Électricité
Allumage

Introduction  

Cet article est en cours d'écriture, patientez encore pour en avoir l'intégralité...

Histoire  

À l'origine des moteurs à explosion s'est posé le principe de l'inflammation du mélange air-essence.

La première méthode réellement utilisée a été le transfert de flammes, imaginée par William Barnett et mise au point par Hugon. Au moment où le piston est en fin de compression, une petite fente pratiquée dans le haut du cylindre se trouve en communication avec la fente d'un boisseau tournant contenant une flamme. Cette dernière enflamme le mélange qui explose ; toutefois, effet secondaire indésirable, le souffle de l'explosion éteint la flamme. Mais, astuce, le boisseau, continuant sa rotation présente sa fente devant une seconde flamme toujours allumée qui rétablit ainsi la première et ainsi de suite...

Ce système ingénieux, mais trop imprécis, n'a malheureusement pu faire tourner un moteur qu'à vitesse lente.

Principe de l'allumeur Barnett-Hugon © P. Bérenger

Le système suivant, utilisé vers 1890/1900 et inventé par Wilhelm Maybach, consiste en un doigt de platine fixé sur la tête du cylindre et la traversant. Cette pièce de métal était chauffée au rouge par un brûleur à pétrole extérieur. L'explosion se produisait quand le mélange était suffisamment compressé dans le cylindre. Avec, là encore, toute la précision qu'on peut imaginer...

Ce dispositif nécessitait une procédure particulière pour son démarrage car le brûleur à pétrole ne pouvait s'allumer que si on le chauffait au préalable à l'aide d'alcool à brûler. Tout un cérémonial qui aurait été à l'origine du mot « chauffeur » qui désignait la personne qui démarrait le moteur ainsi.

Un autre système, toujours utilisé pour les moteurs de modèles réduits, est le principe de la bougie incandescente (glow plug), consistant en une bougie faite d'un filament constamment porté à incandescence à l'aide d'un courant électrique.

Ces deux derniers systèmes ne permettaient pas de gérer l'instant exact de l'allumage et étaient donc peu performants.

L'allumage électrique que nous connaissons sur nos véhicules anciens et plus récents date déjà. Il a été imaginé et mis au point par Étienne Lenoir vers 1860 qui n'a malheureusement pas pu le mettre en place à l'échelle industrielle faute de... générateur de courant ou de piles fiables. Son système comprenait tout le principe moderne (allumeur à vis platinées, bobine haute tension, etc. Ne manquait que le condensateur).

Ce système a été ensuite amélioré par Forest.

En attendant l'arrivée de la dynamo pour l'alimenter, c'est l'allumage par magnéto qui prendra sa place pour quelques années. Mise au point entre 1880 et 1900 par Werner Siemens puis André Bouteville et Robert Bosch, la magnéto ne produisait qu'un courant basse tension conduit aux bougies par un rupteur et un doigt dans le distributeur.

Ce n'est qu'au cours de la première guerre mondiale que, face aux difficultés d'importation des magnétos, la firme américaine Delco mit au point l'allumeur moderne avec réglage de l'avance et alimenté par une batterie. Cette « paternité » fit que longtemps cet appareil s'appela tout simplement un « delco ».

Il est à noter que Citroën avait mis en place des allumeurs simplifiés sur les 2CV et les premières DS19 ; ils consistaient soit en un système à étincelle perdue (2CV et également utilisé sur les moteurs de moto Triumph), produite à chaque PMH ou en un système à vibreur ou trembleur (DS19), un peu comme celui des sonnettes de porte électriques...

Ce dernier appareil, qui avait été également utilisé sur certaines autos à la fin du 19^ème siècle et au début du 20^ème s'est révélé très peu fiable et a été abandonné rapidement à cause de la faible durée de l'étincelle et des pannes fréquentes des bougies. Il reste cependant utilisé sur certains matériels agricoles plus tardifs.

Un matériel hybride a également existé un certain temps pendant les années 30 ; il consistait en un allumeur alimenté par une magnéto au lieu de la batterie et de la bobine. La marque la plus connue était alors « Voltex ».

L'allumage alimenté par la batterie et une bobine haute tension s'est généralisé sur la plupart des véhicules à essence depuis maintenant quasiment un siècle. L'allumeur a d'abord été mécanique puis est devenu électronique.

Théorie  

Pour être mis au point, l'allumage précis, c'est à dire capable de gérer le moment exact de l'inflammation du mélange essence (carburant) et oxygène (comburant) en toutes circonstances, a nécessité de connaître et comprendre le principe de l'inflammation et de l'explosion.

La vitesse de propagation de l'explosion est de l'ordre de 30 à 50 m/s et la vitesse d’un piston à 1 000 tr/mn est de l’ordre de 3 à 5 m/s.

On voit donc qu'il est important de maîtriser le moment exact de l'allumage afin de profiter de l'effet maximum de la poussée des gaz quand le piston redescend. Le provoquer trop tôt contrarierait la fin de la montée du piston vers le PMH (Point Mort Haut ou TDC en anglais, soit Top Dead Centre ou OTP en allemand soit oberer Totpunkt) et le provoquer trop tard provoquerait une perte de puissance.

D'autre part, un excès d'avance engendre des pressions et des températures très fortes dans le cylindre. Dans certains cas de fonctionnement, ces conditions peuvent entraîner un processus de combustion anormale : le cliquetis. Seuls des essais au banc permettent de déterminer le moment optimum de l'allumage en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Il est facile toutefois de comprendre que plus le moteur tourne vite, plus l'allumage doit être déclenché tôt. Il s'agit de l'avance à l'allumage.

Ce principe de réglage variable de l'avance en fonction de la vitesse de rotation du moteur a été facilement mis au point en extrapolant le régulateur de Watt qui servait depuis longtemps à réguler la vitesse de rotation des machines à vapeur. Il consiste en un système de masselottes qui s’éloignent plus ou moins de leur axe de rotation en fonction de la vitesse de rotation ; leur éloignement est déterminé par des ressorts et varie donc avec la dureté de ceux-ci.

Mais, ce réglage n'est pas suffisant car la vitesse de propagation de l'explosion varie en fonction de la richesse du mélange essence-oxygène. Plus le mélange est riche et plus cette vitesse est rapide. Dans ce cas, il convient de retirer de l'avance. Cette fonction est remplie par le correcteur d'avance à dépression. Autrefois, le conducteur corrigeait cette avance grâce à une manette située sur le volant.

Le correcteur d'avance à dépression est branché sur la pipe d'admission. Plus le mélange est riche et plus le papillon du carburateur est ouvert, permettant une plus grande admission d'air. La dépression engendrée dans la pipe est ainsi d'autant plus grande ; elle est utilisée pour corriger l'avance.

Principe de l'allumage électrique  

L’allumage électrique consiste à faire jaillir une étincelle entre les extrémités de deux conducteurs fixes. Cette étincelle doit être suffisamment puissante pour enflammer le mélange gazeux de carburant et de comburant et doit se déclencher au moment opportun.

Pour faire jaillir une étincelle entre les extrémités de deux conducteurs, il faut appliquer à ces conducteurs une tension d’autant plus importante que l’écartement des conducteurs est grand (les valeurs ci-dessous concernent une étincelle produite à l'air libre et sous pression atmosphérique ; dans un mélange gazeux sous pression, il faut augmenter la tension pour produire une étincelle).

Or nos autos ne sont équipées que de batteries délivrant une tension de 6, 12 ou 24 V selon leur âge ou leur taille. Nous sommes loin des 30 à 40 kV nécessaires !

Écartement (mm)	Tension minimum (kV)
6	20
10	35
50	60
100	150

Nous allons donc voir en détail comment la fabrication de cette étincelle a évolué au cours du temps.

Le trembleur  

L'allumage par trembleur, indépendant de la rotation du moteur, engendrait une série d'étincelles à une tension d'un millier de volts ; celles-ci jaillissaient entre les pôles d'un appareil appelé allumeur, ancêtre de l'actuelle bougie. Le faible régime des moteurs de cette époque permettait de choisir, parmi les nombreuses étincelles perdues, celle qui, au moment opportun, provoquerait l'allumage.

Compte tenu de ce mode de fonctionnement, cet allumage très primitif ne pouvait convenir qu’à un moteur monocylindrique. Il fut également utilisé pour le démarrage à l’essence des moteurs monocylindriques semi-diesel.

L'allumage par trembleur est constitué de :

• une pile, qui est la source de courant ;
• une bobine de Ruhmkorff (cf. plus bas) ;
• un vibreur, appelé trembleur.

Principe du trembleur © DR

L'une des extrémités de l'enroulement primaire de la bobine est reliée à l’une des bornes de la source de courant ; son autre extrémité est connectée à une lame souple (T) munie d’une masselotte et d’un contact en platine plaqué contre la vis platinée (V) qui est connectée à l’autre borne de la source de courant. L'enroulement secondaire de la bobine primaire a l'une de ses extrémités fixée à la masse (C) et l'autre au câble de la bougie (D).

Ainsi, le bobinage primaire crée une induction qui aimante le noyau qui attire alors la masselotte de la lame. L'alimentation du bobinage primaire se trouve coupé (rupture du contact de la vis platinée), ce qui produit une auto-induction dans le bobinage secondaire qui créé un courant de haute tension envoyé à la bougie. La décharge électrique ainsi produite provoque une étincelle et fait disparaître l’auto-induction. L’aimantation du noyau est interrompue, ce qui relâche la lame souple et rétablit le contact de la vis platinée. Un nouveau cycle recommence alors...

Nous devons cet allumage à Heinrich Daniel Ruhmkorff (vers 1850) qui a perfectionnné la bobine créée par Antoine Masson et qui a utilisé le trembleur, un système interrupteur mis au point par Christian Ernst Neef.

Par la suite (1853), Hippolyte Fizeau a ajouté un condensateur aux bornes des vis platinées.

La magnéto  

La magnéto haute tension (magnéto = machine magnéto-électrique) a été l'invention qui a permis le formidable essor de l'automobile.

Cet appareil presque magique réunit tout à la fois la source de courant basse tension (BT), le transformateur BT/HT et le distributeur. Il s'agit d'un appareil assez complexe qu'un perticulier ne pourra pas réparer ou restaurer seul. Mais heureusement, la magnéto étant toujours utilisée dans le domaine de l'aviation, il existe des professionnels capables de faire ces travaux. À noter que la grande majorité des outils de jardinage (tondeuses, tronçonneuses, souffleurs, coupe-bordures, etc.) mus par un moteur à essence 2T ou 4T possèdent un allumage par magnéto ; mais dans ces cas, elle n'est pas aussi complexe que celle utilisée sur les anciennes automobiles.

Principe de la magnéto © P. Bérenger

La production d'électricité est assurée par un petit alternateur (l'induit est un rotor bobiné qui tourne dans l'entrefer d'un aimant) qui produit un courant alternatif de 15 à 20 V dans son bobinage primaire. L'induit est entraîné par le moteur. Le rupteur, comme celui d'un allumage conventionnel (cf. plus bas), comprend les vis platinées dont l'une est fixe et l'autre solidaire d'un levier maintenu par un ressort et en contact avec des cames qui assurent la fermeture et l'ouverture des vis platinées. La rupture provoque un courant alternatif de 10 000 à 15 000 V dans le bobinage secondiare enroulé autour du bobinage primaire, ce qui veut dire que l'alternateur joue également le rôle de la bobine. Ce courant est envoyé sur le doigt du dstributeur qui tourne et fournit le courant aux bougies.

La magnéto est également équipée d'un condensateur qui a le même rôle que celui de l'allumeur conventionnel et d'un parafoudre destiné à protéger le bobinage d'un mauvais fonctionnement.

Les marques de magnétos les plus courantes ont été Bosch, Siemens-Bosch, Boudeville, Boutteville, Cobalto, Ducellier-Phi, SEV, Voltex, Scintilla, Vitrix, Magneti-Marelli et sûrement d'autres encore.

Paragraphe en cours d'écriture...

L'allumeur mécanique conventionnel  

Principe de l'allumeur mécanique conventionnel © P. Bérenger

L'allumeur mécanique conventionnel a équipé nos autos pendant des décennies depuis la fin de la guerre de 14-18 et c'est celui qu'on va retrouver sur la grande majorité de nos anciennes et des plus récentes car c'est l'allumage électronique qui l'a supplanté.

Il a remplacé le système de la magnéto dès lors que les batteries sont devenues fiables et disponibles à des prix compatibles avec cette utilisation grand public.

Son principe de fonctionnement est relativement simple et ingénieux.

Pour produire de la haute tension à partir de la très basse tension fournie par la batterie, il faut un transformateur. Ce sera la « bobine ». Mais un transformateur ne fonctionne pas en courant continu puisque c’est la variation du courant circulant dans son bobinage primaire qui créé le courant dans son bobinage secondaire.

Pour faire varier le courant dans le bobinage primaire, il suffit d’intercaler un interrupteur, le « rupteur » dans le circuit l'alimentant et de l’actionner chaque fois qu’on désire une étincelle ; le courant est ainsi haché et n’est plus continu. Cette variation de courant dans le primaire créé un flux magnétique dans le fer de la bobine qui créé ainsi un courant dans le secondaire.

Ce courant haute tension est alors envoyé à la bougie pour faire jaillir une étincelle à ses bornes. et comme il y a une bougie par cylindre (parfois plus) et généralement plusieurs cylindres à nos moteurs, on dirige ce courant vers la bougie voulue à l'aide du « distributeur ».

Examinons maintenant chacun de ces composants.

La batterie et le contact

La batterie fournit le courant continu très basse tension (6 V, 12 V ou 24 V). Pour en savoir plus sur les batteries, consulter la page « Batterie ».

Le contact n'est qu'un interrupteur actionné par une clé.

La bobine

Principes

Pour faire simple, la bobine, comme tout transformateur, est constitué de deux enroulements de fil de cuivre émaillé autour d'un noyau en fer.

Rappelons que le passage d'un courant continu au travers d'une bobine enroulé autour d'un noyau en fer produit dans ce noyau un champ magnétique constant. Si on se limite à celà, on a réalisé un électro-aimant comme par exemple tous ceux qui se trouvent dans les relais.

Si on fait parcourir la bobine par un courant variable (continu haché ou alternatif), le champ magnétique généré est variable et si une deuxième bobine est enroulée autour du noyau, le champ magnétique variable y génère un courant haché ou alternatif dont la tension est proportionnelle au rapport du nombre de spires des enroulements secondaire et primaire et à la tension du courant du primaire.

Ce sont Ampère et Faraday qui ont découvert et étudié ces propriétés.

Bobines à coupelles © Beru

Pour revenir à la bobine de notre allumage, dite « bobine à coupelles », elle est donc constituée de deux enroulements autour du même noyau de fer d'environ 100 g.

Le primaire est alimenté soit en 6 V, soit en 12 V, il est bobiné à l'extérieur de l'enroulement secondaire, en fil de cuivre émaillé de faible longueur et de gros diamètre (0,8 mm en 6 V et 0,55 mm en 12 V), il comporte de 260 spires en 6 V à 370 en 12 Vet a donc une faible résistance (de 1,5 à 3,6 Ω).

L'enroulement secondaire est placé plus à l'intérieur, il est également constitué de fil de cuivre émaillé mais de faible section (0,09 mm)et de plus grande longueur, il comporte de 16000 à 19000 spires et a une forte résistance (de 3500 à 4500 Ω).

Le noyau est feuilleté (pour limiter les courants parasites de Foucault qui créerait une forte augmentation de température). Il est constitué de lames ou de fils de fer doux, il assure la concentration des lignes de champ magnétique et il repose sur un silo isolant.

Si vous avez bien suivi, vous avez retenu que la tension générée au secondaire était proportionnelle à celle alimentant le primaire et au rapport du nombre des spires des bobinages. Donc 12 V x 19000 spires / 370 spires = 600 V... Pas de quoi alimenter nos bougies direz-vous !

C'est vrai, sauf que ça ne marche pas tout à fait comme ça. Un autre phénomène intervient, il s'agit de la self-induction (lire l'encadré ci-dessous) qui va permettre d'atteindre la tension désirée.

Pour finir la présentation de la bobine ancienne classique, sachons qu'un enroulement de papier isolant est disposé entre les bobinages primaire et secondaire, que l'ensemble est maintenu en place dans la carcasse cylindrique en tôle par du brai coulé à chaud, parfois dans de l'huile.

Elle comporte trois bornes :

• la borne centrale est la sortie haute tension et est reliée à une extrémité de la bobine secondaire ;
• deux bornes laterales souvent notée B (pour batterie), + ou Sw (pour switch) et R (pour rupteur), D (pour distributeur), CB (pour contact breaker) ou -  elles sont reliée chacune à une extrémité de la bobine primaire.

Le compte n'y est pas direz-vous. Où est reliée l'autre extrémité de la bobine secondaire ?

Eh bien, ça dépend...

Il y a en fait quatre possibilités selon que le bobinage secondaire est relié au + ou au - et qu'ils sont enroulés dans le même sens ou en sens inverse, et évidemment des avantages et des inconvénients pour chacun d'eux :

	Relié au +	Relié au -
Enroulés dans le même sens	Borne HT de signe positif (désavantageux) Pas d'augmentation de résistance du circuit HT (avantageux) Fem de self primaire sans effet (désavantageux)	Borne HT de signe positif (désavantageux) Résistance du circuit HT augmentée de la résistance du primaire (désavantageux) Fem de self primaire s'ajoutant à celle du secondaire (avantageux)
Enroulés en sens inverse	Borne HT de signe négatif (avantageux) Pas d'augmentation de résistance du circuit HT (avantageux) Fem de self primaire sans effet (désavantageux)	Borne HT de signe négatif (avantageux) Fem de self primaire s'opposant à la fem secondaire (désavantageux)

La couleur de fond des cases du tableau ci-dessus indique si le compromis est bon (vert), moyen (orange) ou mauvais (rouge). De fait les fabricants de bobines ont choisi les dispositions de couleur verte ou orange.

Le ballast

Sur de nombreuses anciennes, et notamment les anglaises, il a existé une petite particularité : la bobine à ballast.

Le ballast est une résistance qui fait chuter la tension d'alimentation de la bobine de 12 V à 9 V et qui est placée en amont de la bobine  ce système a été utilisé jusqu'au début des années 80.

Le but est de facilité le démarrage en partant du constat que lors de la mise en route du démarreur, gros consommateur de courant, il y a une chute de tension qui fait que la bobine ne reçoit pas entièrement 12 V, ce qui provoque une baisse d'intensité pour les bougies. On a donc installé donc une résistance sur le fil d'alimentation de la bobine pour qu'elle ne reçoive que 9 V en marche normale. Le ballast peut avoir différentes formes (gros fil épais de couleur grise, parallèlépipède muni de grosses cosses, etc.).

Entre le ballast et la bobine, est connecté un fil relié au solénoïde du démarreur afin de shunter le ballast lorsqu'on actionne le démarreur afin de ne pas pénaliser la bobine à ce moment précis.

Ce système avait l'avantage de faciliter le démarrage, notamment par temps froid et d'éviter la destruction prématurée des grains de rupteurs ainsi que d'éviter l'échauffement de la bobine en cas d'oubli du contact.

Toutefois, il ne faut pas installer un tel ballast sur une bobine non conçue pour cette utilisation.

Évolution

En lisant l'encadré ci-dessous, on constate que la qualité de l'étincelle dépend à la fois de la vitesse du rupteur et donc de celle du moteur et de l'intensité maximum dans le primaire.

Cette dernière condition peut être atteinte en augmentant la tension de la batterie : il s'agit d'une des raisons qui ont conduit au remplacement des batteries de 6 V par les batteries de 12 V qui dataient des années 1910-1920.

En ce qui concerne la vitesse du rupteur et donc de celle du moteur, autant l'augmentation de la vitesse est favorable (accroissement de Es), autant elle ne permet pas d'atteindre Ip optimum quand elle évolue trop.

On a donc conçu des bobines à double débit primaire en ajoutant une résistance en série avec le bobinage primaire ; elle est en fonction sous un seuil de vitesse du moteur et shuntée au-delà de ce seuil par un contacteur auxiliaire automatique. Les bobines RT fabriquées par Magnétos RB étaient conçues ainsi (malheureusement, je n'ai pas trouvé de schéma correspondant...).

D'autres montages se sont limités à quelque chose de plus simple en fixant le seuil de vitesse assez bas pour qu'il soit inférieur au ralenti. Ainsi, la résistance additionnelle n'est en fonction qu'au moment où le démarreur tourne et est hors fonction dès qu'il est à l'arrêt. Cette commutation est réalisée au niveau de la clé de contact ou du bouton de démarreur s'il en est séparé.

Dans ce cas, soit la résistance est externe, soit elle est interne à la bobine. Si elle est interne, la bobine a alors une troisième borne à brancher. Ne pas se tromper...

Les bobines à résistance les plus communes ont résolu le problème sans troisième borne et en gardant la résistance en permanence en série avec le bobinage primaire dont la résistance propre est réduite (cf. explications ci-dessous).

Les bobines modernes n'ont plus cette forme de « bobine à coupelles » ; elles sont pourtant conçues sur le même principe, mais avec des formes et des caractéristiques différentes. Il peut y en avoir jusqu'à une par bougie. elles sont adaptées aux systèmes d'allumage électronique. Nous verrons plus loin en quoi cela consiste.

Bobines modernes © Beru

Contrôle

Une bobine ne nécessite aucun entretien ; sa durée de vie est variable mais dépasse rarement 80.000 km sans perte de performance.

Il est facile de tester une bobine ; il suffit de mesurer la résistance de ses enroulements, entre les deux petites bornes pour le primaire et entre la sortie HT et l'une des petites bornes pour le secondaire. la résistance des bobinages doit rester dans les valeurs indiquées pour le modèle considéré car la cause essentielle de perte de performance est le défaut d'isolment des bobinages qui se répercute sur une baisse de résistance.

L'allumeur

Dans le cas de l'allumage mécanique conventionnel, le rupteur, le distributeur, le système de réglage de l'avance et le condensateur sont dans un même ensemble appelé allumeur.

En voici un exemple classique, il s'agit de l'allumeur Ducellier qui équipait les Renault Floride.

Repère	Désignation
A	Tête
B	Rotor
C	Ensemble jeu pièces contacts
D	Plaque porte-rupteur nue
E	Capsule de dépression complète
F	Condensateur
1	Arbre à came
2	Arbre de commande
3	Bague graphitée
4	Borne complète
5	Charbon et ressort
7	Excentrique
8	Levier d'avance
9	Masse d'avance
10	Ensemble patte fixation
12	Rondelle textolite
13	Ressort de masse
18	Vis support de contact
19	Épingle
20	Circlips
23	Disque d'étanchéité monté
24	Rondelle feutre
25	Rondelle axe de linguet

Examinons chacun de ses éléments.

Allumeur Ducellier © Ducellier

Le rupteur et son compagnon le condensateur

Revenons à l’interrupteur du circuit primaire. Il s’agit évidemment du rupteur de l’allumeur qui est actionné tous les deux tours de chaque cylindre soit en totalité tous les demi-tours du moteur (pour un moteur à 4 cylindres).

Autant le dire tout de suite, c'est le maillon faible de toute la chaîne !

Le rupteur, ainsi appelé parce qu'il coupe périodiquement la liaison à la masse du courant primaire de la bobine, est constitué de deux contacts (les fameuses vis platinées), d'un linguet mobile autour de son axe dont il est isolé par une bague et d'un ressort de rappel dont le rôle est de maintenir les contacts fermés sous une tension de 400 à 700 grammes. Le schéma animé reproduit le rupteur d'un moteur à quatre cylindres car il est équipé d'une came à quatre bossages. Le fil est relié au bobinage primaire de la bobine et va à la masse à travers le ressort et les vis platinées ; d'un autre côté, il est relié en parallèle, au condensateur.

L'un des contacts est soudé à une petite équerre métallique fixée au corps de l'allumeur et se trouve donc relié à la masse ; l'autre est soudé au linguet mobile.

Le linguet comporte en sa partie médiane un patin en matériau isolant (le touchau) qui frotte sur la came. Celle-ci est solidaire de l'axe de l'allumeur qui tourne à une vitesse égale à un tour par cycle du moteur, c'est à dire deux fois moins vite que celui-ci.

Fonctionnement du rupteur © P. Bérenger

L'angle d'allumage est égal à la circonférence divisée par le nombre de cylindres. Pour un moteur à quatre cylindres, il est donc de 360 deg / 4 = 90 deg. Il se subdivise en deux parties, l'angle de fermeture, appelé aussi angle de saturation (akell angle), c'est à dire l'angle durant lequel les contacts restent fermés et l'angle d'ouverture, c'est à dire l'angle pendant lequel la came provoque le déplacement du contact mobile et ouvre les contacts.

La valeur optimum de ces angles est déterminée lors de la mise au point du véhicule et conditionne le choix de l'allumeur et son réglage. Le rapport de l'angle de fermeture par l'angle d'allumage exprimé en pourcentage est le Dwell.
Dwell (%) = angle de fermeture / angle d'allumage

On voit nettement sur l'animation que les vis platinées s'écartent lorsque le touchau est au sommet des bossages de la came ; cet écartement est un des réglages à effectuer sur le rupteur. On voit également que le touchau n'est pas constamment plaqué contre la came ; sur certaines autos, il est préconisé de régler cet écartement plutôt que celui des vis platinées.

Au moment de la rupture d'alimentation du primaire de la bobine, c'est à dire au moment où le rupteur s'ouvre, il se forme une tension importante qui peut atteindre aisément 500 V, voire plus dans le bobinage primaire. Cette ouverture provoque un arc électrique entre les contacts et cet arc arrache de micro-particules de métal d'un des contacts pour les souder sur l'autre.

À terme on a donc la formation d'un cratère sur l'un et d'une excroissance sur l'autre. Cette corrosion s'accompagne de la formation d'oxydes qui augmentent la résistance électrique du rupteur et abaissent ainsi l'intensité maximum atteinte dans le primaire. Cela nuit évidemment à la qualité du contact électrique et décale le moment précis d'ouverture.

Pour limiter cet inconvénient on utilise des contacts en platine iridié ou en tungstène.

On a vu qu'un arc électrique était produit entre les vis platinées ; cet arc indique le passage du courant et montre que la rupture du courant primaire n'intervient alors pas immédiatement. Pour rendre plus franche cette coupure du courant du primaire on place en parallèle du rupteur un condensateur qui va absorber l'étincelle produite et rendre ainsi plus élevée la fem induite dans le secondaire. Ce condensateur d'une capacité de 0,25 à 0,35 µF est généralement placé a I'extérieur du boîtier de l'allumeur.

Le graphique ci-dessous montre le courant primaire après ouverture des contacts du rupteur. Lorsque le condensateur est en place, le temps T1, est plus court que le temps T2, et l'apparition d'arcs de rupture est moins importante.

Courant primaire avec et sans condensateur © P. Bérenger

Ce n'est malheureusement pas le seul inconvénient de ce mécanisme. Chacun de ses éléments s'use inéxorablement :

• l'usure du touchau qui est souvent fabriquée en fibre, en toile bakélite ou en nylon provoque un retard d'allumage sur l'instant prévu ;
• l'usure de la came qui est pourtant réalisée en acier rectifié et trempé ;
• le sautillement du linguet provoque des micro-ouvertures du primaire qui atténuent la fem secondaire. Ce phénomène est facilement compréhensible : au moment où le bossage de la came soulève le linguet, elle le projète vers le haut avec une certaine force que son ressort ne peut contenir immédiatement. Le touchau ne reste donc pas au contact de la came et quand il retombe sur celle-ci, il rebondit plusieurs fois provoquant un sautillement qui créé des micro-ouvertures du circuit primaire. Un ressort de rappel plus dur ne permet pas d'éliminer cet effet.

Il apparaît ainsi nécessaire de régler fréquemment l'écartement des vis platinées et de les remplacer dès qu'elles sont usées. Mais ce réglage apporte ses inconvénients aussi car d'une part, la mesure de l'écartement est faite avec des cales d'épaisseur enduites d'huile qui va se déposer sur les contacts et en provoquer une oxydation plus rapide tout en dégradant la qualité du courant primaire obtenu et d'autre part, le réglage de contacts corrodés introduit une erreur car pour passer la cale d'épaisseur comme le montre le schéma ci-après (l'écartement passe de A à A + B), il faut accroître l'écartement des vis platinées, engendrant ainsi une modification des angles... C'est pourquoi il est parfois recommandé de régler l'écartement du touchau et non plus des vis platinées.

(Dé) réglage de l'écartement du rupteur © P. Bérenger

La durée de vie d'un rupteur varie de 20.000 à 50.000 km et celle des vis platinées est bien moindre... On verra plus loin comment remplacer ce rupteur par un système électronique sans supprimer l'allumeur et surtout en ne faisnt pas une modification irréversible, ce qui est toujours néfaste sur une ancienne.

Réglage et entretien du rupteur

L'entretien du rupteur consiste dans un nettoyage des contacts avec un chiffon imbibé de trichloréthylène avec leur séchage au moyen d'un jet d'air sec. Il faudra aussi lubrifier le pivot du linguet, de la came, du patin, et l'intérieur de l'arbre du distributeur, mais surtout ne pas lubrifier trop abondamment pour éviter que l'huile n'arrive sur les contacts.

Pour régler l'écartement des vis platinées, on déplace la petite équerre, après avoir desserré les vis de fixation, à l'aide d'un tournevis inséré dans les encoches pratiquées à cet effet. Veiller également au bon alignement des vis platinées.

Alignement des vis platinées © P. Bérenger

On utilise alors la cale d'épaisseur comme on l'a vu ou mieux, un appareil de diagnostic mesurant le Dwell (appareil courant et peu onéreux) ; cet appareil a l'avantage d'être précis et de respecter le réglage optimum de fonctionnement du moteur.

En cas d'usure excessive ou lorsque le ressort s'avère insuffisamment tendu, il faut remplacer le rupteur.

Surveiller également le jeu entre le pivot sur lequel est fixé le linguet mobile et le manchon isolant. En cas de doute, on remplace ! Après tout, ce ne sont que des pièces d'usure.

Inconvénients en cas de mauvais réglage

Un mauvais réglage va modifier la valeur de l'angle de fermeture ou de saturation, le Dwell n'est ainsi plus correct. Sur la plupart des autos à moteur à quatre cylindres, l'angle de saturation est compris entre 55 et 58 degrés, soit un Dwell de 61% à 64%.

Si l'écartement des contacts est trop faible, ceux-ci vont rester fermés plus longtemps (ils s'ouvrent tard et se ferment tôt) augmentant ainsi l'angle de saturation et le Dwell. L'ouverture sera moins franche et le risque d'apparition d'arc accru, ce qui entraîne une production de fem secondaire faible et une étincelle de mauvaise qualité aux bougies.

À l'inverse, si l'écartement est trop important, l'angle de saturation et le Dwell seront diminués. Le temps de passage du courant dans le primaire est diminué et peut ne pas être suffisant pour atteindre sa valeur maximum. La fem produite dans le secondaire est plus faible et de la même façon que dans le cas précédent, la qualité de l'étincelle est moindre.

Dans les deux cas, le moteur aura des ratés et des trous à l'accélération. La bobine peut en être endommagée par surchauffe.

Le dispositif d'avance à l'allumage

Comme on l'a vu plus haut, la vitesse de propagation du front de flamme et de la mise sous pression des gaz enflammés est à peu près constante mais pas immédiate. Compte tenu de la vitesse d'avancement du piston dans le cylindre, pour bénéficier de toute la force de l'explosion sur la descente du piston du PMH vers le PMB, il faut anticiper l'allumage par rapport à l'arrivée du piston au PMH. C'est l'avance à l'allumage.

Celle-ci doit donc être variable en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Les essais sur banc (je rappelle une fois de plus que les courbes d'avance sont la plupart du temps graduées en degrés et vitesse d'allumeur et non moteur  pour passer de l'allumeur au moteur, il faut tout multiplier par 2) montrent que toutes les courbes d'avance sont de la même forme et sont à peu de choses près inscrites dans la zone grisée du schéma ci-dessous.
Courbes d'avance © P. Bérenger

Avance manuelle

Paragraphe en cours d'écriture...

Aux débuts était l'avance manuelle : c'est le conducteur qui la réglait au moyen d'une manette généralement fixée à la colonne de direction mais également au tableau de bord. La manette actionnait un câble qui, relié à l'allumeur, en modifiait l'avance selon les besoins. Inutile de dire que le réglage n'était guère optimisé et laissé à l'appréciation du conducteur...

Les premières automobiles munies de l'allumeur mécanique étaient équipées de ce système qui par la suite est venu en renfort du système à masselottes qu'on verra plus bas tout simplement pour s'adapter à la qualité des carburants qui était très variable...

Avance automatique

Pour obtenir une courbe d'avance proche de l'optimum, a été mis au point un système à masselottes et ressorts qui fait varier l'avance avec la vitesse de rotation du moteur.

Le principe est que plus la vitesse de rotation est élevée, plus les deux masselottes s'écartent du fait de la force centrifuge et leur écartement est contrôlé par les ressorts. Leur mouvement décale la platine supportant la came et le rupteur par rapport à l'axe de rotation d'un angle appelé avance.

Un petit schéma pour mieux comprendre :

Allumeur mécanique - Avance automatique © P. Bérenger

Explications :

• en bleu l'arbre d'entraînement au centre et le plateau « fixe » ;
• en vert les masselottes fixées sur le plateau fixe par un axe ;
• en rouge le plateau « mobile » qui tourne librement sur l'axe de l'allumeur ; il possède la came qui actionne le rupteur et deux fentes dans lesquelles les axes des têtes des masselottes viennent s'insérer ;
• en gris foncé les deux ressorts qui relient les masselottes au plateau fixe.

Ce schéma fait évidemment abstraction de la rotation de l'axe de l'allumeur, sinon on ne verrait rien ; il se comporte comme si l'observateur était situé sur le plateau fixe et le voyait donc immobile.

La force centrifuge qui écarte les masselottes est proportionnelle à leur masse et au carré de la vitesse de rotation de l'arbre de l'allumeur.

La force de rappel de chacun des ressorts est proportionnelle à leur raideur et à leur allongement.

En combinant la raideur des ressorts, la masse des masselottes et la forme de la courbe d'appui de leur tête sur le plateau mobile, on obtient la courbe d'avance désirée.

Il est à noter que la raideur des deux ressorts n'est pas la même, ce qui permet de donner aux courbes d'avance la forme de deux segments de droite avec des pentes différentes.

L'avance maximum est déterminée par une butée qui empêche les masselottes d'aller plus loin.

Comme je le disais plus haut, selon le fabricant de l'allumeur, on rencontrera des formes de plateau mobile différentes mais le principe mécanique reste exactement le même.

Courbe d'avance © P. Bérenger

Le ressort primaire contrôle l'extrémité inférieure de la courbe d'avance, il doit donc être tendu dans les conditions statiques et empêcher toute avance avant 400 tr/mn d'allumeur dans cet exemple. À ce moment, le ressort secondaire est détendu pour permettre au ressort primaire de fonctionner. Bien entendu, le ressort primaire continue de fonctionner lorsque le ressort secondaire s'engage et continue de le faire jusqu'à ce que l'avance maximum soit atteinte. La forme de la courbe d'avance après l'engagement du ressort secondaire reflète les raideurs des deux ressorts combinées.

Les préparateurs de moteurs optimisaient les courbes d'avance en modifiant les raideurs de ressorts et les formes des cames (surfaces sur lesquelles s'appuient les masselottes, des fentes dans le schéma ci-dessus) ; cela ne peut se faire qu'avec le matériel adapté et de l'expérience et n'est donc pas à la portée de chacun dans son garage.

L'objectif de l'optimisation de la courbe consiste pour une vitesse donnée, à mettre le maximum d'avance possible sans atteindre le cliquetis.

Le correcteur d'avance à dépression

Paragraphe en cours d'écriture...

Le distributeur

Paragraphe en cours d'écriture...

Réglages

Paragraphe en cours d'écriture...

Les bougies

Paragraphe en cours d'écriture...

L'allumage électronique  

Paragraphe en cours d'écriture...

Les différentes marques d'allumeurs  

De nombreuses marques d'allumeurs existent ou ont existé. Une page spécifique leur est -ou leur sera- consacrée. Il suffit de cliquer sur la page recherchée pour l'afficher.

Lucas

Page existante.

Ducellier

N'existe pas encore... Patience !

Marelli

N'existe pas encore... Patience !

Delco

N'existe pas encore... Patience !