L'étincelle qui enflamme

L'étincelle qui enflamme

Villach, en Carinthie, a presque marqué la fin de la bougie électrique. Au centre de recherche non universitaire Carinthian Tech Research, ou CTR, il a été possible d'enflammer le mélange air-carburant dans un moteur d'essai avec une précision et une efficacité auparavant inaccessibles - en utilisant la lumière laser au lieu de l'étincelle d'allumage électrique. "L'impulsion laser ne dure que quelques nanosecondes, crée un nuage de plasma de plusieurs centaines de milliers de degrés, peut être ajustée avec précision à l'angle idéal du vilebrequin et peut enflammer aussi bien tous les carburants conventionnels que alternatifs", explique Gerhard Kroupa, responsable du projet d'allumage laser chez CTR. Mais malgré ces avantages convaincants, la bougie d'allumage laser développée en collaboration avec AVL List GmbH, basée à Graz, a été pour l'instant mise de côté par les constructeurs automobiles. "Il semble que ce soit encore trop cher pour le moment", commente brièvement Kroupa sur la décision et se console en disant que la bougie d'allumage de haute technologie, qui a mûri au fil des années de travail de développement, sera bientôt utilisée dans une industrie dans laquelle chaque centime n'est pas retourné trois fois : dans les voyages spatiaux.

Innovations nécessaires
Bien que la bougie d'allumage laser ne fasse pour l'instant que tirer des fusées, le développement dans le domaine des bougies d'allumage électriques pour automobiles n'est en aucun cas en reste. Alors que dans les moteurs atmosphériques, une tension d'allumage de 20 000 à 30 000 volts suffit pour un allumage fiable du mélange air-carburant, les moteurs hautement chargés de la dernière génération nécessitent des tensions d'allumage allant jusqu'à 40 000 volts. « Lorsqu'il s'agit de bougies d'allumage, non seulement la pureté de la céramique mais aussi la conception globale doivent être correctes », explique Tobias Ruf, vice-président de l'ingénierie des bougies d'allumage chez Bosch. Selon lui, le grand sujet actuel du développement des bougies d’allumage est la miniaturisation. « Aujourd'hui, nous assistons à la transition des bouchons avec filetage M14 vers M12, et à partir de 2020, les bouchons avec filetage M10 joueront un rôle important », explique Ruf. Bosch a récemment commencé à fabriquer l'électrode centrale de ses bougies d'allumage haute performance à partir de l'alliage de nickel 602, qui est nettement plus résistant à la corrosion à haute température que les alliages utilisés auparavant.

Nouveau design de bougie 
Le constructeur japonais NGK, également équipementier d'origine pour de grands constructeurs automobiles et motos, voit l'avenir dans différents types de bougies d'allumage monomasse en métal précieux. En 2011, NGK a introduit une conception innovante de coupelle pour le contact de la bougie d'allumage, qui permet des tensions d'allumage extrêmes dans des moteurs très chargés sans risque de panne ou de contournement. NGK démontre à quel point une bougie d'allumage peut contenir de la haute technologie avec sa bougie d'allumage de série pour la Mercedes A45 AMG quatre cylindres turbo de 360 ​​​​ch. En plus du « design en coupelle » mentionné, il est équipé d'un long isolant en nouvelle céramique particulièrement résistante aux diélectriques. La base isolante à chauffage rapide assure de bonnes propriétés de démarrage à froid, le filetage fin M12 laisse plus d'espace pour les canaux de refroidissement. L'électrode centrale en iridium à deux étages fine de 0,8 mm réduit l'usure, l'électrode de masse SPE biseautée avec des blocs de platine sur le bord améliore l'accessibilité du mélange et la propagation de la flamme. 
Le fournisseur japonais Denso utilise également le métal précieux argenté, similaire au platine, pour ses bougies d'allumage « Iridium Power ». Denso présente des résultats de mesure selon lesquels les bougies d'allumage en iridium augmentent les performances du moteur d'au moins un demi-cheval par rapport aux bougies d'allumage conventionnelles. En matière de conception, Denso suit sa propre voie et façonne la pointe de l'électrode de masse en forme de cône fin. Cela réduit la chaleur absorbée par l'électrode et améliore les performances d'allumage car la zone de l'électrode de masse qui entre réellement en contact avec la flamme pilote est très petite. Le cône profilé permet au mélange air-carburant de s'écouler avec moins de friction, permettant un allumage cohérent. 
Le fournisseur allemand BorgWarner Beru Systems a développé une solution intelligente pour une utilisation aux tensions d'allumage les plus élevées avec sa bobine d'allumage enfichable « Plug Top Coil ». Une connexion spéciale à ressort de compression permet l'utilisation de bougies d'allumage avec un col isolant allongé et une nouvelle connexion « bol » en forme de bol, qui garantit un allumage fiable du mélange air-carburant. Une autre innovation de Beru est le « système d'allumage à double bobine » avec deux bobines solénoïdes dans un seul boîtier. Les avantages par rapport aux bobines d'allumage conventionnelles : Des intervalles d'allumage plus courts et un timing plus précis à différentes vitesses et des changements de charge rapides.

L'avenir de l'allumage
Le fabricant américain de bougies d'allumage Federal Mogul Motorparts a développé le système d'allumage innovant Corona spécifiquement pour les moteurs à essence fonctionnant à mélange pauvre et a prouvé lors de tests des économies de carburant allant jusqu'à dix pour cent. L'unité d'allumage d'une bougie corona se compose d'une bobine d'induction et d'une unité de commande qui convertit la tension d'entrée de douze volts en une tension alternative d'une fréquence d'environ un MHz. À partir de quatre électrodes d'allumage, un puissant champ électrique alternatif rayonne loin dans la chambre de combustion, transformant le mélange air-carburant au niveau des électrodes d'allumage en un plasma qui enflamme la charge en quelques nanosecondes. Klaus Bolay, formateur technologique chez Federal Mogul : « L'allumage Corona est déjà utilisé avec succès dans les moteurs industriels stationnaires et a de bonnes chances d'être utilisé dans un avenir proche dans les moteurs de voitures particulières. »