calage de l'allumage

Dans un moteur à allumage commandé, la bougie doit s'enflammer avant que le piston n'atteigne le point mort haut (PMH) sur la course de compression, et non au PMH lui-même. Le calage de l'allumage décrit cette avance en degrés de vilebrequin : combien de degrés avant le PMH l'étincelle enflamme le mélange air-carburant. Un moteur à essence typique déclenche l'étincelle 10 à 40 degrés avant le PMH, selon le régime moteur, la charge et l'indice d'octane du carburant. Cette plage existe parce que la combustion prend du temps, environ 30 à 50 millisecondes entre l'étincelle et la pression maximale, et le front de flamme doit atteindre la pression maximale juste après que le piston ait dépassé le PMH sur la course de puissance pour une expansion et une puissance efficaces.

Le calage de l'allumage avance et retarde en fonction des conditions de fonctionnement. Au ralenti et à faible charge, le calage est généralement retardé (plus proche du PMH) pour réduire le cliquetis du moteur et améliorer les émissions. À mesure que le régime moteur augmente, le calage avance davantage avant le PMH car le piston se déplace plus rapidement et la combustion nécessite plus de temps d'avance pour se terminer avant que la puissance ne soit délivrée. Les moteurs modernes utilisent un contrôle électronique : les calculateurs moteur calculent le calage optimal en lisant les entrées des capteurs qui mesurent la pression du collecteur d'admission, la température de l'air, la température du liquide de refroidissement, la position du papillon et parfois la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Les systèmes d'allumage mécaniques des véhicules plus anciens utilisaient des masselottes centrifuges et des diaphragmes à dépression pour ajuster automatiquement le calage.

Le cliquetis et le pré-allumage sont les principaux modes de défaillance. Si le calage est trop avancé, le front de flamme s'enflamme et met sous pression le mélange avant que le piston n'ait fini de le comprimer. Cette augmentation rapide de la pression crée un bruit métallique audible de cognement ou de cliquetis et génère des ondes de choc qui endommagent les segments de piston, les paliers et les parois des cylindres. Inversement, si le calage est trop retardé, la combustion se termine trop tard dans la course de puissance, gaspillant du carburant et produisant des températures d'échappement élevées. Un certain cliquetis est acceptable dans les moteurs modernes car les capteurs de cliquetis le détectent et ordonnent à l'ordinateur de réduire le calage de fractions de degré.

Le terme « calage de l'allumage » vient directement de l'action physique : vous contrôlez quand l'allumage se produit par rapport à la position mécanique. Les degrés de rotation du vilebrequin servent de mesure car ils sont absolus et reproductibles à tous les régimes moteur. Un vilebrequin qui tourne de 360 degrés pour deux cycles complets définit la chronologie ; un allumage 20 degrés avant le PMH signifie que l'étincelle se produit lorsque le vilebrequin est à 20 degrés de sa position la plus haute en compression.

Le calage n'est pas réglable par l'opérateur dans les véhicules modernes à injection de carburant ; il est calculé en temps réel par le module de commande moteur. Les véhicules plus anciens à carburateur et à allumage mécanique avaient un boulon de réglage du calage sur le distributeur, et les mécaniciens utilisaient une lampe stroboscopique, un instrument qui clignote en synchronisation avec les impulsions d'étincelle, pour aligner le repère de calage sur la poulie de vilebrequin avec un repère sur le bloc moteur. Même de petits déréglages de 3 à 5 degrés affectent sensiblement la maniabilité, la consommation de carburant et les émissions.