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Technique d’allumage

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Technologie de démarrage à froid diesel 

Bougies de préchauffage à démarrage rapide



Bougies de préchauffage avec capteur

Electronique

Technologie des capteurs

de pression 

Système Instant Start ISS

Tout sur les bougies de préchauffage Information technique N° 04

www.beru.com

La perfection intégrée


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Table des matières Moteur diesel

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Fonctionnement Démarrage à froid Systèmes d’injection

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Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation

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Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne Structure et fonctionnement Bougies de préchauffage à tige aptes au post-chauffage (GN)

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Système Instant Start (ISS) BERU

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Concept du système Commande électronique

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Développement pour les véhicules de demain

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Qualité BERU

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Constructions bon marché – vous devez y renoncer

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Origines des pannes des bougies d’allumage à tige

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Conseils pour l'atelier

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Testeur de bougies de préchauffage : Contrôle sans démontage de la bougie Le moteur diesel redémarre alors de manière rapide et fiable Couples Alésoirs BERU : pour un filetage rapide et sûr de la culasse

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Moteur diesel Fonctionnement Les moteurs diesel sont des moteurs à allumage par compression : Le carburant injecté s’enflamme sans qu’une étincelle ne soit nécessaire. Le déclenchement du cycle de travail est divisé en trois étapes : 1. L’air pur est d’abord aspiré. 2. Cet air est comprimé entre 30 et 55 bars, puis réchauffé entre 700 et 900°C. 3. Le carburant diesel est injecté dans la chambre de combustion. L’auto-allumage est déclenché par la température élevée de l’air comprimé, la pression intérieure augmente fortement et le moteur effectue son travail. Par rapport aux moteurs à allumage par étincelle, les moteurs à allumage par compression nécessitent des systèmes d’injection et des modèles de construction de moteur plus onéreux. Les premiers moteurs diesel ne représentaient pas des unités d’entraînement particulièrement confortables et faciles à manœuvrer. En raison du déroulement difficile de la combustion, ils étaient très bruyants à froid. Ils se caractérisaient par un poids élevé, une puissance faible par cylindrée et un comportement médiocre à l’accélération. Grâce au développement continu de la technique d’injection et des bougies de préchauffage, tous ces inconvénients ont pu être éliminés. Aujourd’hui, les moteurs diesel représentent une unité d’entraînement source de qualité supérieure.

Démarrage à froid Le terme de démarrage à froid désigne toutes les tentatives de démarrage pendant lesquelles le moteur et les fluides n’ont pas atteint la température de service. Plus la température est basse, plus les conditions d’un allumage rapide et d'une combustion écologique complète sont difficiles. Ainsi à basses températures, le démarrage n’est plus extrêmement long ou impossible, des aides au démarrage à froid sont utilisées. Ceci compense les mauvaises conditions de démarrage et permet un allumage ponctuel et uniforme pour une combustion stable. La bougie de préchauffage est une des aides au démarrage à froid. En raison de l’énergie thermique produite électriquement et transférée dans la chambre de combustion, elle réunit les conditions d’allumage idéales pour le carburant injecté. Pour les moteurs équipés d’une chambre de combustion en deux parties, elle est indispensable, en tant qu’aide au démarrage à froid, pour garantir également le démarrage à une plage de température fréquente entre 10 et 30 °C. Comme la qualité du démarrage empire fortement au-dessous du point de congélation, la bougie de préchauffage est également utilisée, en tant qu’aide au démarrage à froid, pour le moteur diesel à injection directe.


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Moteur diesel Systèmes d’injection Selon le type et l’agencement de la chambre de combustion, on distingue les systèmes d’injection suivants pour les moteurs diesel : 1. Chambre de précombustion 2. Chambre de turbulence 3. Injection directe Des bougies de préchauffage sont nécessaires pour tous les systèmes afin de permettre au carburant injecté de s’évaporer et d’enflammer le mélange air-carburant sur la surface chaude de la bougie. CHAMBRE DE PRECOMBUSTION Pour ce système, la chambre de combustion est divisée en deux parties : une chambre de précombustion et une chambre de combustion principale. Ces deux chambres sont reliées entre elles par plusieurs alésages (canaux d’injection). Pendant la phase de compression, une partie de l’air comprimé est comprimée dans la chambre de précombustion. Juste avant d’atteindre le point mort supérieur, le carburant est injecté directement dans la chambre de précombustion du piston correspondant, par l'intermédiaire d'un injecteur. La combustion partielle du carburant injecté a alors lieu. Les températures élevées garantissent une montée en pression rapide. Tout le contenu de la chambre de précombustion est ainsi aspiré par les canaux d’injection dans la chambre de combustion principale où a lieu la combustion elle-même. CHAMBRE DE TURBULENCE La chambre de turbulence conique est située dans la culasse et séparée de la chambre de combustion principale. La chambre de combustion principale et la chambre de turbulence sont reliées entre elles par un canal d’injection de gros diamètre. Pendant la phase de compression, le canal d’injection initie dans la chambre de turbulence une rotation intensive de l’air d’aspiration. Le diesel est injecté dans ce tourbillon d’air. La combustion commence dans la chambre de turbulence et accède ensuite à la chambre de combustion principale. Pendant la conduite, la température de l’air comprimé est suffisamment élevée pour l’auto-allumage. Lors du démarrage du moteur, celle-ci n’est cependant plus suffisante, notamment en cas de températures extérieures faibles. INJECTION DIRECTE Lors de l’injection directe du diesel (répartition carburant-air), le carburant pour la pulvérisation haute pression est injecté dans l’air d’aspiration fortement comprimé via un injecteur à plusieurs trous, et la formation du mélange est nécessaire via la partie correspondante du fond du piston. L’air d’aspiration froid est, lors du démarrage, très rapidement réchauffé par la pression de compression élevée. Le thermoplongeur dépasse dans la chambre de combustion principale. Pour le moteur à injection directe, la bougie de préchauffage a essentiellement la même fonction que pour les moteurs à chambre : elle fournit une aide à l’allumage pour le démarrage. Pour une bougie de préchauffage à tige moderne, le thermoplongeur atteint en quelques secondes une température supérieure à 1000°C. Lors du démarrage à froid : l’air froid aspiré entraîne des températures faibles à la fin de la compression. Mais les régimes de démarrage faibles sont graves. En raison de la longue durée de chargement, les pertes de pression et de température sont beaucoup plus élevées, par exemple, que pour les régimes de ralenti.

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Injecteur Bougie de préchauffage à tige Chambre de précompression Chambre de turbulence Chambre de combustion


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Bougies de préchauffage à tige à autorégulation Exigences relatives à une bougie de préchauffage moderne TEMPS DE PRECHAUFFAGE REDUIT Les bougies de préchauffage doivent présenter, le plus rapidement possible, une température élevée pour l’aide à l’allumage et maintenir cette température indépendamment des conditions marginales, voire l’adapter en fonction de celles-ci. ENCOMBREMENT REDUIT Jusqu’à présent, les moteurs diesel des véhicules fonctionnaient essentiellement comme des injecteurs directs à 2 soupapes et offraient ainsi suffisamment de place pour les injecteurs et les bougies de préchauffage. Sur les moteurs diesel modernes équipés d’un système d’injection Common Rail ou d’un gicleur à pompe et de 4 soupapes, la place est comptée. Ce qui signifie : L’encombrement de la bougie de préchauffage doit être minimisé, ce qui donne une forme très mince et longue. Actuellement, les bougies de préchauffage BERU sont déjà utilisées avec un diamètre de tube incandescent réduit à 3 mm. ADAPTATION EXACTE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION Dans l’idéal, le bâton incandescent est situé précisément au bord du tourbillon de mélange, mais il doit cependant plonger encore suffisamment loin dans la chambre de combustion ou dans la chambre de précombustion. C’est seulement ainsi qu’il peut appliquer la chaleur avec précision. Il ne doit cependant pas aller trop loin dans la chambre de combustion, car ceci pourrait perturber le conditionnement du carburant injecté et donc la formation d’un mélange carburant-air inflammable. Ceci aurait pour conséquence d’entraîner d’importantes émissions de gaz d’échappement. VOLUME SUFFISAMMENT INCANDESCENT Outre la bougie de préchauffage, le système d’injection joue un rôle particulier dans le démarrage à froid du moteur. Seul un système optimisé en matière de temps et de volume d’injection et de formation du mélange pour le démarrage à froid permet d’obtenir un comportement de démarrage à froid satisfaisant avec une position et une température exactes. Même après le démarrage du moteur, la bougie de préchauffage ne doit pas être « soufflée à froid » en raison de la circulation accrue de l’air. Des vitesses d’air très élevées règnent notamment au sommet de la bougie de préchauffage dans les moteurs avec chambre de précompression ou chambre de turbulence. Dans cet environnement, la bougie fonctionne seulement lorsqu’elle a suffisamment de réserves ; c’est-à-dire lorsqu’un volume suffisamment incandescent est disponible afin de pouvoir déplacer immédiatement la chaleur dans la zone soufflée à froid. Les bougies de préchauffage développées par BERU répondent de manière optimale à toutes ces exigences. Les ingénieurs BERU travaillent en étroite collaboration avec l’industrie automobile dès le développement des moteurs. Le résultat : démarrage rapide des moteurs diesel plus écologique en 2–5 secondes (encore plus court avec le système Instant Start ISS), démarrage plus sûr jusqu’à -30 °C, fonctionnement plus régulier du moteur, réduction des émissions de suie jusqu’à 40 % dans la phase de préchauffage du moteur pour les bougies aptes au post-chauffage (voir page 7 pour plus de détails).


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Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation Structure et fonctionnement Les bougies de préchauffage à tige BERU sont principalement composées d’un corps de bougie, d’un thermoplongeur avec filament de chauffage et de régulation et de boulons de raccord. Le bâton incandescent anti-corrosion est enfoncé dans le boîtier de manière étanche aux gaz. De plus, l’étanchéité de la bougie est assurée par un joint torique ou une pièce en plastique sur la pièce de raccordement. La bougie de préchauffage tire son énergie électrique de la batterie. La commande est effectuée par un calculateur électronique du temps de préchauffage. FILAMENT DE CHAUFFAGE ET DE REGULATION Le principe de base d’une bougie de préchauffage à tige est la combinaison d’un filament de chauffage et de régulation dans un élément de résistance commun. Le filament de chauffage est fabriqué à base d’un matériau résistant aux températures élevées, dont la résistance électrique est indépendante de la température. Elle forme la zone de chauffe avec la partie avant du bâton incandescent. Le filament de régulation est fixé sur le boulon de raccord conducteur de courant, sa résistance présente un coefficient de température élevé. Tout le filament est placé dans une poudre céramique comprimée, isolante et à conductivité thermique très élevée. La poudre est fortement comprimée selon une technique compression mécanique de sorte que le filament ait l’air d’être coulé dans le ciment. Il est ainsi tellement stable que les fils fins du filament de chauffage et de régulation résistent durablement à toutes les vibrations. Bien que les différentes spires reposent à seulement quelques dixièmes de millimètres les unes des autres, ceci qui exclut tout risque de court-circuit entre les spires et même tout court-circuit avec le tube incandescent qui pourrait détruire la bougie. En raison des différences de matériaux, longueurs, diamètres et épaisseurs de fils du filament de chauffage et de régulation, les durées de préchauffage et les températures de préchauffage de la bougie peuvent varier et être adaptées en fonction des exigences du type de moteur correspondant. FONCTIONNEMENT Lors du préchauffage, un fort courant s’écoule au début par les boulons de raccord et le filament de régulation jusqu’au filament de chauffage. Celui-ci se réchauffe rapidement et la zone de chauffe devient incandescente. L’incandescence se répand rapidement et au bout de 2 à 5 secondes, le thermoplongeur chauffe jusqu'au corps de bougie. La température du filament de régulation réchauffé par le courant augmente également. Par conséquent, sa résistance électrique augmente et le courant est réduit de sorte que le bâton incandescent ne puisse pas être endommagé. Ceci évite ainsi toute surchauffe de la bougie de préchauffage. Si aucun démarrage n’a lieu, la bougie de préchauffage est arrêtée au bout d’un certain temps par l’appareil de commande du temps de préchauffage. Pour les bougies de préchauffage BERU, on utilise un alliage dont la résistance dépasse la température. Le filament de régulation peut ainsi être conçu de manière à laisser passer au début un courant plus fort jusqu’au filament de chauffage que lorsque la température de consigne est atteinte. La température de démarrage est ainsi atteinte plus rapidement et maintenue dans la plage admissible via une plus forte limitation.

Boulon de raccord Corps de bougie Garniture de joint torique Rondelle d’étanchéité Ecrou cylindrique

Garniture

Pas à visser

Passage annulaire

Tube incandescent Filament de régulation Revêtement isolant Filament de chauffage

Montage d’une bougie de préchauffage à tige à chauffage rapide et à autorégulation.


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Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation Bougies de préchauffage à tige aptes au post-chauffage (GN) Les véhicules plus anciens sont généralement équipés de bougies de préchauffage, qui chauffent seulement avant et pendant la phase de démarrage. Elles sont identifiées à l’aide de l’abréviation GV. Les moteurs diesel modernes sont généralement équipés de bougies de préchauffage GN en usine. Elles sont équipées du système de préchauffage innovant à 3 phases. Cela signifie qu’elles chauffent ■ ■ ■ ■

avant le démarrage, pendant la phase de démarrage, après le démarrage et pendant le fonctionnement du moteur (en période de décélération).

FONCTIONNEMENT Le préchauffage à commande électronique commence avec l'activation du commutateur de démarrage du contact-démarreur et dure jusqu’au démarrage, soit entre 2 et 5 secondes, en cas de températures extérieures normales. Le temps de post-chauffage est de 3 minutes après le démarrage du moteur afin de minimiser les émissions de polluants et les émissions sonores. L’état de fonctionnement du moteur est enregistré, par exemple, par le biais de la mesure de la température de l’eau de refroidissement. La phase de post-chauffage dure jusqu’à ce que la température de l’eau de refroidissement atteigne 70 °C ou elle est arrêtée après une période définie dans un diagramme caractéristique. Si, avant le démarrage, la température de l’eau de refroidissement dépasse 70 °C, elle n’est pas post-chauffée dans la plupart des cas. PROTECTION CONTRE LA SURCHAUFFE Les bougies de préchauffage à tige à auto-régulation sont protégées contre la surchauffe en limitant le courant de la batterie à la bougie avec une température croissante. Lorsque le moteur tourne, la tension augmente cependant tellement que les bougies de préchauffage, qui ne sont pas conçues pour la technique la plus récente, grillent. A cela s’ajoute le fait que les bougies alimentées sont exposées après le démarrage à des températures de combustion élevées et sont ainsi réchauffées de l’intérieur et de l’extérieur. Les bougies de préchauffage à tige BERU aptes au post-chauffage sont fonctionnelles en cas de tension d’alternateur totale. Leur température augmente rapidement, mais elle est limitée par le nouveau filament de régulation à la température d’équilibre, qui est inférieure à celle des bougies n’ayant pas une fonction de post-chauffage. Important : Dans un système de préchauffage conçu pour les bougies de préchauffage GN, seules des bougies de préchauffage GN peuvent être utilisées – les bougies de préchauffage GV pourraient être endommagées après une courte période.

Technique de préchauffage en 3 phases. T (° C) 1.000 850

Phase 1

Phase 2

Phase 3

PréChauffage chauffage au démarra2-7 sec. ge 2 sec.

Post-chauffage environ 180 sec.

Alternateur

Batterie

Commutateur de démarrage du contactdémarreur

Démarreur

Voyant de contrôle

Unité de commande électronique

Principe de commutation d’une unité de préchauffage apte au postchauffage avec quatre bougies de préchauffage à tige à chauffage rapide et à montage en parallèle et capteur de température.


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Bougies de préchauffage à tige à auto-régulation DEMARRAGE RAPIDE EN 2 SECONDES Avec les bougies de préchauffage GN aptes au post-chauffage BERU, il est possible de réduire le temps de préchauffage entre 2 et 5 secondes. Pour y parvenir, les constructeurs ont réduit le diamètre du thermoplongeur à son extrémité avant. Ainsi, le thermoplongeur commence à chauffer très rapidement dans cette zone. A une température de 0°C, cela dure 2 secondes jusqu’au démarrage. A des températures inférieures, le système s’adapte aux exigences via la régulation du temps de préchauffage et le temps de préchauffage augmente en conséquence : à -5 °C environ 5 secondes et à -10 °C environ 7 secondes. REDUCTION DE LA FUMEE BLANCHE/BLEUE Jusqu’à ce que la température d’allumage idéale soit atteinte, une fumée blanche ou bleue sort de l’échappement. Ce dégagement de fumée est dû à la combustion incomplète du carburant suite à une température d’allumage trop faible. Grâce au post-chauffage, le diesel est brûlé complètement et sans bruit pendant la phase de préchauffage. Ceci permet ainsi de réduire la turbidité des gaz de fumée jusqu’à 40 %. SUPPRESSION DES COGNEMENTS LORS DU DEMARRAGE A FROID Les cognements lors du démarrage à froid pour les moteurs diesel sont dus au retard d’allumage lorsque le moteur est froid. Le carburant s’enflamme difficilement, le moteur cogne. La bougie de préchauffage GN amène plus rapidement le moteur à la température de service par le biais du pré/post-chauffage. Cela permet un démarrage en douceur du moteur, conduit à un fonctionnement plus régulier du moteur et empêche les cognements. Le carburant brûle ainsi de manière plus uniforme et complète. Davantage d’énergie est ainsi libérée et la température de la chambre de combustion augmente plus rapidement.

Quantité de fumée dans le papierfiltre trois minutes après le démarrage à froid. Après le post-chauffage (à droite), la quantité de fumée est réduite d’environ 40%.

Caractéristiques techniques des bougies de préchauffage GN ■ ■ ■ ■

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Bougie de préchauffage extra fine pour un démarrage rapide Durée de préchauffage courte : entre 2 et 7 secondes Démarrage en toute fiabilité (même à -30 °C) Respect de l’environnement : émissions de polluants réduites de 40% dans la phase de préchauffage Suppression des cognements Fonctionnement plus régulier du moteur Démarrage en douceur du moteur Pour les véhicules avec une tension de service jusqu’à 14,5 V


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Système Instant Start (ISS) BERU Démarrage à la clé « moteur à explosion » également pour les moteurs diesel : tel était le grand défi. Solution proposée par les ingénieurs BERU : le système Instant Start (ISS).

Concept du système Le système ISS BERU est composé d’un calculateur électronique et de bougies de préchauffage optimisées avec une durée de préchauffage réduite de maximum 2 secondes - contre 5 secondes pour une bougie de préchauffage standard (SR). Celles-ci nécessitent moins d’énergie, aussi bien dans la phase de préchauffage que dans la phase d’équilibre. Dans le calculateur sont placés des semi-conducteurs de puissance qui remplacent le relais électromécanique précédemment utilisé et qui font office de commutateurs pour la commande des bougies de préchauffage. Par rapport aux bougies de préchauffage à autorégulation classiques, la combinaison de filaments est fortement réduite et la zone de préchauffage est réduite d’un tiers environ pour les bougies de préchauffage optimisées de l’ISS. Pour les moteurs à injection directe, ceci correspond à la partie du thermoplongeur dépassant dans la chambre de combustion.

Intérieur de la bougie de préchauffage standard à autorégulation SR (gauche) et de la bougie de préchauffage optimisée de l’ISS (droite).

Commande électronique Lorsque le moteur tourne, la bougie de préchauffage est refroidie par le changement de régime et la circulation d’air dans la phase de compression. La température de la bougie de préchauffage diminue lorsque le régime augmente pour une tension de bougie de préchauffage et un débit d’injection constants ; lorsque le débit d’injection augmente et la tension de la bougie de préchauffage est constante, elle augmente. Ces effets peuvent être compensés par le calculateur électronique : La tension effective optimale pour le point de service correspondant sort toujours au niveau des bougies de préchauffage. La température des bougies de préchauffage peut ainsi être régulée en fonction de l’état de fonctionnement. De plus, la bougie de préchauffage basse tension est utilisée en combinaison avec le calculateur électronique afin de réchauffer extrêmement rapidement la bougie de préchauffage. Ceci a lieu en appliquant, pendant une période prédéfinie, toute la tension du réseau de bord sur la bougie de préchauffage et en conduisant ensuite de manière cadencée avec la tension effective nécessaire. Le temps de préchauffage valable jusqu’à présent est ainsi réduit à maximum 2 secondes, même aux températures les plus basses. Le rendement du système est tellement élevé qu’à peine plus que la puissance utilisée par la bougie de préchauffage est soutirée du réseau électrique de bord. Comme pour le système ISS, chaque bougie de préchauffage est régulée à l’aide d’un semi-conducteur de puissance séparé, il est possible de surveiller individuellement le courant dans chaque circuit de bougie de préchauffage. Ceci permet ainsi d’effectuer un diagnostic individuel sur chaque bougie.

Système de préchauffage à commande électronique (ISS) : calculateur et bougies de préchauffage.

Le système ISS BERU (Instant Start System) permet un démarrage à la clé « moteur à explosion » du moteur à allumage par compression.

Caractéristiques techniques de l’ISS ■ ■

■ ■

Démarrage en toute fiabilité même à -30 °C Chauffage extrêmement rapide : 1000 °C en 2 secondes Puissance nécessaire réduite (notamment pour les moteurs avec 8 cylindres ou plus) Sécurité de fonctionnement accrue Température réglable pour préchauffage, post-chauffage et chauffage intermédiaire

■ ■

Nombreuses fonctions de diagnostic Régulation immédiate du ralenti et parfaite stabilisation de la charge Réduction des émissions de polluants (conforme à la norme EURO-IV) Spécialement conçu pour les moteurs diesel à injection directe Diagnostic embarqué


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Développement pour les véhicules de demain Anticiper les tendances, développer des produits performants en collaboration avec nos clients et produire à moindre coût, telles sont nos forces. BOUGIE DE PRECHAUFFAGE INTELLIGENTE AVEC CAPTEUR DE PRESSION Les nouvelles lois européennes (Euro V) et américaines (Tier 2/LEV II) en matière de réduction des gaz d’échappement vont contribuer à réduire les émissions de gaz d’échappement autorisées pour les moteurs diesel. Les valeurs limites relatives aux émissions d’azote et de particules des moteurs diesel seront à l’avenir jusqu’à 90% au-dessous du niveau actuel. Les solutions traditionnelles ne suffisent pas pour atteindre ces valeurs en matière d’émissions. La réduction nécessaire des particules semble accessible avec les systèmes de filtre à particule modernes. Les mesures de retraitement actuellement connues ne permettent pas à elles seules d’atteindre les objectifs en matière de réduction des émissions d’azote. Il s’agit également d’améliorer considérablement les émissions brutes du moteur. C’est pourquoi la recherche se concentre notamment sur les techniques de combustion alternatives, ex. : HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), HCLI (Homogeneous Charge Late Injection), HPLI (Highly Premixed Late Injection) et DCCS (Dilution Controlled Combustion System), qui ne se caractérisent pas de très faibles émissions d’azote.

Connecteur Prise de courant maximum Circuit imprimé avec électronique Garniture Membrane de mesure Corps de la bougie de préchauffage

C’est dans ce contexte qu’intervient avec énergie le développement de techniques de combustion auprès de tous nos clients. La très haute précision nécessaire en matière de débit d’injection, de période d’injection et de vitesses de recyclage des gaz d’échappement concernant les méthodes de combustion alternatives rend indispensable un contrôle permanent du processus de combustion. La bougie de préchauffage se présente comme un capteur idéal grâce à sa position dans la chambre de combustion. Dans ce contexte, les développeurs BERU ont intégré un capteur de pression piézorésistif dans la bougie. Ceci représente un facteur de réussite important à l’égard des températures extrêmement élevées, des vibrations et des taux de compression dans la culasse de la structure mécanique de la bougie de préchauffage. Le thermoplongeur n’est plus comprimé dans le corps de la bougie de préchauffage, mais positionné de manière élastique comme un élément mobile qui transfère la pression à une membrane située à l’arrière de la bougie de préchauffage. Le capteur de pression est alors éloigné de la chambre de combustion dans un endroit avec des conditions environnementales beaucoup plus favorables. La charge thermique du dispositif d’étanchéité reste maîtrisable, car on utilise un thermoplongeur du système de démarrage rapide ISS des moteurs diesel BERU, qui chauffe seulement à l’extrémité. La bougie de préchauffage intelligente avec capteur de pression PSG (Pressure Sensor Glow Plug) a déjà été testée par plusieurs constructeurs automobiles européens et devrait être prochainement utilisée dans les derniers moteurs diesel.

Thermoplongeur de la bougie de préchauffage

Bougie de préchauffage intelligente avec capteur de pression PSG (Pressure Sensor Glow Plug).

Innovation intelligente : Un jury d’experts indépendants a décerné le pris de l’innovation à la bougie de préchauffage avec capteur de pression PSG de BERU à l’occasion de l’Automechanika 2006.


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Bougies de préchauffage BERU : Cinq fois plus de sécurité pour une qualité optimale 1. CONCUES EN ETROITE COLLABORATION AVEC LES CONSTRUCTEURS AUTOMOBILES En tant que spécialiste du démarrage à froid des moteurs diesel et partenaire de développement de l’industrie automobile, BERU est associé dès le début à la conception des bougies de préchauffage mais aussi au développement de nouveaux moteurs. Il est ainsi possible de définir exactement la position de montage de la bougie de préchauffage dans le moteur – et les ingénieurs BERU sont informés avec la plus grande précision sur la valeur particulière qui est attribuée à un paramètre donné et sur les réserves de puissance que doivent présenter les bougies de préchauffage à développer. 2. FABRIQUEES SELON LES NORMES ISO Les bougies de préchauffage BERU ont été conçues selon les normes ISO 7578 et 6550. Celles-ci régissent les dimensions et tolérances autorisées en matière de géométrie, d’angle d’étanchéité, d’ouverture de clé, de diamètre de thermoplongeur, etc. 3. DEVELOPPEES CONFORMEMENT AUX CAHIERS DES CHARGES DE L’INDUSTRIE AUTOMOBILE Les bougies de préchauffage BERU sont conformes aux cahiers des charges de l’industrie automobile qui varient selon les constructeurs automobiles. Il est question par exemple d’un fonctionnement continu compris entre 10 000 et 25 000 cycles. De plus, les bougies de préchauffage BERU ont été testées en conditions réelles dans la chambre froide. Leur résistance en matière d’influences environnementales, de produits de contact, d’additifs et de nettoyants pour moteur a été également testée. 4. SOUMISES A DES TESTS SPECIAUX DE BERU Les bougies de préchauffage BERU ont été soumises à des essais de fonctionnement spéciaux, adaptés aux exigences pratiques du quotidien et de l’atelier, via, par exemple, la simulation des forces de tirage des connecteurs ou des essais rapides de surcharge. Les contrôleurs sont inflexibles concernant ces essais rapides de surcharge : au bout de 3 000 cycles, chaque échantillon doit encore être fonctionnel. 5. FABRIQUEES SELON LES METHODES DE PRODUCTION LES PLUS MODERNES La fabrication de bougies de préchauffage modernes extrêmement longues et minces pour les moteurs diesel à injection directe représente des exigences particulières. Le diamètre du tube incandescent doit être exactement adapté à la chambre de combustion. Le bâton incandescent doit dépasser dans la chambre de combustion selon une longueur de dimension précise – ceci permet de garantir qu'aucun gaz nocif supplémentaire n’est émis en raison de la turbulence. Le comportement thermique de la bougie de préchauffage doit également être adapté à la forme de la chambre de combustion – et la consommation de courant des bougies de préchauffage doit être adaptée au réseau électrique de bord disponible. Ces bougies de préchauffage extra-fines peuvent uniquement être fabriquées selon la qualité requise sur les installations de production les plus modernes, comme c’est le cas pour BERU.


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Constructions bon marché – vous devez y renoncer OPTIQUE A 2 FILAMENTS, MAIS TECHNIQUE A 1 FILAMENT UNIQUEMENT

Seule une bougie de préchauffage à 2 filaments atteint la durée de chauffage réduite et la résistance thermique requises par les constructeurs automobiles. Comme le deuxième filament n’est cependant pas visible du premier coup de l’extérieur, la plupart des constructeurs économisent le filament dit de régulation. En raison du non-abaissement du courant de préchauffage, la batterie est excessivement sollicitée au démarrage – et comme le préchauffage n’est pas atteint dans les délais prescrits, le véhicule n’avance pas ou seulement difficilement. (cf. Figure 3.) REVETEMENT DU THERMOPLONGEUR D’UNE POUDRE ISOLANTE DE QUALITE INFERIEURE

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Au lieu de la poudre de magnésium utilisée par BERU, qui est comprimée et séchée avant la pose, on utilise généralement pour les bougies de préchauffage bon marché une poudre isolante peu compacte, partiellement contaminée et appliquée sans séchage. Conséquence fatale : lors de la première incandescence, la poudre se dilate et le tube incandescent gonfle. Le démontage d’une bougie de préchauffage est uniquement possible en démontant la culasse ! (cf. Figure 9.)

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FILAMENT DE CHAUFFAGE NON CENTRE ET SERTI SUR LA BROCHE DE CONNEXION

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C’est là également que se manifeste la qualité de production : La broche de connexion peut seulement être centrée et sertie avec les machines de production les plus modernes. Les constructeurs douteux se débrouillent ainsi pour pousser simplement le filament de chauffage sur la broche de connexion. Mais, la protection nécessaire contre les courts-circuits n’est ainsi pas garantie. (cf. Figures 5 et 13.)

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DEFAUT D’ETABLISSEMENT DES CONTACTS

Pour les bougies de préchauffage de qualité inférieure, la position des becs d’encliquetage pour le raccordement électrique n’est pas conforme aux directives OE. Le raccordement est certes semblable à celui des bougies de préchauffage d’origine, mais le contact ne s’encliquette pas correctement. Le raccordement électrique sur la bougie de préchauffage n'est ainsi pas garanti. Les économies portent partiellement sur le matériau des pièces de raccordement – au détriment de l’établissement des contacts. (cf. Figure 16.)

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TUBE INCANDESCENT MAL SOUDE

De nombreux constructeurs bon marché ne disposent pas de la technique de production pour souder avec précision un tube incandescent. Conséquence : Microfissures dans le tube incandescent, et donc défauts d’étanchéité pouvant provoquer des courts-circuits.

A quoi reconnaît-on les bougies de préchauffage de qualité inférieure ? Symptôme

Danger

1 Etanchéité simple

Non étanche à l’eau

2 Poudre de magnésium du tube incandescent

Remplissage avec un isolant de mauvaise qualité, Gonflement

3 Technique à 2 filaments nécessaire, mais un seul filament

Profil caractéristique conforme ne répond pas aux instructions des constructeurs

4 Epaisseurs de paroi non courante

Le bâton incandescent brûle

5 Filament en travers dans le tube incandescent

Court-circuit

6 Bâton incandescent non centré, préchauffage donc aucune concentricité : La bougie de préchauffage est en travers dans la chambre de précompression ou de turbulence

Le jet d’injection « fait sauter » labougie de celle-ci brûle

7 Thermoplongeur fissuré

Grillage

8/9 Extrémité du thermoplongeur revêtue d’une poudre de magnésium appliquée de manière non étanche et/ou à l’état humide

Court-circuit, gonflement du bâton incandescent, durée de vie réduite

10 Sommet percé, pas correctement soudé

Grillage

Symptôme

Danger

11 Extrémité de tube incandescent tordue, thermoplongeur trop fin

Décalaminage, durée de vie réduite

12 Spirale incandescente mal conçue

Surcharge de la batterie en raison d’une consommation de courant trop élevée, risque de brûlure des contacts de l’ap pareil de commande du temps de préchauffage : Ceci peut ainsi réduire la durée de vie ou altérer le fonctionnement

13 Filament de préchauffage monté de travers

Court-circuit

14 Cône non adapté à la culasse

Défauts d’étanchéité, culasse endommagée

15 Surface sans revêtement protecteur

Blocage par la rouille dans l’alésage

16 Manchon fileté seulement positionné

Diminution et coupure de l’alimentation de courant, contact intermittent

17 Cote de porte-à-faux nonconforme aux données du fabricant

Si cote de porte-à-faux trop grande : Le jet d’injection « fait sauter » la bougie de préchauffage et celle-ci brûle. Si elle est trop petite : Problèmes de démarrage


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Origines des pannes des bougies d’allumage à tige Par temps chaud et sec, le moteur diesel démarre même si une bougie de préchauffage est défectueuse et seules les autres bougies préchauffent. Le démarrage est certes généralement associé à un émission élevé de polluants et éventuellement à des cognements, mais le conducteur ne prend pas au sérieux ces signes ou ne sait pas ce qu’ils signifient. La mauvaise surprise intervient lorsqu’il fait froid et humide et lors de la première gelée de nuit : Le « distributeur de chaleur » du moteur diesel ne fonctionne plus et, dans le meilleur des cas, celui-ci démarre difficilement et fume – il est plus vraisemblable cependant qu’il ne se passe plus rien du tout. Vous trouverez ci-après les dommages types et leurs différentes causes. Cette aide au diagnostic doit permettre un dépannage rapide dans la plupart des cas. THERMOPLONGEUR AVEC PLIS ET CREVASSES Causes : Rupture du filament en raison a) d’une tension de fonctionnement trop élevée, ex. : avec l’aide au démarrage b) d’une alimentation en courant trop longue à cause d'un relais grippé c) d’un post-chauffage non autorisé sur moteur en marche d) de l’utilisation d’une bougie de préchauffage qui n’est pas apte au post-chauffage

Solutions : a) Aide au démarrage avec un réseau électrique de bord de 12 volts seulement. b)/c) Contrôler le système de préchauffage, remplacer le relais de temporisation du temps de préchauffage. d) Monter une bougie de préchauffage apte au post-chauffage.

THERMOPLONGEUR FONDU OU CASSE Causes : Surchauffe du thermoplongeur en raison a) d’une injection trop précoce b) d’injecteurs calaminés ou usés c) de dommages causés au moteur, ex. : grippage du piston, rupture de soupape, etc. d) d’injecteurs qui gouttent e) de segments de piston bloqués

Solutions : a) Régler le point d’injection. b) Nettoyer les injecteurs. c) Vérifier le jet.

EXTREMITE DU THERMOPLONGEUR ENDOMMAGEE Causes : Surchauffe du thermoplongeur en raison a) d’une injection trop précoce entraînant une surchauffe du thermoplongeur et du filament de chauffage ; le filament de chauffage se fragilise et finit par se casser. b) le vide annulaire s'est refermé entre le boîtier de la bougie et le thermoplongeur : déperdition de chaleur excessive au niveau du thermoplongeur, le filament de régulation reste froid et envoie trop de courant au filament de chauffage.

Solutions : a) Contrôler le système d’injection, régler le point d’injection. b) Pour le vissage de la bougie de préchauffage, respecter le couple de serrage prescrit par le constructeur automobile.

BOULONS DE RACCORD BRISES, TETE HEXAGONALE ENDOMMAGEE Causes : a) Rupture du boulon de raccord : le couple de serrage de l’écrou de raccordement du courant est excessif. b) Tête hexagonale endommagée : utilisation d’outils non appropriés ; cette déformation a entraîné un court-circuit entre le boîtier et l’écrou cylindrique.

Solutions : a) Serrer l’écrou de raccordement du courant à l’aide d’une clé dynamométrique. Observer le couple de serrage. Ne pas lubrifier ou graisser le filetage. b) Visser la bougie à l’aide d’une clé dynamométrique adaptée. Appliquer le couple de serrage prescrit (voir documentation du constructeur automobile).

Garantie BERU : Si aucune des origines des pannes mentionnées n’entre en ligne de compte, envoyez la bougie pour contrôle à BERU AG, Ludwigsburg. S’il s’agit d’un incident de matériel ou de fabrication, nous remplaçons naturellement la bougie.


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Conseils pour l'atelier Testeur de bougies de préchauffage : Contrôle sans démontage de la bougie Le testeur rapide de bougies de préchauffage permet de tester, de manière simple, sûre et rapide, les bougies de préchauffage à tige de 12 volts (par les bougies de préchauffage ISS car celles-ci ont été conçues pour moins de 11 volts) – individuellement, en position montée et sans démarrer le moteur. La consommation de courant et l’abaissement sont mesurés. CONDITIONS DE CONTROLE ■ Refroidissement pendant la phase de préchauffage : La bougie montée est suffisamment refroidie par la culasse. Lorsqu’une bougie de préchauffage démontée doit être testée, elle doit vissée dans un bloc de refroidissement ou une culasse démontée. En cas d’urgence, il est également possible de serrer légèrement la bougie sur la tête hexagonale dans un étau. ■ Source de tension : Batterie de 12 volts ou stabilisateur de tension continue PROCEDURE DE CONTROLE 1. Dévisser les raccords de la bougie de préchauffage (rails d’alimentation en courant). 2. Brancher le testeur avec la pince rouge sur la borne plus et celle avec la pince noire sur la borne moins de la batterie (ou sur la borne du stabilisateur de tension continue). Fixer la pince crocodile sur les boulons de raccord de la bougie à tester. 3. Démarrer le test de la bougie en appuyant sur le bouton. Si l’aiguille reste dans la zone rouge, la bougie de préchauffage est défectueuse ; si elle se déplace dans la zone verte, elle est entièrement fonctionnelle. La bougie défectueuse doit être remplacée. Durée du test : environ 14 secondes. 4. Vérifier l’alimentation en courant. Si la bougie est fonctionnelle, il convient de vérifier après le test de la bougie la présence d'une coupure, d'un contact intermittent ou d'un court-circuit. C’est seulement lorsque toute la tension est appliquée à la bougie, qu’il peut être garanti qu’elle fonctionne également.

Le testeur de bougies de préchauffage BERU est présent dans chaque atelier.

Notre conseil : Testez les bougies de préchauffage tous les 75 000 à 100 000 km avec le testeur rapide de bougies de préchauffage. En cas de défaut ou de fonctionnement limité, vous devez remplacer l’ensemble de la bougie de préchauffage.

Lorsque la bougie de préchauffage à tige est intacte, la consommation de courant est située entre 15 et 8 ampères au bout de 20 secondes.

Le moteur diesel redémarre alors de manière rapide et fiable Problème

Origine

Solution de BERU

Démarrage avec émission d’une fumée épaisse / Emission de fumée

Bougie de préchauffage avec un seul filament à très basse température

Utiliser une bougie de préchauffage BERU à 2 filaments (le filament de chauffage et de régulation permet d’atteindre une température plus élevée en un temps de préchauffage réduit)

Cognements dans la phase de démarrage

Bougie de préchauffage sans effet d’abaissement et sans réserve de chaleur

Installer une bougie de préchauffage BERU apte au post-chauffage pour une alimentation en chaleur optimale et plus rapide

Démarrage long qui épuise la batterie

La bougie de préchauffage arrive lentement à température, temps de préchauffage trop long

Le moteur démarre difficilement et irrégulièrement

Bougie de préchauffage avec température finale trop faible

Le moteur démarre après plusieurs essais de démarrage seulement

Bougie de préchauffage défectueuse

Le moteur démarre de manière très bruyante seulement

Les valeurs électriques de la bougie de préchauffage ne sont pas correctement interprétées

Le bâton incandescent est fondu ou grillé

L’épaisseur de paroi du thermoplongeur est trop faible (ce qui est souvent le cas pour les bougies de préchauffage bon marché)

Le bâton incandescent est fondu

L’injecteur est défectueux

Installer une bougie de préchauffage GN BERU parfaitement adaptée au moteur et au système de préchauffage à 3 phases (préchauffage–démarrage–post-chauffage)

Remplacer le porte-injecteurs par le porte-injecteurs de rechange BERU


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Conseils pour l'atelier Couples Important lors du remplacement des bougies de préchauffage : Observer les couples ! Filetage des bougies Couple de de préchauffage rupture 8 mm 9 mm 10 mm 12 mm

20 Nm 22 Nm 35 Nm 45 Nm

COUPLE DE RUPTURE Le couple de rupture doit être observé lors du démontage des bougies de préchauffage. QUE FAUT-IL FAIRE LORSQUE LE COUPLE DE RUPTURE EST ATTEINT ? Arrêter de serrer car ceci pourrait casser la bougie de préchauffage, le cas échéant. Suivre la procédure en 3 étapes – Préchauffer / Décaper / Aléser : Pulvériser l’huile synthétique.

1. Préchauffer : Chauffer le moteur ou alimenter en courant les bougies de préchauffage intactes avec un câble séparé pendant 4 à 5 minutes, afin de préchauffer et de laisser brûler librement la bougie de préchauffage. 2. Décaper : Appliquer le produit anti-rouille ou l’huile multifonction sur l’insert fileté de la bougie de préchauffage et laisser agir pendant environ 5 min. 3. Aléser : Puis, effectuer un autre essai de desserrage et retirer avec précaution la bougie de préchauffage de la culasse à l’aide d’un outil approprié. (ne pas dépasser le couple de desserrage maximal, cf. tableau ci-dessus. Arrêter avant d’atteindre le couple de rupture, faire un autre essai en passant par le préchauffage si nécessaire.) Après avoir dévissé les anciennes bougies de préchauffage, le filetage, le siège d’étanchéité conique et le canal de la bougie de préchauffage dans la culasse doivent être nettoyés avec un outil approprié. (voir ci-après). Filetage des bougies Couple de de préchauffage serrage M8 M9 M 10 M 12

Filetage de l’écrou de raccord M4 M5

10 Nm 12 Nm 12–18 Nm 22–25 Nm

Couple de serrage 2 Nm 3 Nm

COUPLE DE SERRAGE Lors du serrage des bougies de préchauffage neuves, le couple prescrit par le constructeur automobile doit être observé. Remarques : Pour les bougies de préchauffage avec raccord fileté, le couple de serrage de l’écrou de raccord doit être observé. L’alésage de la culasse présente souvent des résidus de combustion ou des particules de saletés, notamment après la cuisson (carbonisation) entre la bougie de préchauffage et la culasse. Pour les culasses avec un filetage de 10 mm, ces produits de carbonisation peuvent être éliminés de manière simple et sûre à l’aide de l’alésoir BERU (réf. 0 890 100 003).

Ces résidus de combustion peuvent être éliminés à l’aide de l’alésoir BERU.

Effectuer le démontage et le montage des bougies de préchauffage avec une clé dynamométrique.

Alésoirs BERU : pour un filetage rapide et sûr de la culasse

L’alésoir BERU élimine les produits de carbonisation qui peuvent apparaître après la « cuisson » entre la bougie de préchauffage et la culasse.

FONCTIONNEMENT : ■ Prénettoyer l’alésage des bougies de préchauffage avec un chiffon. ■ Enduire les alésoirs BERU de graisse au niveau de la zone de coupe et les visser dans la culasse : Les résidus de combustion restent collés à la graisse et sont éliminés lors du desserrage de l’outil. ■ La bougie de préchauffage neuve peut ainsi être montée sans problème (observer le couple de serrage !). ■ Avant le montage des bougies de préchauffage, les enduire de graisse GK au niveau de l’arbre et du filetage.


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Printed in Germany · 5.07.07 · Bestell-Nr. 5 100 006 001

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BERU AG Mörikestraße 155 71636 Ludwigsburg Tel: +49-7141-132-366 Fax: +49-7141-132-760 E-Mail: info@beru.de www.beru.com

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