Systèmes d'allumage
Informations générales et précautions
Dans ce manuel : Systèmes d'allumage
~9min de lecture
Allumage à rupteur
Le système d'allumage est divisé en deux circuits : basse tension (primaire) et haute tension (secondaire). Le circuit basse tension comprend la batterie, le contacteur d'allumage, les enroulements primaires de la bobine, ainsi que les vis platinées (rupteur) et le condensateur. Le circuit haute tension comprend les enroulements secondaires de la bobine, le câble d'allumage épais reliant le centre du couvercle de distributeur à la bobine, le rotor et les câbles de bougie ainsi que les bougies. Lorsque le système fonctionne, la tension basse tension est transformée en haute tension dans la bobine par l'ouverture et la fermeture des vis platinées du circuit basse tension. La haute tension est ensuite transmise, par le charbon central du couvercle de distributeur, au rotor du distributeur. Le rotor tourne à l'intérieur du distributeur et, chaque fois qu'il se trouve en face de l'un des quatre segments métalliques du couvercle, reliés aux câbles de bougie, l'ouverture et la fermeture des vis platinées font monter la haute tension et provoquent un arc entre le rotor et le segment métallique correspondant. La tension passe ensuite par le câble de bougie jusqu'à la bougie, où elle franchit enfin l'écartement de la bougie avant de se reporter à la masse. Le distributeur est entraîné par un pignon hélicoïdal issu de l'arbre à cames sur le moteur OHV, et par un crabot excentré à l'extrémité de l'arbre à cames sur les moteurs CVH. L'avance à l'allumage dépend du distributeur et est commandée à la fois mécaniquement et par un système à dépression. Une résistance de ballast est intégrée au circuit basse tension entre le contacteur d'allumage et les enroulements primaires de la bobine. La résistance de ballast est constituée d'un fil résistif de couleur grise, placé à l'extérieur du faisceau principal entre le contacteur d'allumage et la bobine. Au démarrage, cette résistance est court-circuitée, ce qui permet à la bobine, de type basse tension, de recevoir la pleine tension disponible de la batterie. Ainsi, lors du démarrage, lorsque la batterie est fortement sollicitée, la bobine reçoit encore une tension suffisante pour produire une étincelle puissante. En marche normale, la tension de la batterie passe par la résistance de ballast afin de limiter la tension alimentant la bobine à sept volts.
Allumage électronique sans rupteur
Le principe de fonctionnement de l'allumage électronique sans rupteur est semblable à celui du système à rupteur décrit précédemment ; toutefois, dans ce système, l'action des vis platinées est simulée électroniquement à l'intérieur du distributeur. La commande de l'avance à l'allumage reste assurée de façon classique, par des systèmes mécanique et à dépression.
Allumage électronique programmé (modèles RS Turbo)
Les deux composants principaux du système sont le module de commande électronique désigné Electronic Spark Control II (ESC II) et un distributeur d'allumage électronique à effet Hall. Le distributeur est monté sur l'extrémité côté volant du culasse et est entraîné directement par l'arbre à cames au moyen d'un accouplement à crabot excentré. Le distributeur renferme une palette de déclenchement, un aimant permanent et un capteur de position. La palette de déclenchement est un disque cylindrique fixé à l'arbre du distributeur et comportant quatre fentes sur sa surface verticale, une par cylindre. L'aimant permanent et le capteur de position sont fixés à la platine du distributeur de telle sorte que la surface verticale de la palette passe entre eux. Lorsque la palette tourne, le champ magnétique entre l'aimant et le capteur de position est interrompu, et une série d'impulsions électroniques en signal carré est produite. Ce signal de sortie est envoyé au module ESC II, qui en déduit le régime moteur, l'avance à l'allumage et le régime de ralenti. Un petit tuyau relié du collecteur d'admission à un transducteur de dépression situé dans le module fournit à celui-ci des informations sur la charge moteur. Un capteur de température d'air de admission, qui est une résistance sensible à la température située dans la conduite d'admission d'air, fournit des informations sur la température de l'air admis dans le moteur. À partir de ces données en évolution constante, le module ESC II sélectionne un réglage d'avance particulier parmi une plage de caractéristiques d'allumage mémorisées. Une fois le point d'allumage déterminé, le module coupe le circuit primaire de la bobine d'allumage ; le champ magnétique de la bobine s'effondre et la haute tension est créée. À l'instant précis voulu, le module ESC II rétablit le circuit primaire de la bobine, et le cycle se répète pour chaque cylindre à tour de rôle. De plus, le module ESC II fonctionne en liaison avec les systèmes d'injection et de turbo : il transmet au module de commande d'injection les données de régime moteur et assure une commande prioritaire de la pression de suralimentation.
Allumage électronique programmé (moteurs à injection 1,4 litre)
Le système d'allumage comprend un distributeur à effet Hall (décrit précédemment pour les modèles RS Turbo), un module d'allumage TFI IV, une bobine et un module EEC IV. Le distributeur est semblable à celui utilisé sur les moteurs CVH antérieurs, mais il ne possède ni mécanisme d'avance centrifuge ni mécanisme d'avance à dépression, les fonctions d'avance étant assurées par le module EEC IV. Le distributeur agit comme déclencheur et fournit un signal impulsionnel au module EEC IV. Le distributeur assure les fonctions suivantes :
a) Envoi de signaux au module EEC IV pour déclencher le processus d'allumage. b) Permettre au module EEC IV de calculer le régime moteur à partir des signaux impulsionnels. c) Répartition de la haute tension vers les bougies.
Le module TFI (Thick Film Integration) IV fonctionne comme un commutateur à fort courant en commandant le circuit basse tension primaire de la bobine d'allumage. Le module est piloté par l'un de deux signaux d'entrée, soit provenant du capteur à effet Hall du distributeur, soit provenant du module EEC IV. Le signal du distributeur passe par le module TFI IV pour atteindre le module EEC IV. Le module EEC IV modifie ce signal afin de fournir une avance à l'allumage en fonction du régime, de la charge et de la température du moteur, puis le renvoie au module TFI IV. Le module EEC IV assure la gestion complète du moteur par l'intermédiaire des systèmes d'allumage et d'alimentation. À partir des signaux reçus des différents capteurs, le module commande les fonctions suivantes :
a) Calage de l'allumage. b) Débit de carburant. c) Coupure d'alimentation au décélération. d) Régime de ralenti. e) Protection contre le survitesse moteur.
En cas de défaillance du module, le calage de l'allumage est commandé par le module TFI IV (il n'y a alors plus d'avance à l'allumage) et le carburant est délivré à débit constant. Ce mode est appelé Limited Operation Strategy (LOS) et permet de conduire le véhicule, mais avec des performances et une consommation fortement réduites. Si l'un des capteurs du système tombe en panne, le module EEC IV le détecte et remplace l'entrée défaillante par une valeur prédéterminée unique. Là encore, le moteur peut continuer à fonctionner, avec des performances et une conduite réduites. Dans ces conditions, un code d'autodiagnostic est enregistré dans la mémoire du module afin de faciliter le diagnostic ultérieur par un concessionnaire Ford.
Système d'allumage sans distributeur (DIS)
Moteurs à injection 1,4 litre
La répartition mécanique de la haute tension (par un distributeur rotatif) est remplacée par des composants électroniques à semi-conducteurs « statiques ». Le système sélectionne l'avance à l'allumage la plus appropriée aux conditions de fonctionnement du moteur à cet instant, à partir d'une cartographie tridimensionnelle de valeurs mémorisée dans la mémoire du module Electronic Spark Control (ESC). Le module choisit la valeur d'avance appropriée en fonction des informations fournies par différents capteurs concernant la charge du moteur, le régime et la température de fonctionnement. Le régime moteur est surveillé par un capteur monté dans le bloc-cylindres, activé par 35 dents équidistantes situées sur le volant moteur. Un espace occupe la position de la 36e dent, qui indique 90° avant le PMH pour le cylindre n° 1. Lorsque le régime moteur augmente, la fréquence et l'amplitude du signal envoyé au module ESC augmentent également (photos). Les informations sur la charge moteur sont fournies par un capteur de pression intégré au module ESC. Le capteur surveille la dépression dans le collecteur d'admission par l'intermédiaire d'un flexible. La température moteur est surveillée par un capteur de température du liquide de refroidissement (ECT) vissé dans la partie inférieure du collecteur d'admission. L'ensemble bobine DIS est monté sur le bloc-cylindres, à côté du cylindre n° 1. La bobine comporte deux enroulements primaires et deux enroulements secondaires. Un enroulement secondaire alimente simultanément les cylindres n° 1 et n° 4, tandis que l'autre alimente les cylindres n° 2 et n° 3. Chaque fois que l'une des bobines est alimentée, deux étincelles sont produites. Par exemple, une étincelle est produite dans le cylindre n° 1 pendant sa phase de compression, tandis que l'autre étincelle est produite dans le cylindre n° 4 pendant sa phase d'échappement. L'étincelle du cylindre n° 4 est « perdue » et n'a aucun effet néfaste sur les performances du moteur.
Moteurs à injection électronique 1,6 litre
Le système d'allumage est placé sous la commande générale du module de gestion moteur EEC IV. Le module compare les signaux fournis par les différents capteurs aux paramètres de fonctionnement du moteur mémorisés, et modifie directement les réglages du moteur en fonction de la charge et des conditions de fonctionnement en vigueur. L'allumage est assuré par un système d'allumage sans distributeur (DIS), semblable à celui décrit précédemment pour les moteurs à injection 1,4 litre. Le DIS est commandé par le module E-DIS 4.
Le système d'allumage est divisé en deux circuits : basse tension (primaire) et haute tension (secondaire). Le circuit basse tension comprend la batterie, le contacteur d'allumage, les enroulements primaires de la bobine, ainsi que les vis platinées (rupteur) et le condensateur. Le circuit haute tension comprend les enroulements secondaires de la bobine, le câble d'allumage épais reliant le centre du couvercle de distributeur à la bobine, le rotor et les câbles de bougie ainsi que les bougies. Lorsque le système fonctionne, la tension basse tension est transformée en haute tension dans la bobine par l'ouverture et la fermeture des vis platinées du circuit basse tension. La haute tension est ensuite transmise, par le charbon central du couvercle de distributeur, au rotor du distributeur. Le rotor tourne à l'intérieur du distributeur et, chaque fois qu'il se trouve en face de l'un des quatre segments métalliques du couvercle, reliés aux câbles de bougie, l'ouverture et la fermeture des vis platinées font monter la haute tension et provoquent un arc entre le rotor et le segment métallique correspondant. La tension passe ensuite par le câble de bougie jusqu'à la bougie, où elle franchit enfin l'écartement de la bougie avant de se reporter à la masse. Le distributeur est entraîné par un pignon hélicoïdal issu de l'arbre à cames sur le moteur OHV, et par un crabot excentré à l'extrémité de l'arbre à cames sur les moteurs CVH. L'avance à l'allumage dépend du distributeur et est commandée à la fois mécaniquement et par un système à dépression. Une résistance de ballast est intégrée au circuit basse tension entre le contacteur d'allumage et les enroulements primaires de la bobine. La résistance de ballast est constituée d'un fil résistif de couleur grise, placé à l'extérieur du faisceau principal entre le contacteur d'allumage et la bobine. Au démarrage, cette résistance est court-circuitée, ce qui permet à la bobine, de type basse tension, de recevoir la pleine tension disponible de la batterie. Ainsi, lors du démarrage, lorsque la batterie est fortement sollicitée, la bobine reçoit encore une tension suffisante pour produire une étincelle puissante. En marche normale, la tension de la batterie passe par la résistance de ballast afin de limiter la tension alimentant la bobine à sept volts.
Allumage électronique sans rupteur
Le principe de fonctionnement de l'allumage électronique sans rupteur est semblable à celui du système à rupteur décrit précédemment ; toutefois, dans ce système, l'action des vis platinées est simulée électroniquement à l'intérieur du distributeur. La commande de l'avance à l'allumage reste assurée de façon classique, par des systèmes mécanique et à dépression.
Allumage électronique programmé (modèles RS Turbo)
Les deux composants principaux du système sont le module de commande électronique désigné Electronic Spark Control II (ESC II) et un distributeur d'allumage électronique à effet Hall. Le distributeur est monté sur l'extrémité côté volant du culasse et est entraîné directement par l'arbre à cames au moyen d'un accouplement à crabot excentré. Le distributeur renferme une palette de déclenchement, un aimant permanent et un capteur de position. La palette de déclenchement est un disque cylindrique fixé à l'arbre du distributeur et comportant quatre fentes sur sa surface verticale, une par cylindre. L'aimant permanent et le capteur de position sont fixés à la platine du distributeur de telle sorte que la surface verticale de la palette passe entre eux. Lorsque la palette tourne, le champ magnétique entre l'aimant et le capteur de position est interrompu, et une série d'impulsions électroniques en signal carré est produite. Ce signal de sortie est envoyé au module ESC II, qui en déduit le régime moteur, l'avance à l'allumage et le régime de ralenti. Un petit tuyau relié du collecteur d'admission à un transducteur de dépression situé dans le module fournit à celui-ci des informations sur la charge moteur. Un capteur de température d'air de admission, qui est une résistance sensible à la température située dans la conduite d'admission d'air, fournit des informations sur la température de l'air admis dans le moteur. À partir de ces données en évolution constante, le module ESC II sélectionne un réglage d'avance particulier parmi une plage de caractéristiques d'allumage mémorisées. Une fois le point d'allumage déterminé, le module coupe le circuit primaire de la bobine d'allumage ; le champ magnétique de la bobine s'effondre et la haute tension est créée. À l'instant précis voulu, le module ESC II rétablit le circuit primaire de la bobine, et le cycle se répète pour chaque cylindre à tour de rôle. De plus, le module ESC II fonctionne en liaison avec les systèmes d'injection et de turbo : il transmet au module de commande d'injection les données de régime moteur et assure une commande prioritaire de la pression de suralimentation.
Allumage électronique programmé (moteurs à injection 1,4 litre)
Le système d'allumage comprend un distributeur à effet Hall (décrit précédemment pour les modèles RS Turbo), un module d'allumage TFI IV, une bobine et un module EEC IV. Le distributeur est semblable à celui utilisé sur les moteurs CVH antérieurs, mais il ne possède ni mécanisme d'avance centrifuge ni mécanisme d'avance à dépression, les fonctions d'avance étant assurées par le module EEC IV. Le distributeur agit comme déclencheur et fournit un signal impulsionnel au module EEC IV. Le distributeur assure les fonctions suivantes :
a) Envoi de signaux au module EEC IV pour déclencher le processus d'allumage. b) Permettre au module EEC IV de calculer le régime moteur à partir des signaux impulsionnels. c) Répartition de la haute tension vers les bougies.
Le module TFI (Thick Film Integration) IV fonctionne comme un commutateur à fort courant en commandant le circuit basse tension primaire de la bobine d'allumage. Le module est piloté par l'un de deux signaux d'entrée, soit provenant du capteur à effet Hall du distributeur, soit provenant du module EEC IV. Le signal du distributeur passe par le module TFI IV pour atteindre le module EEC IV. Le module EEC IV modifie ce signal afin de fournir une avance à l'allumage en fonction du régime, de la charge et de la température du moteur, puis le renvoie au module TFI IV. Le module EEC IV assure la gestion complète du moteur par l'intermédiaire des systèmes d'allumage et d'alimentation. À partir des signaux reçus des différents capteurs, le module commande les fonctions suivantes :
a) Calage de l'allumage. b) Débit de carburant. c) Coupure d'alimentation au décélération. d) Régime de ralenti. e) Protection contre le survitesse moteur.
En cas de défaillance du module, le calage de l'allumage est commandé par le module TFI IV (il n'y a alors plus d'avance à l'allumage) et le carburant est délivré à débit constant. Ce mode est appelé Limited Operation Strategy (LOS) et permet de conduire le véhicule, mais avec des performances et une consommation fortement réduites. Si l'un des capteurs du système tombe en panne, le module EEC IV le détecte et remplace l'entrée défaillante par une valeur prédéterminée unique. Là encore, le moteur peut continuer à fonctionner, avec des performances et une conduite réduites. Dans ces conditions, un code d'autodiagnostic est enregistré dans la mémoire du module afin de faciliter le diagnostic ultérieur par un concessionnaire Ford.
Système d'allumage sans distributeur (DIS)
Moteurs à injection 1,4 litre
La répartition mécanique de la haute tension (par un distributeur rotatif) est remplacée par des composants électroniques à semi-conducteurs « statiques ». Le système sélectionne l'avance à l'allumage la plus appropriée aux conditions de fonctionnement du moteur à cet instant, à partir d'une cartographie tridimensionnelle de valeurs mémorisée dans la mémoire du module Electronic Spark Control (ESC). Le module choisit la valeur d'avance appropriée en fonction des informations fournies par différents capteurs concernant la charge du moteur, le régime et la température de fonctionnement. Le régime moteur est surveillé par un capteur monté dans le bloc-cylindres, activé par 35 dents équidistantes situées sur le volant moteur. Un espace occupe la position de la 36e dent, qui indique 90° avant le PMH pour le cylindre n° 1. Lorsque le régime moteur augmente, la fréquence et l'amplitude du signal envoyé au module ESC augmentent également (photos). Les informations sur la charge moteur sont fournies par un capteur de pression intégré au module ESC. Le capteur surveille la dépression dans le collecteur d'admission par l'intermédiaire d'un flexible. La température moteur est surveillée par un capteur de température du liquide de refroidissement (ECT) vissé dans la partie inférieure du collecteur d'admission. L'ensemble bobine DIS est monté sur le bloc-cylindres, à côté du cylindre n° 1. La bobine comporte deux enroulements primaires et deux enroulements secondaires. Un enroulement secondaire alimente simultanément les cylindres n° 1 et n° 4, tandis que l'autre alimente les cylindres n° 2 et n° 3. Chaque fois que l'une des bobines est alimentée, deux étincelles sont produites. Par exemple, une étincelle est produite dans le cylindre n° 1 pendant sa phase de compression, tandis que l'autre étincelle est produite dans le cylindre n° 4 pendant sa phase d'échappement. L'étincelle du cylindre n° 4 est « perdue » et n'a aucun effet néfaste sur les performances du moteur.
Moteurs à injection électronique 1,6 litre
Le système d'allumage est placé sous la commande générale du module de gestion moteur EEC IV. Le module compare les signaux fournis par les différents capteurs aux paramètres de fonctionnement du moteur mémorisés, et modifie directement les réglages du moteur en fonction de la charge et des conditions de fonctionnement en vigueur. L'allumage est assuré par un système d'allumage sans distributeur (DIS), semblable à celui décrit précédemment pour les moteurs à injection 1,4 litre. Le DIS est commandé par le module E-DIS 4.
Précautions
Avertissement : le système DIS fonctionne à des tensions beaucoup plus élevées que les systèmes conventionnels. Prenez les précautions nécessaires pour éviter tout risque de blessure. Consultez la section « Sécurité avant tout ! » au début de ce manuel avant de continuer, et débranchez toujours la borne négative de la batterie avant d'intervenir sur le système. Il est nécessaire de faire preuve de prudence supplémentaire lors d'une intervention sur le système d'allumage, afin d'éviter d'endommager les composants semi-conducteurs et de prévenir les blessures. Reportez-vous aux précautions indiquées dans « Sécurité avant tout ! » au début de ce manuel, en particulier à l'avertissement concernant la haute tension d'allumage. Consultez également les précautions au début du chapitre 5A.
Testez-vous
Un quiz rapide sur Ford Escort : chaque réponse est expliquée, avec un lien vers la page du manuel.
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