Comprendre le circuit de démarrage

Constitué de peu d’éléments, le circuit qui permet de démarrer le moteur n’en est pas moins assez complexe. Maël Derrien, formateur à l’Institut nautique de Bretagne, nous dévoile tous ses secrets.

Le circuit de démarrage permet à un moteur thermique de prendre ses premiers tours pour enclencher les différents cycles de fonctionnement, soit l’admission, la compression, la combustion/détente et l’échappement (voir MB n° 368), et ce grâce à un petit moteur électrique appelé démarreur. Lors de cette phase de démarrage, le régime de rotation est de 250 à 300 tr/mn. Dans le circuit de démarrage, on distingue la « partie puissance », constituée de la batterie moteur ainsi que du démarreur, et la « partie commande » qui comprend le contacteur de démarrage à clef, la sécurité point mort, différents fusibles et un relais de démarrage pilotant le solénoïde du démarreur. Le solénoïde est un gros électroaimant qui enclenche mécaniquement la pignonnerie du démarreur sur la couronne dentée du volant moteur. Il existe différents types de démarreur, avec ou sans solénoïde. Nous nous intéresserons ici aux modèles avec solénoïde à inducteur à aimants permanents qui équipent les moteurs de grosses et moyennes puissances.

La partie puissance

C’est au travers des éléments de la « partie puissance » du circuit que circule l’ampérage le plus important (la partie puissance est reconnaissable à ses câbles de grosse section). Elle est constituée d’une batterie (5) dont le pôle positif est relié à la borne d’alimentation de puissance du démarreur (17). Le démarreur (7) comme la batterie doivent être électriquement reliés à la masse. À bord des bateaux, il est vivement recommandé de positionner un coupe-batterie entre la batterie (5) et le démarreur (7) afin d’éviter toute fuite électrique vers le moteur, et ce pour deux raisons : maintenir la charge de la batterie, mais aussi éviter les phénomènes d’électrolyse (corrosion) des parties immergées du moteur (embase et hélice). Le moteur étant relié à la borne positive ainsi qu’à la masse de la batterie, il peut en effet y avoir une circulation de courant à travers l’eau de mer. Il y a, dans tous les cas, un phénomène d’électrolyse « naturel », puisque des pièces métalliques de potentiel différent (fonte d’aluminium et acier inoxydable par exemple) sont immergées dans le même « bain électrolytique ». C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il est nécessaire de protéger les métaux les plus « fragiles », situés en bas de l’échelle galvanique, avec des anodes sacrificielles. Mais la circulation d’un courant électrique à cause d’une fuite amplifie largement le phénomène électrolytique, d’où l’importance d’avoir un coupe-batterie (la protection contre les corrosions est un vaste sujet que nous traiterons dans un prochain article).

La partie commande

On nomme « partie commande » les différents organes impliqués dans le pilotage du démarreur (7). Entre le contacteur de démarrage à clef (1) – ou un quelconque interrupteur –, et le solénoïde du démarreur (9), se trouvent plusieurs éléments de sécurité

– la ou les sécurités point mort (2 et 3) et les fusibles – (4), ainsi que le relais de démarrage (6). Les grandes lignes de l’articulation entre la partie puissance et la partie commande étant décrites, nous allons nous intéresser plus précisément au fonctionnement de celles-ci.

Alimentation du contact à clef et excitation du relais

Le contacteur de démarrage à clef (1), alimenté par la batterie (5), est une sorte d’interrupteur multiposition : la première position de la clef permet par exemple d’alimenter le tableau de bord et différents accessoires du moteur (pompe à essence, boîtier électronique,

actuateurs, etc.). Ici, la seconde position envoie un courant qui sort du contacteur à clef afin d’alimenter en aval la partie commande du relais de démarrage (6). Entre ce dernier et le contacteur sont positionnés un ou des interrupteurs, appelés « sécurités de point mort » (2 et 3) qui empêchent le démarrage en prise. Si la manette des gaz n’est pas au point mort, les interrupteurs restent ouverts. Le courant ne circule pas et ne peut donc pas exciter le relais de démarrage. Ils se ferment mécaniquement et simultanément lorsque la manette des gaz est au point mort : un doigt, situé à l’intérieur de la manette des gaz (commande à distance) ferme le premier interrupteur (2) en appuyant dessus. Le second (3) est placé à l’intérieur du moteur, au niveau de la tringlerie d’inversion de marche. Il est relié à la manette des gaz par un câble de type « morse » : lorsque la poignée est au point mort, le câble, via un système de tringlerie, entraîne la fermeture de l’interrupteur. Il s’agit d’une double sécurité au cas où le câble morse serait mal réglé et qu’il ferme l’interrupteur alors que le moteur est embrayé. Un interrupteur supplémentaire, monté en série et intégré à la manette évite alors le démarrage. S’il n’y a pas d’interrupteur dans la commande à distance, il est d’autant plus important de contrôler à la fois le réglage du point mort de la poignée et celui du moteur. La clef est donc insérée dans le contact et tournée jusqu’à la deuxième position : le courant parvient jusqu’à la partie commande du relais de démarrage (6) constituée d’une bobine qui crée un champ magnétique lorsqu’elle est excitée. Le champ magnétique attire l’interrupteur qui se ferme, ce qui permet au courant de circuler dans la partie puissance du relais et d’alimenter le solénoïde du démarreur (9).

L’alimentation du solénoïde

Le solénoïde de démarreur (9) est constitué d’un noyau (16) sur lequel est placée une coupelle de contact (18), d’une bobine d’appel (13), d’une bobine de maintien (14) et de deux bornes de puissance (17). Le fonctionnement du solénoïde est très simple. Un premier

bobinage, appelé « bobine d’appel » (13), crée un champ magnétique qui attire le noyau (16). En se déplaçant (ici vers la droite), ce dernier appuie sur la coupelle (18) qui entre en contact avec les bornes (17). Ce contact déclenche la circulation d’un courant de fort ampérage (partie puissance) jusqu’au moteur électrique (8) du démarreur (7) qui sert de mise à la masse. Le contact entre la coupelle et les bornes agit comme un interrupteur qui se ferme, permettant l’alimentation du moteur de démarreur (8). Le courant positif venant de la batterie circule sur toute la ligne batterie (5), solénoïde (9) et moteur de démarreur (8), ce qui annule la mise à la masse de la bobine d’appel (13) et donc le champ magnétique, car le courant ne circule plus (absence de différence de potentiel). Depuis l’alimentation du solénoïde, le courant emprunte un autre chemin à travers un second bobinage, appelé « bobine de maintien » (14), qui génère un champ magnétique dont le rôle est de garder la coupelle plaquée contre les bornes tant que la clef de contact est en position démarrage. Le déplacement du noyau entraîne également (ici vers la gauche) l’ensemble roue libre (12) et pignon d’entraînement (11) grâce à une fourchette d’enclenchement (10) constituée notamment d’un pivot central. Ce mouvement enclenche le pignon dans la couronne dentelée d’entraînement du volant moteur (19). La rotation du volant permet au moteur de prendre ses premiers tours pour pouvoir démarrer.

L’alimentation du moteur

Après avoir détaillé le fonctionnement du solénoïde (9), il faut se pencher sur celui du moteur électrique de démarreur (8). Comme tout moteur électrique, il comprend un inducteur (23) et un induit (24). L’inducteur est constitué d’aimants permanents Nord et Sud en ferrite (22), collés à l’intérieur d’une

carcasse (15), qui créent un champ magnétique « naturel ». L’induit est composé de plusieurs bobinages reliés entre eux par un collecteur qui s’apparente à des pistes sur lesquelles les charbons positifs et négatifs frottent. Chaque piste est reliée à un enroulement d’induit (spire) qui fait la boucle entre un charbon positif (21), qui reçoit le courant depuis le solénoïde (9), et un charbon négatif (20), qui en permet la circulation et le retour à la batterie (5). Lorsqu’un charbon positif (21) passe sur une piste reliée à un enroulement, un champ magnétique Sud est induit autour de ce dernier et s’oppose à celui créé par l’aimant permanent Sud fixé sur la carcasse (15) de l’inducteur (23). Les deux champs magnétiques étant de la même polarité, ils se repoussent (de la même façon que des aimants de polarité identique). En résulte un couple de force qui crée une rotation de l’induit entraînant l’alimentation de la piste suivante. Le même charbon positif passe sur une piste reliée à l’enroulement suivant. Le champ magnétique Nord induit s’oppose à celui créé par l’aimant permanent Nord et permet une nouvelle rotation, et ainsi de suite. La rotation de l’induit entraîne celle de la roue libre (12), sorte d’embrayage par galets. Si le pignon reste accidentellement enclenché dans la couronne d’entraînement du volant (19), une fois que le moteur a démarré, la vitesse de rotation trop élevée par rapport à celle du démarreur provoque la centrifugation de ce dernier. Pour éviter la casse, la roue libre débraye l’induit (24) du pignon d’entraînement (11). Le démarreur est ainsi sain et sauf ! ■