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Les Bougies: comprendre, régler et choisir

La bougie d’allumage fait partie de ces composants anodins de nos Flat4. Chargé de véhiculer le courant à haute tension dans la chambre de combustion et le décharger sous forme d’étincelle pour enflammer le mélange air-essence, ce petit élément possède non seulement des caractéristiques propres pouvant influer sur le comportement du moteur mais peut également se révéler comme étant un précieux auxiliaire pour diagnostiquer des mauvais réglages ou un problème mécanique …

Constitution de la bougie :

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1 – Connecteur HT 2 – Isolant 3– Electrode interne
4 – Culot 5 – Connection des deux électrodes 6 – Filetage
7 – Joint d’étanchéité 8 – Electrode centrale 9 – Electrode de masse

L’isolant a deux fonctions :

– Eviter toute dispersion de la tension d’allumage (environ 30 kVolts) dans une plage de températures comprises entre – 50 °C et + 1.000 °C
– Etre un bon conducteur thermique de manière à dissiper la chaleur produite par la combustion vers les culasses, au risque d’endommager l’électrode et de se dilater plus que de raison.

Enfin, en dehors de ses qualités thermiques et d’isolation électrique, l’isolant doit présenter une résistance mécanique importante, capable de supporter les pressions de la chambre de combustion… et les manipulations des apprentis mécano ! Les matériaux les plus souvent employés pour la fabrication des isolants ne sont pas la « céramique » comme couramment admis mais la sillimanite d’alumine pure ou en alliage, la stéatite et la mullite (composé d’alumine et de sillimanite).

Le culot de la bougie est en acier au soufre (à teneur moyenne de carbone) et au manganèse.

L’électrode de masse est soudée et les culots sont passés à la taraudeuse pour le filetage. Ils subissent ensuite une finition qui peut être le polissage, le cadmiage ou le zingage afin d’obtenir une protection ultérieure contre la rouille pendant le stockage et l’utilisation. Il existe des bougies à multi électrode de masse (3 points)

L’électrode centrale de la bougie est générale composée d’un alliage nickel-chrome-cuivre mais on trouve des électrodes en alliage de platine. Le principal intérêt est de prolonger la vie des bougies.

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 (masse métallique des culasses). La quantité de chaleur transmise dépend principalement de la distance que doit parcourir la chaleur pour rejoindre la culasse du moteur (figurée ci dessous par le pointillé rouge) et, par conséquent, le système de refroidissement.

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Bougie Froide Bougie « normale » Bougie Chaude

On appelle bougie « froide », une bougie qui, par rapport aux autres possède un bec d’isolant relativement court et évacue très rapidement la chaleur au système de refroidissement du moteur. Une bougie « chaude », qui évacue moins vite la chaleur va créer un point chaud autour du puit de bougie dans la culasse.
Une bougie « froide » est donc employé pour éviter de créer des points chauds sur les moteurs poussés dont le refroidissement et le travail des culasses est souvent « à la limite »..
La bougie chaude, au contraire, possède un bec d’isolant beaucoup plus long qui transmet 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, en parcours urbain « pare-chocs contre pare-chocs » par exemple.

Mais attention aux idées reçues. Une bougie froide ne va pas permettre de « refroidir mieux » un moteur… En quelques mots, une bougie trop froide générera du « fouling », une mauvaise combustion même si la richesse est bonne : problème de rendement, mais c’est tout.
Une bougie trop chaude aura un bon rendement, mais risque de provoquer des criques (fêlures) entre le puit de bougie et des sièges de soupapes: en étant très chaude, la bougie se dilate beaucoup, en faisant éclater l’alu. Mais en aucun cas, la bougie ne fait refroidir la culasse, il y aura juste un point chaud, dans le pire des cas. Évidemment, nos moteurs sont un peu particulier car ils fonctionnent au niveau de la bougies à de hautes t°. L’indice de t° des bougies n’est donc pas comme chez les Water Pumped.Chaque fabricant de bougies propose sur le marché une gamme de bougies de divers degrés thermiques susceptibles de répondre aux conditions de fonctionnement des moteurs. Actuellement, le degré thermique d’une bougie. ou plus exactement son point de pré-allumage, est déterminé par un procédé établi par la S-A-E- (Society of Automotive Engineers).

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L’importance du réglage de l’avance à l’allumage

La température de fonctionnement et la durée de vie de la bougie peuvent être sérieusement compromises par un calage incorrect de l’avance à l’allumage. Il est, par conséquent, essentiel que les dispositifs d’avance centrifuge et à dépression, demeurent dans les tolérances prévues .

Le calage de l’allumage est le facteur qui influence essentiellement la température de fonctionnement de la bougie et sa durée de vie. Il ne faut donc pas oublier que la courbe d’avance de l’allumeur doit être maintenue dans des limites établies par le constructeur.

La tentation est forte d’augmenter l’avance à l’allumage pour « booster » le moteur. Dans des conditions données, un petit accroissement de puissance est cependant suivi d’une augmentation considérable de la température dans la chambre de combustion, accompagnée d’une surchauffe des bougies et d’un risque de pré-allumage (allumage parasite par point chaud).

En général. le pré-allumage se manifeste lorsque des dépôts de la combustion, concentrés dans la chambre, sur les soupapes ou sur une bougie surchauffée, atteignent une température capable l’enflammer le mélange air-carburant avant que le jaillisse l’étincelle.
Un allumage par point chaud est absolument incontrôlable et peut provoquer de graves dommages mécaniques. Le dégât qui se manifeste le plus fréquemment est la perforation du 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. On voit donc ici l’importante interaction des différents paramètres et composants du circuit d’allumage entre eux.

Le réglage de l’écartement de l’électrode de masse :

bougie6.jpg Du réglage de l’écartement des électrodes va dépendre la qualité de l’étincelle … Réglé trop petit, la puissance de l’étincelle va se concentrer sur les électrodes et les « bouffer ». Réglé trop large, la puissance fournie par la bobine va être insuffisante et donner au mieux une étincelle pauvrette et au pire, provoquer des pertes d’allumage. Les électrodes s’usent. Le réglage s’impose régulièrement. Dans le cas de nos moteurs VW, si l’allumage est resté conventionnel (rupteurs ou capteur Hall + bobine) on règle « stock » à 0.7mm.
Si l’on a adopté un module de puissance transistorisé, on pourra régler entre 0.7 et 0.8, selon les résultats obtenus.

Les défauts de carburation et l’implication sur les bougies :

Une carburation trop pauvre provoque une augmentation de la température des bougies, par contre. une carburation trop riche entraîne l’effet inverse.
Dans ce cas, l’abaissement de la température de fonctionnement amène la formation et l’accroissement de dépôts de carbone noirs et fuligineux sur la pointe de l’isolant.
Par ailleurs. aux bas régimes du moteur, la température peut s’abaisser au point d’empêcher le fonctionnement du moteur et, par conséquent. l’élimination des dépôts qui se forment. Ces divers facteurs peuvent provoquer des ratés d’allumage à bas régime et l’encrassement critique du haut moteur.

Le secret des Dépôts…

Des dépôts de toutes sortes se constituent dans la chambre de combustion du moteur et sur les bougies. Ils sont le témoignage précis et facilement accessible de la vie interne de nos moteurs. Ne vous privez donc pas pour les observer régulièrement …

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Aspect normal
Isolant et électrode de masse allant du blanc-gris, jaune-gris au brun roux. Indice thermique correct, moteur en bon état de fonctionnement et correctement réglé
Dépôts de suies
L’isolant, le culot et les électrodes sont recouverts d’un dépôt noir velouté. Bougie trop froide et/ou mélange trop riche et/ou starter mal réglé et/ou trajets courts et fréquents
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Dépôts huileux
L’isolant, le culot et les électrodes sont recouverts d’un dépôt gras et brillant. Excès d’huile dans la chambre de combustion. Moteur usé, segmentation et/ou guides de soupapes défectueux. Parfois niveau d’huile trop élevé dans le carter.
Dépôts plombeux
L’isolant présente par endroit une sorte de galçure jaune, brune ou verte. Le carburant contient des additifs à base de plomb en trop grande quantité.
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Formation de cendres
poudre et croûtes se déposant sur les électrodes et l’isolant, dues à la présence d’additifs dans l’huile ou l’essence. Stopper les remèdes miracle !
Fusion partielle de l’électrode centrale
Electrode centrale en partie fondue, isolant boursouflé et spongieux. Surcharge thermique due à trop d’avance à l’allumage et/ou la défectuosité des soupapes et/ou un carburant inadapté. Vérifier la richesse du mélange
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Soudure des électrodes
Les électrodes sont reliées par un amalgame charbonneux en choux-fleur. Surcharge thermique, caractéristique de l’auto-allumage. Mélange sans doute trop pauvre, avance mal réglée
Forte usure de l’électrode centrale
Bougie hors d’age, tension d’allumage trop élevée.
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Forte usure de l’électrode de masse
pas de surcharge thermique, mais des additifs corrosifs dans le carburant ou l’huile. Caractéristique des moteurs cliquetant.
Rupture/détérioration de l’isolant
Choc sur la bougie. Remplacement impératif, l’étincelle se produisant à un endroit où le mélange frais est peu ou pas présent…

 Les bougies « New Age »

Les fabricants rivalisent d’ingéniosité pour nous proposer des bougies toutes plus onéreuses les unes que les autres …

Argent, Platine, Yttrium, multi électrodes … quel est leur intérêt pour nous ? Hormis les multi-électrodes, les différences résident dans l’alliage composant l’électrode centrale qui se révèlent plus ou moins résistant à l’usage. Avec un allumage classique, il n’y a pas d’enjeu. Avec un allumage sur-boosté et multi étincelles (MSD…) on peut toutefois trouver un avantage à disposer de bougies qui ne seront pas à régler tous les 10 runs …

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Une avancée notable a toutefois été réalisée avec les bougies à multiples électrodes de masse. Cette technologie offre une plus grande plage thermique à la bougie et offre une multiplicité de « solutions » à l’étincelle. La probabilité d’allumage est multipliée. Certes plus onéreuse qu’une bougie classique, je trouve qu’elle offre de véritables avantages par rapport aux bougies à électrode centrale en alliage capable de résister à un cataclysme nucléaire ..

Bon, mais dans mon Flat4 ?

Pas de scoop, la préconisation est standard pour les moteurs stocks ou faiblement modifiés

  • NGK BP6HS
  • Bosch W8A, W8AC (électrode cuivre) ou W8AP (platine)

Un choix « légèrement » plus froid, en cas de problèmes d’avance ou de richesse, consiste à passer en indice 7 chez Bosch W7AC par ex.

Les moteurs préparés peuvent avoir des culasses usinées pour culots longs, et éventuellement leurs propriétaires peuvent juger utile de jouer sur les indices thermiques. On sort du contexte généraliste de cette étude, et dans ce cadre, on se reportera aux abaques diffusés par les fabricants pour choisir un modèle spécifique à sa configuration…
Attention toutefois, car si chez Bosch, les indices sont assez précis, chez d’autres, le faut de changer d’indice fait changer radicalement de tranche. Enfin, certains fabricants ont un système de cotation inversé: plus le chiffre est haut, plus la bougie est froide. Donc on n’improvise pas, et on se réfère à la doc fabricant avant toute chose

A vos clés à bougies !

Article retranscrit du site Flat4ever.com

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