• Bougies adaptables pour moteurs Cox, AP Engine et Norvel

    Publication : 20.04.2020, dernière MAJ : 25.04.2020

    Les amateurs de moteurs thermiques sont souvent confrontés à la difficulté d’approvisionnement des pièces, ainsi que des consommables, notamment les bougies quand il s’agit des moteurs type Cox et autres Norvel. Les adaptateurs pour bougies standards, comme celui-ci, pourraient être un palliatif intéressant, mais les résultats sont parfois décevants. Comme souvent, cela tient à peu de choses et, comme souvent aussi, bien comprendre le problème va permettre de trouver une solution adaptée.

    L’enjeu consiste à avoir à la fois le bon grade thermique de bougie et le bon taux de compression (versus le % de nitrométhane du carburant), pour que l'avance à l'allumage soit correcte (à lire ces deux synthèses sur les bougies ici et ici) :
    - Le grade thermique, aussi appelé "température de bougie" : une bougie "froide" réduit l'avance à l'allumage, une bougie "chaude" l'augmente. Ce grade est défini en premier lieu par la taille du filament : moins il a de matière (faible nombre de spire et/ou section plus fine), moins il conserve la chaleur et plus la bougie est froide, et inversement.
    - Le taux de compression, aussi appelé "rapport volumétrique" (ratio entre le volume total de la chambre de combustion et le volume résiduel au point mort haut) : un faible taux de compression réduit l'avance, un taux élevé l'augmente. Le taux de compression est déterminé par la forme de la chambre de combustion, l’épaisseur du joint de culasse et, c’est là où tout se joue (et c’est ce qui est trop souvent oublié), la bougie. Peut-être ne l’avez-vous pas remarqué, mais certaines bougies présentent un alésage (là où est logé le filament) de section et de profondeur variables. Cette variabilité de volume est parfaitement  négligeable sur un moteur classique, sur lequel seul le grade thermique influe, mais par contre affecte significativement le taux de compression d'un moteur de petite cylindrée.

    Malheureusement, le second effet va en sens inverse du premier : plus le logement de filament est grand et moins le filament échange de chaleur avec les parois (effet radiatif), donc contribue à rendre la bougie plus "chaude" (donc augmente l'avance à l'allumage) mais plus le taux de compression est réduit (donc diminue l'avance). Autrement dit, sur un petit moteur de type Cox utilisé avec une bougie conventionnelle, le choix d'un grade thermique adapté (bougie "très chaude" pour ces moteurs) ne garantit pas pour autant un fonctionnement correct, il faut aussi s'assurer que le taux de compression n'est pas dégradé.

    Exemples de bougies de différents grades thermiques (source : nitropassion) :


    O.S. type F (chaude)               Enya #5 (froide)      

    L'importance [sur un petit moteur] du logement de filament sur le volume de la chambre de combustion est flagrant sur cette coupe de Cox Tee Dee 051 (source : MH-AeroTools) :

    Deux autres détails sensibles, quand on cherche des mm3 de compression, sont le jeu de filetage de la bougie et le petit espace entre la rondelle d’étanchéité et la bougie. C’est d’ailleurs pour éviter ces volumes morts que les bougies "turbo", à étanchéité par cône au plus près du filament, se sont généralisées sur les moteurs de voiture RC.

     

    Le problème étant cerné, la solution devient évidente : soit on utilise une bougie "turbo" (comme ici), mais son tarif est dissuasif et l'usinage de la culasse n'est pas simple, soit il suffit d’utiliser une pâte d’étanchéité avec une bougie classique. Plusieurs produits très courants conviennent : pâte à joint de plomberie, résine oléoétanche, etc., et, à tester, huile de lin (utilisée il y a quelques décennies en mécanique comme frein-filet). La tenue thermique importe peu car le produit reste « coincé » dans les espaces qu’il comble, même s’il se ramolli avec la chaleur. En ayant sous la main, j’ai utilisé de la colle Loctite 577 avec son activateur.

    Maintenant la bougie : après pas mal d’expérimentations plus ou moins concluantes, c’est la HSP N3 pour auto RC 1/10ème  (bougie chaude), vendue à un tarif modique (autour de 3€) sur eBay ou AliExpress, qui a donné toute satisfaction. Cette bougie convient aussi très bien aux moteurs de petites cylindrées, type G-Mark 061, Thunder Tiger 074 et tous les classiques .10 OS, Magnum, etc. D’autres bougies chaudes similaires, comme l'OS A3, pourront aussi convenir.

    Plutôt qu'acheter un adaptateur tout fait, j'ai choisi de réutiliser des bougies grillées pour les transformer en adaptateur de bougies standards :
    - Au tour ou à la perceuse à colonne, la bougie est percée (pour ôter son centre et faire l'avant-trou) puis est taraudée au taraud machine 1/4-32UNF, sur toute sa longueur. Pour faciliter la prise de pièce, les bougies-culasses Cox ont été montées sur un vieux cylindre pris en mandrin trois mors.
    - Ne disposant pas de fraise à lamer, j’ai réalisé le siège de bougie des bougies-culasses Cox avec un simple foret dont l'empreinte conique sert de butée à la tête de bougie (donc sans son joint cuivre), assurant ainsi l’étanchéité. Cet usinage est ajusté en profondeur pour que le fond de bougie affleure à la chambre de combustion.
    - Les inserts sont quand à eux recoupés à la longueur adéquate, là aussi de manière à ce que le fond de bougie affleure à la chambre de combustion.

    A toutes fins utiles : si d’aventure vous souhaitez réaliser une culasse maison, le filetage Cox est du 17/32-40.

    Voici les différentes bougies testées, trois d'origine et trois autres modifiées suivant la technique détaillée ci-avant, avec à gauche des bougies-inserts (type Norvel / AP Engine) et à droite des bougies-culasses (Cox) :

    Le moteur retenu pour les tests est un AP 06 (équipé sur cette photo d'un volant d'inertie, permettant de mesurer en un seul essai les courbes de couple et puissance), utilisé avec un carburant maison spécial 1/2A (10% nitro, 13% huile de ricin dégommée, 10% huile Micro Motul, 1% anti-usure) :

    Et les résultats (régimes plein gaz en tr/min), avec des hélices Master Airscrew :

    Suivant le taux de compression, la différence de régime est très nette, avec deux bougies qui donnent exactement le même résultats que la bougie d'origine. La bougie-insert Nelson à filament plat, que l'on trouve aussi sous la marque Merlin, donne des performances de premier plan, mais c’est au prix d’un ralenti « rugueux » et de quelques retours violents au démarrage, montrant un taux de compression un peu trop élevé (un joint de culasse additionnel ne serait pas inutile). A l’opposé, la bougie Cox standard ne fonctionne correctement pas sur ce moteur, à cause de sa compression trop faible pour le taux de nitro utilisé. A contrario, la même bougie modifiée avec une bougie HSP fonctionne plutôt bien.

    La stabilité de fonctionnement est aussi assurée : avec le carburant utilisé et les bougies les mieux adaptées (origine, Cox 1702 et origine modifiées), ce petit AP06 fonctionne comme une montre. Il démarre très facilement à la main, à froid et à chaud, le ralenti et le plein gaz tiennent indéfiniment, tandis que les reprises à tous les régimes se font sans hésitations. On est aux antipodes d'un moteur récalcitrant, comme ces petits moteurs sont souvent décrits, ce qui permet de conclure ce papier par un rappel : les mauvais moteurs sont très rares, par contre les mauvais choix d'utilisation (carburant, bougie, hélice), d'installation (circuit carburant, ventilation) et de réglage sont légions.Pourtant, il suffit de lire les notices, il y a généralement les indications essentielles pour avoir un résultat correct : taux et qualité d'huile, taux de nitrométhane, type de bougie, hélices, etc.

    Bien évidemment, ces résultats sont parfaitement transposables aux autres moteurs utilisant ce type de bougie-culasse ou d’insert (Cox 049 (TeeDee et Bee), Norvel 061 et 074, etc.), avec l'avantage supplémentaire de pouvoir les faire tourner correctement avec un faible taux de nitrométhan, donc un coût de carburant raisonnable.

    Copyright Franck Aguerre / RC Aero Lab