Une bobine d'allumage (également appelée bobine d'allumage) est une bobine d'induction dans le système d'allumage d'une automobile qui transforme la tension de la batterie en milliers de volts nécessaires pour créer une étincelle électrique dans les bougies d'allumage pour allumer le carburant. Certaines bobines ont une résistance interne, tandis que d'autres s'appuient sur un fil de résistance ou une résistance externe pour limiter le courant circulant dans la bobine à partir de l'alimentation en tension. Le fil qui va de la bobine d'allumage au distributeur et les fils haute tension qui vont du distributeur à chacune des bougies sont appelés fils de bougie ou câbles haute tension. À l'origine, chaque système de bobine d'allumage nécessitait des points de contact mécaniques et un condensateur (condensateur). Les systèmes d'allumage électronique plus récents utilisent un transistor de puissance pour fournir des impulsions à la bobine d'allumage. Une automobile de tourisme moderne peut utiliser une bobine d'allumage pour chaque cylindre de moteur (ou paire de cylindres), éliminant les câbles de bougie d'allumage sujets aux pannes et un distributeur pour acheminer les impulsions haute tension.
Les systèmes d'allumage ne sont pas nécessaires pour les moteurs diesel qui dépendent de la compression pour allumer le mélange carburant/air.
Principes de base
Une bobine d'allumage se compose d'un noyau de fer laminé entouré de deux bobines de fil de cuivre. Contrairement à un transformateur de puissance, une bobine d'allumage a un circuit magnétique ouvert - le noyau de fer ne forme pas de boucle fermée autour des enroulements. L'énergie qui est stockée dans le champ magnétique du noyau est l'énergie qui est transférée à la bougie d'allumage.
L'enroulement primaire a relativement peu de tours de fil lourd. L'enroulement secondaire se compose de milliers de tours de fil plus petit, isolés de la haute tension par de l'émail sur les fils et des couches d'isolant en papier huilé. La bobine est généralement insérée dans une boîte métallique ou un boîtier en plastique avec des bornes isolées pour les connexions haute tension et basse tension. Lorsque le disjoncteur se ferme, il permet au courant de la batterie de circuler à travers l'enroulement primaire de la bobine d'allumage. Le courant ne circule pas instantanément à cause de l'inductance de la bobine. Le courant circulant dans la bobine produit un champ magnétique dans le noyau et dans l'air entourant le noyau. Le courant doit circuler suffisamment longtemps pour stocker suffisamment d'énergie dans le champ pour l'étincelle. Une fois que le courant a atteint son niveau maximum, le disjoncteur s'ouvre. Puisqu'il a un condensateur connecté à travers lui, l'enroulement primaire et le condensateur forment un circuit accordé, et comme l'énergie stockée oscille entre l'inductance formée par la bobine et le condensateur, le champ magnétique changeant dans le noyau de la bobine induit beaucoup plus grande tension dans le secondaire de la bobine. Les systèmes d'allumage électroniques plus modernes fonctionnent exactement sur le même principe, mais certains reposent sur la charge du condensateur à environ 400 volts plutôt que sur la charge de l'inductance de la bobine. La synchronisation de l'ouverture des contacts (ou de la commutation du transistor) doit être adaptée à la position du piston dans le cylindre afin que l'étincelle puisse être synchronisée pour enflammer le mélange air / carburant afin d'extraire le moment cinétique le plus possible. C'est généralement plusieurs degrés avant que le piston n'atteigne le point mort haut. Les contacts sont entraînés par un arbre entraîné par l'arbre à cames du moteur ou, si l'allumage électronique est utilisé, un capteur sur l'arbre du moteur contrôle la synchronisation des impulsions.
La quantité d'énergie nécessaire à l'étincelle pour allumer le mélange air-carburant varie en fonction de la pression et de la composition du mélange, ainsi que de la vitesse du moteur. Dans des conditions de laboratoire, aussi peu que 1 millijoule est nécessaire dans chaque étincelle, mais les bobines pratiques doivent fournir beaucoup plus d'énergie que cela pour permettre une pression plus élevée, des mélanges riches ou pauvres, des pertes dans le câblage d'allumage, ainsi que l'encrassement et la fuite des bougies. Lorsque la vitesse du gaz est élevée dans l'éclateur, l'arc entre les bornes est soufflé loin des bornes, ce qui allonge l'arc et nécessite plus d'énergie dans chaque étincelle. Entre 30 et 70 millijoules sont délivrés dans chaque étincelle.
Matériaux
Auparavant, les bobines d'allumage étaient fabriquées avec des enroulements haute tension isolés au vernis et au papier, insérés dans une boîte en acier étiré et remplis d'huile ou d'asphalte pour l'isolation et la protection contre l'humidité. Les bobines des automobiles modernes sont coulées dans des résines époxy chargées qui pénètrent dans les vides de l'enroulement.
Un système à étincelle unique moderne a une bobine par bougie. Pour éviter les étincelles prématurées au début de l'impulsion primaire, une diode ou un éclateur secondaire est installé dans la bobine pour bloquer l'impulsion inverse qui se formerait autrement.
Dans une bobine destinée à un système d'allumage gaspillé, l'enroulement secondaire a deux bornes isolées du primaire, et chaque borne se connecte à une bougie d'allumage. Avec ce système, aucune diode supplémentaire n'est nécessaire car il n'y aurait pas de mélange air-carburant présent au niveau de la bougie d'allumage inactive.
Dans une bobine à faible inductance, moins de spires primaires sont utilisées, donc le courant primaire est plus élevé. Ceci n'est pas compatible avec la capacité des points de disjoncteur mécaniques, c'est pourquoi une commutation à semi-conducteurs est utilisée.