Bobines d’allumage : fonctionnement, symptômes et pannes
Les bobines d’allumage sont indispensables au fonctionnement d’un moteur essence. Leur rôle consiste à transformer la faible tension fournie par le réseau électrique de la voiture en une tension suffisamment élevée pour provoquer une étincelle entre les électrodes des bougies. Le principe fondamental a peu changé depuis les débuts de l’allumage électrique, mais la manière de distribuer cette haute tension a considérablement évolué. D’une bobine unique associée à un distributeur mécanique, l’automobile est progressivement passée à des bobines commandées individuellement par l’électronique. Une évolution qui améliore la précision de l’allumage, mais multiplie aussi le nombre de composants susceptibles de tomber en panne.
Crédit photo: Illustration principe d’une bobine d’allumage moderne
Comment fonctionnent les bobines d’allumage ?
Les bobines d’allumage transforment la basse tension du réseau électrique en une haute tension capable de produire l’étincelle nécessaire à l’inflammation du mélange air-carburant. Une batterie automobile fournit généralement une tension nominale d’environ 12 V, très insuffisante pour créer directement une étincelle entre les électrodes d’une bougie. La bobine utilise donc le phénomène d’induction électromagnétique.
Elle comporte principalement deux enroulements, appelés primaire et secondaire, comportant un nombre de spires très différent. Lorsque le courant circulant dans l’enroulement primaire est interrompu brutalement, la variation du champ magnétique provoque l’apparition d’une tension très élevée dans l’enroulement secondaire.
Cette tension peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de volts. Elle est envoyée vers la bougie, où elle permet à l’électricité de franchir l’espace séparant les deux électrodes. L’étincelle ainsi créée enflamme le mélange d’air et de carburant comprimé dans le cylindre.
La bobine constitue donc une sorte de transformateur spécialisé capable de produire, pendant un temps extrêmement court, la haute tension dont le moteur a besoin.
Crédit photo: Wikipedia Système d’allumage ancien avec une bobine commune aux quatre bougies
De la bobine unique aux bobines individuelles : comment l’allumage a évolué
Les anciens systèmes d’allumage utilisaient généralement une bobine commune dont la haute tension était distribuée successivement aux bougies, tandis que les moteurs modernes disposent souvent d’une bobine par cylindre.
Pendant des décennies, le montage classique reposait sur une seule bobine. Celle-ci envoyait sa haute tension vers le distributeur, également appelé allumeur, qui devait la diriger au bon moment vers chacun des cylindres.
À l’intérieur du distributeur, un doigt rotatif passait successivement devant différents contacts reliés aux bougies par des câbles haute tension. La bobine produisait donc l’énergie nécessaire à toutes les étincelles, tandis que l’allumeur déterminait vers quelle bougie cette énergie devait être envoyée.
Certaines architectures plus complexes utilisaient plusieurs bobines ou plusieurs circuits d’allumage. On pouvait notamment rencontrer deux ensembles sur certains moteurs comportant de nombreux cylindres, dont des V12. Ce n’était cependant pas une règle universelle.
L’électronique a progressivement fait disparaître le distributeur mécanique. Des blocs regroupant plusieurs bobines sont d’abord apparus, parfois avec une bobine alimentant deux bougies. Puis les bobines crayons individuelles, directement installées sur les bougies, se sont largement généralisées. Le long trajet de la haute tension entre bobine, distributeur et bougie a ainsi pratiquement disparu.
Crédit photo: Illustration de l’évolution des bobines d’allumage
Comment le calculateur commande-t-il les bobines d’allumage modernes ?
Sur un moteur moderne, le calculateur moteur sait précisément quand chaque cylindre doit recevoir son étincelle. Il utilise pour cela les informations provenant notamment des capteurs de position du vilebrequin et de l’arbre à cames, mais également différentes données concernant le fonctionnement du moteur. Le moment où apparaît l’étincelle peut ainsi être adapté au régime, à la charge et aux conditions de fonctionnement.
L’ancienne avance à l’allumage n’a donc pas disparu. Sur les voitures anciennes, elle pouvait être réglée mécaniquement et notamment en modifiant la position de l’allumeur. Aujourd’hui, son contrôle est essentiellement électronique et peut évoluer continuellement pendant que le moteur fonctionne.
La bobine d’allumage individuelle offre également un avantage important : chaque cylindre peut être commandé séparément. Plus besoin de doigt d’allumeur, de tête de distributeur ou de longs câbles transportant plusieurs dizaines de milliers de volts.
Cette simplification mécanique ne signifie toutefois pas disparition des pannes. Les bobines travaillent dans un environnement particulièrement difficile, souvent directement sur un moteur très chaud.
Quels sont les symptômes d’une bobine d’allumage défectueuse ?
Une bobine incapable de fournir correctement la haute tension provoque généralement un défaut d’allumage sur le ou les cylindres concernés. Plusieurs symptômes peuvent alors apparaître :
- ratés d’allumage ;
- fonctionnement irrégulier du moteur ;
- perte de puissance ;
- difficultés de démarrage ;
- augmentation de la consommation ;
- allumage du voyant moteur ;
- à-coups pendant les accélérations.
Avec une bobine individuelle complètement défaillante, un moteur quatre cylindres peut par exemple se retrouver à fonctionner temporairement sur trois cylindres. Les vibrations deviennent alors particulièrement perceptibles.
Il faut cependant éviter un diagnostic trop rapide. Un raté d’allumage sur un cylindre ne signifie pas automatiquement que sa bobine est défectueuse. Une bougie usée, un injecteur défaillant, un problème électrique ou même une perte de compression peuvent provoquer des symptômes comparables.
Continuer longtemps à rouler avec des ratés importants est également déconseillé : du carburant non brûlé peut atteindre l’échappement et notamment endommager le catalyseur.
Crédit photo: Illustration raccordement bobine moderne
Pourquoi les bobines d’allumage tombent-elles en panne ?
La chaleur constitue l’un de leurs principaux ennemis. Sur les moteurs équipés de bobines crayons, celles-ci sont installées directement sur la culasse et subissent continuellement des cycles importants de température. Avec le temps, leurs matériaux isolants peuvent se dégrader.
Vibrations, humidité, mauvais contacts électriques ou détérioration des connecteurs peuvent également provoquer ou favoriser une défaillance.
L’état des bougies mérite une attention particulière. Une bougie très usée ou présentant un écartement excessif entre ses électrodes peut nécessiter une tension plus importante pour produire l’étincelle. La bobine doit alors travailler dans des conditions plus exigeantes, susceptibles d’accélérer son vieillissement.
Le diagnostic électronique permet souvent d’identifier le cylindre concerné par des ratés, mais pas nécessairement leur origine exacte. Lorsque les bobines sont identiques et facilement accessibles, permuter celle du cylindre suspect avec celle d’un autre cylindre peut aider au diagnostic : si le défaut se déplace avec elle, la responsabilité de la bobine devient beaucoup plus probable.
Crédit photo: Illustration bobines allumage neuves et leurs bougies
Faut-il remplacer une seule bobine d’allumage ou toutes les bobines ?
Contrairement à certaines pièces d’usure, les bobines d’allumage ne doivent pas obligatoirement être remplacées toutes ensemble. Si une seule est défectueuse et que les autres fonctionnent correctement, son remplacement individuel peut parfaitement suffire.
La décision dépend néanmoins de l’âge du véhicule, de son kilométrage, du prix des pièces et surtout de leur accessibilité. Sur certains moteurs, remplacer préventivement plusieurs bobines anciennes peut être pertinent si leur démontage exige beaucoup de main-d’œuvre. Sur d’autres, où chaque bobine est accessible en quelques minutes, cette précaution présente beaucoup moins d’intérêt.
Surtout, remplacer une bobine sans examiner la bougie correspondante serait une mauvaise méthode. Si cette dernière est très usée ou défectueuse, la nouvelle bobine risque de travailler immédiatement dans de mauvaises conditions.
La panne doit donc être considérée comme celle d’un système d’allumage complet, plutôt que comme celle d’une pièce isolée.
Conclusion
Les bobines d’allumage remplissent toujours la même mission fondamentale : produire la haute tension nécessaire à l’étincelle des bougies. En revanche, leur environnement a profondément changé. La bobine unique, l’allumeur et les câbles haute tension ont progressivement cédé la place aux bobines individuelles commandées électroniquement. Le système est devenu plus précis et comporte moins d’éléments mécaniques, mais une bobine reste soumise à la chaleur, aux vibrations et au vieillissement. Lorsqu’un moteur commence à présenter des ratés, elle constitue donc une piste sérieuse, mais jamais un diagnostic à elle seule.
Nota Bene :
Les moteurs Diesel n’utilisent pas de bobines d’allumage ni de bougies d’allumage : le carburant s’enflamme grâce à la température obtenue par la forte compression de l’air. Leurs bougies de préchauffage remplissent une fonction différente et ne doivent pas être confondues avec les bougies d’un moteur essence.
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