Système d'allumage

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LES SYSTEMES D'ALLUMAGE

GMBTECHNOLOGIESYSTEMES DALLUMAGE 36 / 36

LES SYSTEMES DALLUMAGE DES MOTEURS ESSENCE.

Objectifs de la leon. Exprimer le processus de combustion partir de l'tincelle

Dfinir l'Avance l'allumage et placer le point d'avance sur un graphe P=f(()

Justifier de l'avance l'allumage

Exprimer les 4 principaux critres d'optimisation de l'AA

Dfinir la fonction globale du systme d'allumage

Dfinir et justifier la variation d'AA en fonction de : ( , remplissage, anomalie de combustion

Reprsenter le schma de principe de l'allumage

Dfinir le principe physique li la cration d'une haute tension

Reprsenter et commenter les courbes primaires et secondaires (mettre en place tc,to,tf. Et justifier l'nergie constante).

Exprimer et calculer le % de Dwell

Dfinir les fonctions composantes du systme d'allumage

Pour chaque systme des 3 familles d'allumage

Dfinir le nom des constituants

Identifier quel est l'lment associ telle fonction composante

Reprsenter le schma de principe lectrique du systme

Dfinir le principe de fonctionnement du systme et comment est gre l'avance

Dfinir la diffrence entre une bougie chaude et une bougie froide

41PRINCIPES PHYSIQUES DE LALLUMAGE

41.1Rappel :

41.2Dclenchement de la combustion

51.3Valeurs caractristiques

51.4Objectif recherch :

51.5Instant d'allumage et travail mcanique rcupr

61.6Dfinition de l'avance l'allumage

62AVANCE A L'ALLUMAGE ET PARAMETRE DE FONCTIONNEMENT MOTEUR

83APPROCHE EXTERNE DU SYSTEME D'ALLUMAGE

104PRINCIPES DE L'ALLUMAGE

104.1Schma de principe d'un circuit d'allumage

104.2Principe de transformation basse tension ( haute tension

114.3Description de la bobine

134.4Les courbes d'allumage

145Gestion de l'nergie

176REALISATIONS TECHNOLOGIQUES: les systmes d'allumage

176.1Systme d'allumage classique

176.1.1Constitution du systme:

176.1.2Fonctionnement du systme

196.1.3Schma de principe du systme

196.2Systme d'allumage transistoris gnrateur d'impulsions

196.2.1Constitution du systme

206.2.2Fonctionnement du systme

236.2.3Schma de principe du systme:

236.3Systmes d'allumage lectronique intgral

236.3.1Constitution du systme

246.3.2Fonctionnement du systme:

256.3.3Schma de principe

267Tableau rcapitulatif

1 PRINCIPES PHYSIQUES DE LALLUMAGE

1.1 Rappel :

Dans le moteur allumage command (moteur essence), la combustion du mlange air essence provoque un dgagement de chaleur qui engendre une lvation de pression dans le cylindre.

Les gaz se dtendent en repoussant le piston vers le PMB; c'est la phase moteur Combustion - dtente ( Cration de l'nergie mcanique).

1.2 Dclenchement de la combustion

Pour s'enflammer, le mlange air - essence contenu dans le cylindre doit subir une lvation de temprature permettant de porter une partie de sa masse au-dessus de sa temprature d'inflammation (ti-380C).Principe retenuLinflammation du mlange air -essence est provoque par un arc lectrique ( tincelle) qui jaillit entre les lectrodes d'une bougie d'allumage place dans la chambre de combustion

L'nergie calorifique dissipe par l'tincelle lve localement la temprature du mlange et provoque ainsi l'inflammation du mlange dans la petite zone proche de la bougie.

AMORCAGE DE LA COMBUSTION

La combustion tant dclenche, le reste du mlange s'enflamme par couches successives autour du foyer d'inflammation.

PROPAGATION DE LA COMBUSTION

1.3 Valeurs caractristiques

Dlai d'inflammation: di = 0.3 0.5 ms

( temps coul entre le dbut tincelle et le dbut combustion)

dure de combustion : 2 5 ms

La combustion n'est donc pas instantane . En fin compression, l'instant d'allumage est positionn avec prcision en permanence afin d'optimiser le fonctionnement du moteur.

1.4 Objectif recherch :

-Rcuprer le maximum de travail mcanique au niveau du piston donc rendement maxi , puissance maximale du moteur.

En tenant compte des contraintes suivantes :

-minimiser les missions de polluants lchappement

-viter les anomalies de combustion ( cliquetis)

1.5 Instant d'allumage et travail mcanique rcupr

Instants de dclenchement

fig. 1aprs le PMH

fig. 2au PMH

fig. 3avant le PMH

Conclusion : L'instant de dclenchement optimal est recherch pour- obtenir un travail indiqu maximal ( S 1 maxi.). Pour obtenir ce travail maxi au niveau du piston, il est ncessaire de dclencher la combustion quelques degrs avant le PMH.

1.6 Dfinition de l'avance l'allumage

L'avance l'allumage est dfinit par l'angle de rotation volant qui spare l'instant d'tincelle du PMH.

Un dcalage du point d'allumage en direction du PMHcorrespond une variation dans le sens retard.

Une correction dans l'autre sens correspond une variation dans le sens avance.

Point d'allumage et cliquetisUn excs d'avance engendre des pressions et des tempratures trs fortes dans le cylindre.

Dans certains cas de fonctionnement ces conditions peuvent entraner un processus de combustion anormale: le cliquetis.

Si prsence cliquetis: diminution de l'avance

2 AVANCE A L'ALLUMAGE ET PARAMETRE DE FONCTIONNEMENT MOTEUR

Les conditions de fonctionnement moteur variant, il est ncessaire d'adapter en permanence l'avance l'allumage en fonction des paramtres moteur ( N moteur, remplissage, T moteur...)

Avance en fonction de la vitesse moteur:Sur un moteur, calculons l'avance l'allumage permettant d'obtenir 50% du mlange air essence brl 5aprs le PMH ( travail mcanique maxi sur le piston ), sachant que

-N moteur = 2000 tr/mn

-50% des gaz sont brls lorsque la combustion est dbute depuis 1 ms

-di = 0.5 mns

Calcul de l'angle balay par ms:

AA= 12 x 15 - 5 = 13

En considrant que l'avance l'allumage est fige, calculer la nouvelle position du vilebrequin correspondant 50% des gaz brls 6000 tr/mn sachant que:

-50% des gaz sont brls lorsque la combustion est dbute depuis 0.8ms

-di = 0.5 ms

ConclusionSi la vitesse de rotation augmente, mme si la dure de la combustion diminue lgrement, l'angle balay pendant la combustion augmente.

Si le constructeur dsire conserver un travail mca maximal sur le piston quelque soit le rgime de rotation (50% des gaz brls une mme position moteur : 5 10 aprs le PMH), il doit faire varier lavance l'allumage en Fonction du rgime moteur.

Plus le rgime de rotation augmente, plus l'avance l'allumage doit augmenterRemplissagePosition du papillondes gazOuvert fondpresque Ferm

RemplissageimportantFaible

Dure de combustionfaibleImportante

Avance l'allumagefaibleimportante

Plus le taux de remplissage est faible, plus l'avance l'allumage doit augmenter

Exemples de cartographie d'avance l'allumage

3 APPROCHE EXTERNE DU SYSTEME D'ALLUMAGE

Fonction globale du systme d'allumage:Le systme d'allumage doit :

- transformer l'nergie lectrique basse tension en une nergie calorifique suffisante pour dclencher la combustion

-dclencher la combustion un instant prcis du cycle 4 temps

faire varier le point davance lallumage en fonction des paramtres moteur:

N moteur

Remplissage moteur ( charge)

De certains paramtres: cliquetis, T moteur,

Reprsentation fonctionnelle :- Prsentation d'un systme ( voir feuille jointe)

- Actigramme A-0:

PRESENTATION D'UN SYTEME D'ALLUMAGELE SYSTEME D'ALLIIMAGE ELECTRONIQUE INTEGRAL RENIXConstitution:

1: Allumeur

3: Contacteur cl

5: Capsule de dpression

7: Bougies

2: Capteur position / vitesse moteur

4: Module dallumage

6: Bobine dallumage

8: Compte tours moteur

Frontire du systme, tude des flux changs:

4 PRINCIPES DE L'ALLUMAGE

4.1 Schma de principe d'un circuit d'allumage

-Le hacheur: Il permet d'tablir et d'interrompre (hacher) le courant primaire qui circule traverse la bobine primaire de la bobine d'allumage.

-La bobine d'allumage: elle transforme l'nergie lectrique basse tension en nergie lectrique haute tension suffisante pour dclencher la combustion.

-Le distributeur: il distribue l'nergie lectrique haute tension aux bougies dans un ordre dtermin.

-La bougie: Elle transforme l'nergie lectrique haute tension en nergie calorifique.

4.2 Principe de transformation basse tension ( haute tension

Pour obtenir l' nergie calorifique suffisante servant dclencher la combustion , on fait jaillir un arc lectrique entre les 2 lectrodes de la bougie.

Pour crer cet arc lectrique dans la chambre de combustion ( passage d'un courant dans la couche de mlange comprim compris entre les deux lectrodes distantes de ( 0.8 mm), il faut une diffrence de potentiel entre les lectrodes de la bougie de 15000 30000 V.Pour obtenir cette haute tension partir du 12 V disponible aux bornes de la batterie, la bobine d'allumage utilise le principe de variation de flux magntique dans 2 bobinages dont le rapport de nombre de spires est suprieur 100.4.3 Description de la bobine

Le principe de fonctionnement de la bobine est rgi par les lois d'lectromagntisme

Un bobinage parcouru par un courant lectrique produit un champ magntique B. La bobine est alors traverse par un flux magntique (.

et

N: nombre de spires de la bobine

l: longueur de la bobine

i: intensit dans la bobine

S: surface de