Électronique automobile

EQUIPEMENT ELECTRIQUE

" Equipement électrique moteur" concerne le fonctionnement électrique qui permet le démarrage du moteur et son fonctionnement. Il regroupe la batterie qui fournit l'électricité à tous les consommateurs, circuit de démarrage qui entraîne le moteur, le circuit d'allumage qui provoque l'explosion air/carburant aspiré dans les cylindres ainsi que le reste de l'équipement électrique.

 Batterie

     Circuit d'allumage                 bobine d'allumage

 Distributeur  

 Faisceau haute tension

Equipement                                                    bougie

Electrique  

Moteur             Circuit de Démarrage            Démarreur

                         Circuit de charge                  Alternateur

                                                                      régulateur de tension

• Batterie: c'est un élément électro - chimique conçue pour assurer l'alimentation du circuit de démarrage et circuit d'allumage en électricité. La batterie transforme l'électricité sous forme d'énergie  chimique et la libère aux consommateurs électriques ou dispositifs. Durant ce processus la batterie perd son énergie chimique, une quantité importante d'électricité fournie à la batterie par l'alternateur, est stockée sous forme d'énergie chimique. Le cycle de charge et décharge de la batterie se répète  en permanence. La batterie contient un électrolyte constitué d'acide sulfurique dilué, des électrodes positives et des électrodes négatives sous forme de plaquettes en Plomb, reliées entre elles par des barrettes, elles sont disposées en alternance et séparées pas des éléments séparateurs et des feuilles en fibre de verre. L'ensemble de plaquettes, séparateurs et feuilles constitue l'élément de batterie. La force électromotrice développée par un élément est d'environ 2.1 V. Les batteries des véhicules particuliers comportent six éléments branchés en série, leur force électromotrice est d'environ 12 V.

Le progrès de la technologie Automobile a conduit aux batteries sans entretien, ce type de batterie ne nécessite aucune vérification du niveau de l'électrolyte pendant toute sa vie. Elle n'est pas équipée d'orifices de mise à niveau, étant remplie et scellée à l'usine.

La technologie actuelle plomb – calcium (ou encore plomb – calcium – argent)  améliore de 30% les performances globales, a l'avantage de réduire sensiblement la consommation d'eau.

Un véhicule fonctionne à partir de 12 v  fournie par la batterie. Mais  aujourd'hui, les véhicules consomment davantage d'énergie pour leur électronique embarquée que pour le démarrage, aux systèmes ABS, ESP, GPS et autres ordinateurs de bord, d'où l'arrivée sur le marché des batteries à forte capacité.

Une autre solution est employée aujourd'hui, les batteries 12v fonctionnent  en duo, une batterie pour le démarrage et une autre de servitude pour les équipements du bord. Cette solution est intéressante dans la mesure où elle permet au véhicule de démarrer même s'il a consommé beaucoup d'énergie.  

Circuit d'allumage:

Un moteur à combustion interne développe sa puissance grâce à la combustion du mélange air/carburant. Dans un moteur essence, des étincelles électriques sont nécessaires pour provoquer la mise à feu du mélange après compression dans les cylindres. La combustion est amorcée pour l'apparition des étincelles haute tension aux bougies, il est nécessaire d'amener aux bougies la haute tension. Ce rôle est rempli par le circuit d'allumage sur une automobile. La tension de la batterie étant alors portée à 10 KV ou plus grâce à une bobine d'allumage  qui distribue ce courant haute tension aux bougies par l'intermédiaire du distributeur et du faisceau haute tension.

Le circuit d'allumage se compose :

• une batterie      -  une bobine    - un distributeur
• un faisceau haut tension - des bougies

Les différents types de circuit:

• circuit d'allumage classique
• circuit d'allumage transistorisé
• circuit d'allumage électronique intégral

* circuit d'allumage classique: fonctions de ses composants:

• batterie : elle alimente la bobine d'allumage en courant basse tension       (généralement 12V)

• Bobine d'allumage : convertit la tension basse tension de la batterie en haute tension pour provoquer l'allumage. Composée d'un enroulement primaire et un enroulement secondaire bobinés autour d'un noyau à fer doux
• distributeur: (allumeur)  par ses fonctions se divise en 4 éléments

• Rupteur : interrompt le passage du courant primaire dans la bobine afin de provoquer l'apparition d'un courant haute tension dans l'enroulement secondaire, il se compose des contacts, d'un axe comportant des cames et d'un condensateur qui permet la coupure franche du courant primaire.
• Distributeur : distribue la haute tension provoquée dans le circuit secondaire et l'envoie aux bougies de chaque cylindre dans l'ordre d'allumage. L'ensemble se compose du couvercle du distributeur et du rotor.
• Correcteur d'avance centrifuge: cet ensemble provoque l'avance du point d'allumage à mesure que le régime du moteur augmente. Il se compose de masselottes et de ressorts.
• Correcteur à dépression : cet ensemble retarde ou avance le point d'allumage en fonction de la charge du moteur.

• Bougies d'allumage: le courant haute tension fournié par le distributeur provoque l'étincelle à haute température entre l'électrode centrale et l'électrode de masse de la bougie en fin de  compression. Ainsi la bougie est soumise à des hautes températures et des pressions élevées. Pour fonctionner dans telles conditions la bougie doit assurer une bonne résistance à la haute tension qui peut atteindre 10 à 30 KV.

     La bougie se compose d'une enveloppe isolante, d'un isolant en céramique, d'une    

     Electrode centrale, d'une électrode de masse.

• La valeur thermique d'une bougie correspond à l'importance des calories évacuées par la bougie d'allumage. Une bougie qui évacue une quantité importante de calories est appelée bougie froide tandis que la bougie qui évacue une quantité moindre de calories est appelée une bougie chaude. La plage idéale de fonctionnement d'une bougie correspond à une température d'électrode centrale comprise entre 450 et 950°C.
• Température d'auto- nettoyage: si la température de l'électrode centrale est inférieure à 450 °C, la calamine provoquée par la combustion incomplète se dépose sur la surface de l'isolant en porcelaine, résultat diminution des capacités de l'isolant  et des ratés à l'allumage. Une température de 450 °C est nécessaire pour assurer la combustion complète des dépôts.
• Température pré-allumage: si la température de l'électrode centrale est supérieure à 950°C, l'électrode dégage des calories qui provoquent un allumage sans étincelles.

* l'allumage transistorisé:

• Avec rupteur: l'allumage comporte un dispositif à base de transistors permettant le passage  ou la rupture d'un courant de forte intensité sans que celui-ci ne circule dans le rupteur

• Sans rupteur: l'allumage électronique à allumeur électromagnétique, comporte un boîtier électronique ou module dont le dispositif de commande produit des impulsions sous la forme d'un courant induit de courte durée

* L'allumage électronique intégral (AEI) : l'allumage électronique intégral ne comporte aucune pièce en mouvement. Un certain nombre de capteurs émettent des signaux électriques reçus par un calculateur électronique. Après traitement des informations, celui-ci transmet au bobinage primaire de la bobine des variations de courant permettant la production de l'impulsion à haute tension nécessaire à la production de l'arc électrique à la bougie.

Circuit de charge

La batterie a pour fonction d'assurer une fourniture suffisante en courant électrique à tous les consommateurs électriques qui équipent un véhicule. Cependant, la batterie n'a qu'une capacité limitée et elle ne peut fournir de manière permanente toute la puissance nécessaire au fonctionnement d'un véhicule automobile.

Il est nécessaire de maintenir en permanence la batterie à pleine charge de manière qu'elle puisse fournir le courant électrique suffisant au moment voulu, à tous les consommateurs électriques. C'est la raison pour laquelle un circuit de charge est destiné à produire de l'électricité et à maintenir la batterie chargée. La plupart des véhicules sont équipés d'un alternateur qui produit un courant alternatif redressé en courant continu. Car le fonctionnement d'un  véhicule automobile exige un courant continu.

Alternateur: a pour rôle de transformer l'énergie mécanique qui lui est transmise par le moteur en électricité. Cette énergie mécanique est transmise à l'alternateur au moyen d'une poulie, laquelle entraîne un rotor qui provoque la formation du courant alternatif dans le stator. Ce courant alternatif est redressé en courant continu par des diodes.

Les principaux composants de l'alternateur sont:

• Le rotor qui assure la formation de l'électromagnétisme
• Le stator qui produit le courant électrique alternatif
• Les diodes qui redressent le courant
• Les frotteurs qui assurent l'alimentation du courant au rotor afin de produire le flux magnétique
• Les roulements qui garantissent la rotation du rotor
• Le ventilateur chargé de refroidir le rotor, le stator et les diodes
• Un flasque qui assemble tous les composants de l'alternateur.

Rotor : il est composé de masses polaires, d'un enroulement d'excitation, de bagues collectrices et d'un axe. Les enroulements d'excitation sont bobinés dans le même sens de rotation et chaque enroulement est relié à une bague collectrice, les deux masses polaires sont montées à chaque extrémité des enroulements de manière à enfermer les enroulements d'excitation. Le flux magnétique est produit par passage du courant dans les enroulements, et une masse polaire devient alors la masse N et l'autre la masse S.

Stator :

Il se compose d'un noyau et d'enroulements, il est maintenu par le flasque avant et arrière. Le noyau de stator se compose d'un empilage de fines lames d'acier, des découpes intérieures reçoivent les trois enroulements indépendants du stator. Le noyau de stator constitue un passage qui permet au flux magnétique de traverser l'enroulement de stator à partir des masses polaires.  

Diodes : trois diodes positives et trois diodes négatives sont logées sur leurs portes diodes, le courant produit par l'alternateur est fourni par les portes diodes positives qui est isolé du flasque. En assurant le redressement du courant les diodes chauffent, les portes diodes jouent le rôle d'un radiateur qui élimine les calories et évite des surcharges des diodes

Régulateur: il contrôle le débit de l'alternateur afin d'éviter de montées de tension et la surcharge de la batterie. Il existe deux types de régulateurs, des régulateurs à contacts et des régulateurs sans contacts ou régulateurs intégrés comportant des circuits intégrés.