C Type à électrode de masse oblique
G Type pour course en alliage de nickel et électrode centrale
GV Type pour course à électrode central en métal précieux
N Type à électrode de masse en nickel (pour course)
P Type à électrode de masse en platine (pour course)
R Type à électrode delta
S Type à électrode à noyau de cuivre (excellent)
V Type à électrode à noyau en métal précieux
W Tungstène électrodes
X Eclateur auxiliaire interne
Y Type électrode central à rainure en V
L’utilisation de bougies appropriées est très importante pour le tuning moteur. Il existe des bougies avec des taux de température variable selon les modèles.
Exemple : une bougie ngk B10ES est une bougie froide car elle transmet mieux la chaleur sur la culasse qu’une bougie chaude(ngk B8ES).
Si tu choisis une bougie trop froide, elle n’atteindra pas la température requise pour l’auto nettoyage ; et il en résultera une carbonisation permanente de la bougie et des ratés à l’allumage.
Une bougie trop chaude mène à une surchauffe du cylindre et peut aussi trouer le piston, à cause de sa température trop élevée.
Pour commencer, le mieux est d'utiliser la référence de bougie indiquée par le constructeur.
Si vous utilisez votre moteur par temps froid, sur de petits trajets, et que vous voyez que votre moteur a du mal à chauffer et tourner correctement : mettez une bougie un peu plus chaude (un indice plus bas). Votre moteur tournera mieux durablement : peu de calamine se formera dans la chambre de combustion, la qualité des étincelles étant meilleure.
Si au contraire, vous roulez l'été, de manière sportive, voire très sportive, sur circuit, n'hésitez pas à mettre une bougie plus froide d'une unité. Votre combustion sera meilleure. Les performances aussi.
L'électrode de la bougie ne fondra pas.
NGK commercialise des bougies "RACING", la série "VX": ce sont généralement des bougies très froides avec une ou plusieurs électrodes, pour améliorer la combustion à très haut régime.
Si vous voulez améliorer vos performances moteur et votre consommation, essayez les bougies NGK de la série "IX" avec électrode en iridium. Ce métal rare permet d'avoir une qualité d'étincelle bien meilleure qu'avec une électrode de métal classique. De plus l'électrode centrale extrêmement fine ne gène pas le front de flamme lors de la combustion.
Quelque modèles de bougies NGK:
BOUGIE STANDARD:
La lame en cuivre améliore la dissipation thermique:
- Plage thermique plus large.
- Suppression des échauffements ponctuels qui engendrent du pré-allumage.
- Réduction de l'encrassement.
HAUTE PERFORMANCE EG:
Cette bougie possède une électrode de masse raccourcie et une électrode centrale de diamètre réduit:
- Diminution du besoin en tension.
- Meilleur qualité de combustion.
- Electrode de masse plus courte donc plus résistante.
SPORT VX:
L'électrode centrale en alliage de platine et l'électrode de masse sont taillés pour une meilleure inflammation du mélange:
- Rendement amélioré.
- Reprises plus franches.
- Consommation diminuée.
- Durée de vie augmentée.
COMPETITION EGV:
L'électrode centrale en alliage Gold/Palladium de diamètre 1mm améliore encore la qualité d'inflammation.
- Durée de vie augmentée.
- Electrode de masse plus courte donc plus résistante.
COMPETITION EGP:
Cette bougie possède une faible proéminence adaptée aux moteurs à fort taux de compression:
- Électrode de masse ultra courte, plus résistante.
- Réduction de l'encrassement par abri de l'isolant.
IRIDIUM:
Electrode centrale en alliage iridium, pointe très fine et résistante aux températures extrêmes:
- Accélérations améliorées.
- Reprises plus franches et plus linéaires.
- Démarrage plus facile par temps froid et humide.
- Durée de vie multipliée par 3.
- Consommation réduite jusqu'à 10%.
- Technologie anti-encrassement.
Il existe aussi des bougies à électrode annulaire centrale, utilisé la plupart du temps en compétition, car son coût est relativement onéreux et sa durée de vie n’est pas des plus longues.
Elles permettent un front de flamme parfaitement circulaire et une combustion parfaitement repartie dans la chambre de combustion, (ainsi qu'un petit plus sur le rapport volumétrique de par sa forme pleine…)
Il vous faudra donc bien choisir votre bougie lors de son achat, car il en résulte du fonctionnement de votre moteur et n'hésitez pas à dépenser de l'argent dans une bougie de bonne qualité, certaines allant jusqu'à la trentaine d'euros....
Voici un tableau récapitulatif :
Les bougies performantes :
La nouvelle référence en terme de performance et de fiabilité.
Les bougies Iridium IX NGK sont directement issues des derniers développements en compétition. Conçues pour répondre aux exigences des clients exigeants et avides de performances, elles sont conformes au cahier des charges constructeurs.
Les bougies de la gamme IX permettent d’améliorer les performances d’origine en ce qui concerne l’accélération, la facilité de démarrage à froid, la durée de vie ou encore l’économie de carburant.
Elles sont particulièrement adaptées pour les moteurs légèrement préparés, et recommandées pour les applications GPL et la conduite sportive.
L’usage d’un alliage d’Iridium (métal précieux) permet de réduire le diamètre de l’électrode centrale (0,6 mm en Iridium au lieu de 2,5 mm en nickel, 0,8 mm en platine), d’obtenir une pointe très fine, et d’abaisser le besoin en tension d’allumage. Cette caractéristique assure une inflammation plus rapide du mélange et protège le système d’allumage.
La forme biseautée de l’électrode de masse diminue la zone d’ombre (zone de carburant non enflammé), et assure une inflammation rapide du mélange.
L’électrode en alliage d’iridium montre une résistance supérieure aux températures élevées et à l’érosion, son usure est plus lente, elle peut atteindre une durée de vie 2,5 fois supérieure à celle des bougies d’allumage classiques.
Le système anti-encrassement dit en escalier ou « 2 step » lui confère également des performances exceptionnelles pour une utilisation urbaine et les petits trajets.
Couples de serrage pour bougies avec siège plat (avec bague d’étanchéité):
Couples de serrage des bougies d'allumage Il est donc important de faire attention aux couples de serrage et aux instructions d’installation lors du remplacement d’une bougie d’allumage. Ces instructions et informations figurent en détail dans le catalogue NGK.
L’expérience a montré que les cas où les détériorations dues à la température et aux vibrations provenant d’un serrage incorrect étaient rares. Il faut ajouter que les moteurs modernes sont très sensibles à ce phénomène.
Si le couple de serrage est trop faible, il y a un risque de perte de compression, de rupture de l’électrode centrale et de détérioration d’origine thermique en raison d’un abaissement du pouvoir de dissipation de la chaleur. Il peut aussi arriver que la bougie se desserre d’elle-même. Quand le couple de serrage est trop fort, la culasse peut être endommagée. Enfin, quand le serrage de la bougie est trop élevé, il y a risque de détérioration du filetage.
Le couple de serrage peut aussi être mesuré a posteriori en mesurant la hauteur (l’épaisseur) de la bague d’étanchéité. Si, après installation, la bague d’étanchéité n’est pas écrasée, c’est que le couple de serrage n’est pas assez fort. Et vice versa, une bougie dont la bague d’étanchéité est trop comprimée indique un couple de serrage excessif.
LA COULEUR DE LA CÉRAMIQUE DE LA BOUGIE ET DE LA CALAMINE:
*Si la céramique de votre bougie est de couleur brun clair ou gris clair, selon la qualité de votre carburant, ce n'est pas si mal. Si en plus la calamine en haut du filetage du culot de la bougie présente une calamine grise noire mate et friable à l'ongle tout va bien : Vous ne touchez à rien (580 600°C).
*Si la céramique est blanche, le sommet du filetage présente une calamine noire dure et brillante difficile à retirer avec l'ongle, le moteur chauffe. Le mélange est pauvre. (600 650°C) Revoir le réglage de la carburation, Il faut enrichir.
*Si la céramique est noire foncée et mate, la calamine du sommet du filetage mole, le moteur est froid (550°C), Il faut appauvrir
Allez...et pour finir en beauté cet article déjà plutôt complet, je vous propose une dernière série d'images de bougies avec différentes présentations :
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