ISO/TR 15409:2002

Road vehicles - Heat rating of spark plugs

This Technical Report describes the heat-rating methods of spark-plugs used with spark-ignition engines.

Véhicules routiers — Évaluation du degré thermique des bougies d'allumage

Le présent rapport technique décrit les méthodes d'évaluation du degré thermique des bougies d'allumage utilisées avec les moteurs à allumage commandé.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 01-May-2002
• ICS: 43.060.50 - Electrical and electronic equipment. Control systems
• Technical Committee: ISO/TC 22/SC 32 - Electrical and electronic components and general system aspects
• Drafting Committee: ISO/TC 22/SC 32/WG 1 - Ignition Equipment
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 02-May-2002
• Completion Date: 13-Dec-2025

Overview

ISO/TR 15409:2002 - Road vehicles - Heat rating of spark plugs is an informative Technical Report that documents established heat-rating methods for spark plugs used in spark‑ignition engines. Rather than prescribing a single mandatory test, the report summarizes multiple national and industry procedures (SAE, French, German, Japanese, U.K.) and explains terminology, measurement approaches and comparative techniques for assessing thermal behaviour, pre‑ignition and heat range of spark plugs.

Key topics

• Definitions and scope - Clear terms such as heat rating, heat‑rating value, heat‑rating identifier and heat range are defined to standardize communication across manufacturers and test labs.
• Heat‑rating methods - Methods covered include:
  • The SAE heat‑rating method (Annex A) and the detailed SAE 17.6 cubic‑inch spark‑plug rating engine description (Annex B / SAE J2203). The report includes relevant test conditions such as nominal speed (~2700 rpm), compression ratio (5.6:1), spark advance (30° BTDC for non‑aviation), and environmental/fuel controls.
  • Vehicle‑engine based procedures for measuring pre‑ignition and post‑ignition and/or temperature (Annex C).
  • Comparative methods that rate candidate plugs against master spark plugs measured in either vehicle engines or the SAE engine (Annex D, E, F).
• Test parameters and operation - Examples of controlled variables given in the report include fuel composition, inlet air temperature and humidity, coolant/jacket temperatures, coolant flow and torque/IMEP calculation methods used to determine rating points.
• Informative annexes - Detailed national practices (SAE, French, German, Japanese, U.K.) are provided to facilitate comparison and correlation between different rating approaches.

Applications

• Quality control and production testing of spark plugs
• Comparative evaluation when designing or selecting plugs for a given engine application
• Research & development to optimize electrode/insulator designs for desired heat range and to minimize pre‑ignition or fouling
• Test-lab procedures for consistent, repeatable ratings and cross‑lab correlation

Who should use this report

• Spark plug and ignition equipment manufacturers
• Automotive test laboratories and OEM engine development teams
• Aftermarket product developers and suppliers
• Standards engineers and technical purchasing specialists seeking to compare rating data

Related standards

• ISO 2542:1980 - Internal combustion engines - Spark plug ignition - Terminology (referenced)
• SAE J549 / SAE J2203 (SAE practices referenced and summarized in annexes)
• Relevant military/fuel specs referenced in annex material (e.g., MIL‑L‑6082D)

ISO/TR 15409:2002 is a practical reference for anyone needing to understand or compare established spark‑plug heat‑rating practices across industry and national methods, helping ensure correct plug selection and reliable engine operation.

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TR
REPORT 15409
First edition
2002-04-01
Road vehicles — Heat rating of spark plugs
Véhicules routiers — Évaluation du degré thermique des bougies
d'allumage
Reference number
©
ISO 2002
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or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's member body
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
ii © ISO 2002 – All rights reserved

Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Reference .1
3 Terms and definitions .1
4 Heat-rating methods.2
Annex A (informative) The SAE heat-rating method .3
Annex B (informative) Description of the SAE heat-rating engine.8
Annex C (informative) A French heat-rating method.71
Annex D (informative) A German heat-rating method .74
Annex E (informative) A Japanese heat-rating method .81
Annex F (informative) A U.K. heat-rating method.88

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In exceptional circumstances, when a technical committee has collected data of a different kind from that which is
normally published as an International Standard ("state of the art", for example), it may decide by a simple majority
vote of its participating members to publish a Technical Report. A Technical Report is entirely informative in nature
and does not have to be reviewed until the data it provides are considered to be no longer valid or useful.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this Technical Report may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TR 15409 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 1, Ignition
equipment.
iv © ISO 2002 – All rights reserved

Introduction
ISO/TC22/SC1, Ignition equipment, has studied different methods of spark-plug heat rating. It noted that there exist
different measuring methods, each of them requiring costly equipment and a lot of experience, but each of these
methods seems to produce sufficient results, one as satisfactory as the others.
The discussions showed no substantial support of any of these methods.
The Subcommittee 1 decided therefore to propose the publication of this information as a Technical Report.

TECHNICAL REPORT ISO/TR 15409:2002(E)

Road vehicles — Heat rating of spark plugs
1 Scope
This Technical Report describes the heat-rating methods of spark plugs used with spark-ignition engines.
2 Reference
ISO 2542:1980, Internal combustion engines — Spark plug ignition — Terminology
3 Terms and definitions
For the purposes of this Technical Report, the following terms and definitions apply.
3.1
heat rating
measurement of the thermal characteristics of a spark-plug under operating conditions
3.2
heat-rating value
the outcome of heat rating
NOTE This will be expressed in units corresponding to the heat transfer from a spark plug’s firing end or insulator tip.
3.3
heat-rating identifier
numbers, letters or a combination of these, relative to the heat-rating value depending on the spark-plug
manufacturer’s classification system
3.4
heat range
ability of a spark plug to avoid depositions of soot and carbon as well as to avoid auto-ignition in the vehicle engine
application
NOTE 1 That is, a given spark-plug type should operate at as hot a temperature as possible at slow engine speeds and light
load conditions, and as cool as possible at wide-open throttle.
NOTE 2 The heat range of a spark plug depends on the design of the electrodes, the insulator nose, the shell and the
materials of construction, and the engine used.
4 Heat-rating methods
4.1 For heat rating using the SAE 17,6 in spark-plug heat-rating engine, see annexes A and B.
4.2 For heat rating using vehicle engines, see the methods below.
a) For heat rating by measuring pre- and/or post-ignition and temperature, see annex C.
b) For heat rating by measuring pre- and/or post-ignition and comparison with master spark–plugs, see annex D.
4.3 For heat rating by measuring pre- and/or post-ignition and comparison with master spark–plugs measured in
the SAE 17,6 in engine, see annex E.
2 © ISO 2002 – All rights reserved

Annex A
(informative)
The SAE heat-rating method
REV.
SURFACE
J549
MAR95
VEHICLE
RECOMMENDED
Issued 1947-12
400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001
Revised 1995-03
PRACTICE
Superseding J549 JUN90
Submitted for recognition as an American National Standard
PREIGNITION RATING OF SPARK PLUGS
Foreword—This Document has not changed other than to put it into the new SAE Technical Standards Board
Format.
1. Scope—This SAE Recommended Practice describes the equipment and procedures used in obtaining
preignition ratings of spark plugs.
1.1The spark plug preignition ratings obtained with the equipment and procedure specified herein are useful for
comparative purposes and are not to be considered as absolute values since different numerical values may
be obtained in different laboratories.
2. References
2.1Applicable Publications—The following publications form a part of this specification to the extent specified
herein. The latest issue of SAE publications shall apply.
UBLICATION—Available from SAE, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001.
2.1.1SAE P
SAE J2203—SAE 17.6 Cubic Inch Spark Plug Rating Engine
2.1.2U.S. GOVERNMENT PUBLICATION—Available from DODSSP, Subscripton Services Desk, Building 4D, 700
Robins Avenue, Philadelphia, PA 19111-5094.
MIL-L-6082D
3. Equipment—SAE 17.6 engine (see SAE J2203) with the cylinder barrel having knurled and chemically
treated surface and compression piston rings chromium plated.
4. Speed—The nominal speed is to be 2700 rpm, but is not to be over 2765 rpm when firing, nor below 2670 rpm
when motoring.
5. Compression Ratio—5.6:1.
6. Spark Advance—30 degrees Before Top Dead Center (BTDC) for nonaviation plugs, 40 degrees BTDC for
aviation plugs or nonaviation plugs that cannot be rated at 30 degrees BTDC.
7. Ignition Source—Magneto or approved alternate.
SAE Technical Standards Board Rules provide that: “This report is published by SAE to advance the state of technical and engineering sciences. The use of this report is entirely
voluntary, and its applicability and suitability for any particular use, including any patent infringement arising therefrom, is the sole responsibility of the user.”
SAE reviews each technical report at least every five years at which time it may be reaffirmed, revised, or cancelled. SAE invites your written comments and suggestions.
QUESTIONS REGARDING THIS DOCUMENT: [phone] FAX: [phone]
TO PLACE A DOCUMENT ORDER; [phone] FAX: [phone]
SAE WEB ADDRESS http://www.sae.org
Copyright 1995 Society of Automotive Engineers, Inc.
All rights reserved. Printed in U.S.A.
4 © ISO 2002 – All rights reserved

SAE J549 Revised MAR95
8. Spark Plug Installation—The thread in the spark plug hole opening should conform in size and length to the
standards established by SAE for the rating engine.
8.1SAE recommended torque values should be used when installing plugs in the engine.
8.1.1Reducer bushings or adaptors should not be used.
9. Fuel—98%—one degree Benzene, 2%—Specification MIL-L-6082D Grade 1100 SAE 60 Nonadditive aviation
oil, with 0.8 mL/L (3 cc/gal) T.E.L. added.
10.Fuel Injection Timing—The fuel injection pump port shall begin to close 60 degrees ± 5 degrees of crankshaft
angle After Top Dead Center (ATDC) on the intake stroke.
11.Fuel Circulation Rate—2 L/min ± 1 L/min (1/2 gal/min ± 1/4 gal/min).
12.Fuel Injection Pump—The gallery pressure of the fuel injection pump is to be 100 kPa ± 10 kPa (15 psi ±
2psi).
13.Fuel Pressures-Injection—5170 kPa (750 psi) minimum.
14.Mixture Strength—The mixture strength is that which gives maximum thermal plug temperature.
15.Inlet Air Temperature—107 °C ± 3 °C (225 °F ± 5 °F).
16.Inlet Air Humidity—0.453 kg (75 g ± 25 g of moisture/lb) of dry air.
17.Coolant—The coolant should be water plus 3 L (1 g/gal) of an inhibitor. The total dissolved and suspended
solids should not exceed 120 ppm.
18.Jacket Inlet Temperature
a.With pressure cooling control—107 °C ± 3 °C (225 °F ±5 °F)
b.With insert head engine—88 °C ± 1 °C (190 °F ± 2 °F)
19.Coolant Flow—20 L/min ± 2 L/min (5 gal/min ± 1/2 gal/min).
20.Crankcase Oil—Oil is to be nonadditive SAE 120 aviation oil.
21.Oil Pressure
a.In main bearings, 650 kPa ± 40 kPa (95 psi ± 5 psi)
b.In valve gear, 100 kPa (15 psi) minimum at operating temperature
22.Oil Temperature—88 °C ± 5 °C (190 °F ± 10 °F).
23.Oil Quantity—Oil level is maintained at the center of the oil level sight glass.
24.Operating Conditions—The plug rating is that Indicated Mean Effective Pressure (IMEP) value obtained on
the engine at a point when the supercharge pressure is 3.37 kPa (1 in Hg) below the preignition point.
SAE J549 Revised MAR95
24.1Preignition Point—The following steps are recommended to attain the preignition point.
24.1.1The supercharge pressure is increased in 13.5 kPa (4 in Hg) increments until preignition occurs as indicated
by a rapid rise in thermal plug temperature. At each setting, the mixture strength is adjusted such that a
maximum thermal plug temperature is obtained and held for 3 min.
24.1.2When preignition occurs, the fuel supply is instantly cut off and the supercharge pressure is decreased
6.7kPa (2 in Hg) at which point the fuel is turned on and again adjusted for maximum thermal plug
temperature. This condition should be held for 3 min or until preignition again occurs.
24.1.3If preignition occurs after Step 24.1.2, the supercharge pressure should be reduced by 3.37 kPa (1 in Hg)
again adjusting for optimum thermal temperature until stable engine operation for 3 min is obtained or
preignition occurs. If preignition occurs, refer to Step 24.1.5.
24.1.4If, after Step 24.1.2 stable engine operation is obtained, the supercharge pressure should be increased by
3.37 kPa (1 in Hg), again adjusting for optimum thermal plug temperature until stable engine operation for
3min is obtained or preignition occurs.  If preignition occurs, refer to Step 24.1.5.
24.1.5Friction torque should be measured at supercharge pressure 3.37 kPa (1 in Hg) below the preignition point
(or previous stabilized setting prior to preignition), and within 30 s after the engine ceases to fire.
24.1.6Rating data may be verified using a plug that has a rating point at least 50 IMEP above the plugs that have
been rated.
25.Calculation of IMEP
Indicated HP = Friction HP +Brake HP (Eq. 1)
2700 2700
------------- -------------
IHP = T + T
F B
5252 5252
Plan
IHP =0.51(T +T) = ----------------
F B
0.51(T +T) –(0.04)(0.01)P =IMEP
F B
IMEP =8.65(T +T )
F B
T -Friction Torque
F
T - Brake Torque
B
IMEP - Indicated Mean Effective Pressure
26.Notes
26.1Marginal Indicia. The change bar (l) located in the left margin is for the convenience of the user in locating
areas where technical revisions have been made to the previous issue of the report. An (R) symbol to the left
of the document title indicates a complete revision of the report.
PREPARED BY THE SAE IGNITION STANDARDS COMMITTEE
6 © ISO 2002 – All rights reserved

SAE J549 Revised MAR95
Rationale—Not applicable.
Relationship of SAE Standard to ISO Standard—Not applicable.
Application—This SAE Recommended Practice describes the equipment and procedures used in obtaining
preignition ratings of spark plugs.
Reference Section
SAE J2203—SAE 17.6 Cubic Inch Spark Plug Rating Engine
MIL-L-6082D
Developed by the SAE Ignition Standards Committee
IISSO/O/TTRR 15409: 15409:2002(2002(E)E)
Annex B
(informative)
Description of the SAE heat-rating engine

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REAF.
SURFACE
J2203
NOV1999
VEHICLE
STANDARD
Issued 1991-06
400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001
Reaffirmed1999-11
Superseding J2203 MAY1995
Submitted for recognition as an American National Standard
SAE 17.6 Cubic Inch Spark Plug Rating Engine
Foreword—This Document has also changed to comply with the new SAE Technical Standards Board Format.
Abbreviations have changed to Section 3. All other section numbers have changed accordingly.
This manual was originally prepared under the auspices of the SAE Ignition Research Committee by the Spark
Plug Rating Engine Standardization Panel of the Aircraft Piston Engine Ignition Subcommittee. In 1974, the Spark
Plug Rating Engine Standardization Panel was placed under the jurisdiction of the SAE Electrical Equipment
Committee.
This manual defines the standard engine to be used in determining spark plug preignition ratings. The engine is
known as the SAE 17.6 Cubic Inch Spark Plug Rating Engine. The background of its design, development, and
applications is contained in SAE publication SP-243.
In addition to describing the engine, this manual deals with maintenance and overhaul instructions for the engine.
Appendices providing engine manufacturing tolerances, replacement limits, and engine bill of materials are
included. The manual also includes the procedure for rating spark plugs.
The 17.6 engine has been used for many years in the spark plug industry to classify spark plugs by their
preignition rating. Correlation of these ratings among the various test agencies has been accomplished with
limited success primarily due to engine variations. This correlation difficulty prompted the Aircraft Piston Engine
Ignition Subcommittee of the SAE Ignition Research Committee to investigate methods of standardizing and
improving this engine. The Ethyl Corporation (which originated the 17.6 engine) consented to the incorporation of
improvements in the engine by SAE.
The Spark Plug Rating Engine Standardization Panel, which was established to standardize and improve this
engine, consists of persons who are closely associated with the use or manufacture of the engine. The sum of
their individual experiences and the many special projects conducted by the panel have been gathered into this
manual.
Conformance with the engine description and rating procedure included in this manual and the diligent following of
the Maintenance, Overhaul, and Operation instructions will result in more uniform spark plug rating data from each
engine and a closer rating correlation between engines.
1.With the advent of the metric system, the metric notation should be 288.6 cc for the ending displacement. However, since the term “17.6” is
quite familiar in the industry, it will be retained in that form.
SAE Technical Standards Board Rules provide that: “This report is published by SAE to advance the state of technical and engineering sciences. The use of this report is entirely
voluntary, and its applicability and suitability for any particular use, including any patent infringement arising therefrom, is the sole responsibility of the user.”
SAE reviews each technical report at least every five years at which time it may be reaffirmed, revised, or cancelled. SAE invites your written comments and suggestions.
TO PLACE A DOCUMENT ORDER:  [phone]     FAX:  [phone]
SAE WEB ADDRESS http://www.sae.org
Copyright 1999 Society of Automotive Engineers, Inc.
All rights reserved. Printed in U.S.A.
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
This manual will be revised periodically to reflect engine improvements that have been developed and thoroughly
evaluated. Comments, advice, or recommendations concerning the manual or the engine that it defines will be
welcomed by this panel and should be sent to SAE Headquarters for consideration.
An engine of this type may be obtained from the Laboratory Equipment Corp. (Labeco), Mooresville, Indiana, and
all part numbers herein mentioned are those of Labeco, unless otherwise specifically stated.
This Edition of the manual includes only the 16047 series engine since it is the only type that has been
manufactured in the last few years. The older type 5000 series was covered thoroughly in a previous edition of the
manual (publication date, July 1964). The 16047 series engine (Figures 1a and 1b) differs from the 5000 series in
that it incorporates a Lanchester-type of balancing system consisting of two counter-rotating, chain-driven,
counterbalancing shafts, rotating at crankshaft speed, to dampen the unbalanced portion of the connecting rod and
piston assembly.
NOTE—Shown for illustrative purposes only. Detailed drawings may be obtained from Laboratory Equipment
Corp., Mooresville, Indiana.
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SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
FIGURE 1A—THE 5000 ENGINE
NOTE—Shown for illustrative purposes only. Detailed drawings may be obtained from Laboratory Equipment
Corp., Mooresville, Indiana.
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
FIGURE 1B—THE 5000 ENGINE
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SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
TABLE OF CONTENTS
1. Scope.6
2. References.6
2.1 Applicable Publications.6
3. Abbreviations.6
4. Cylinder Assembly.7
5. Crankcase Assembly.9
6. Air Induction System.10
7. Ignition System.11
7.1 Magneto Ignition System.11
7.2 Alternate Ignition Systems.11
8. Fuel System.11
9. Cooling System.12
10. Lubrication System.13
10.1 Oil Filter.14
10.2 Alternate Oil Filter.14
11. Exhaust System.15
12. Crankcase Breather System.15
12.1 Standard System.15
13. Air Supply System.16
14. Maintenance and Overhaul Procedure.18
14.1 General.18
14.2 Detailed Disassembly of 16047 Engine.20
14.3 Detailed Inspection of 5750 Engine.22
15. Engine Run-In Schedule.31
16. Operating Instructions.32
16.1 Operating Instructions Conditions.32
16.2 Step-by-Step Procedure.32
16.3 Plug Rating.33
17. Notes.34
Appendix AManufacturing Tolerances and Replacement Limits.35
Appendix BStandard Spark Plug Inserts.39
Appendix CSpark Plug Installation Torque.40
Appendix DBill of Material for 16047 Engine Assembly, SAE Spark Plug Rating w/Insert Type Head.41
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
1. Scope—This SAE Standard defines the standard engine to be used in determining spark plug preignition
ratings. The engine is known as the SAE 17.6 Cubic Inch Spark Plug Rating Engine.
2. References
2.1Applicable Publications—The following publications form a part of the specification to the extent specified
herein. Unless otherwise indicated, the latest revision of SAE publications shall apply.
2.1.1SAE PUBLICATIONS—Available from SAE, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001.
SAE J973—Ignition System Measurement Procedure
SAESP-243—Proceedings of the 28th Automotive Technology Development Contractors Coordination
Meeting, 27
AS840—Manual, July 1964
3. Abreviations
abc after bottom center
abs. absolute
assy. assembly
atc after top center
bbc before bottom center
bdc bottom dead center
bp boiling point
brg. bearing
brkt bracket
btc before top center
cap capscrew
°C degrees Centigrade
C.B. counterbalance
cc cubic centimeters
cyl cylinder
cm centimeter
deg. degrees
Dia. diameter
etc. and so forth
°F degrees Fahrenheit
gal gallons
HD head
hex hexagon
h hours
Hg mercury
/ per
ID inside diameter
IMEP indicated mean effective pressure
in inches
K.O. knock out
lb-ft pounds-feet
M Meter
mm millimeter
Mach. machine
Mfg. manufacturer
min minimum or minute
misc miscellaneous
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SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
mnt. mounting
No. number
NPT National pipe thread
O.A.L. overall length
OD outside diameter
oz ounces
P.F. press fit
PSI pounds per square inch
qt quart
rd. round
rpm revolutions per minute
SAE Society of Automotive Engineers, Inc.
s seconds
soc socket
spkt. sprocket
std standard
tdc top dead center
V volts
w watts
X by
4. Cylinder Assembly—The cylinder assembly consists of a cast iron barrel assembly and a detachable cast
iron cylinder head assembly; the latter including integral rocker arm housings and covers completely enclosing
the valve gear. The barrel assembly has a removable, centrifugally cast iron cylinder sleeve mounted in a
cylinder housing and is attached to the head by ten 12.7 mm (1/2 in) diameter bolts that extend the length of
the barrel. Coolant transfer from barrel jacket to head is through ten holes drilled in the head and
communicating with water passages between the cylinder sleeve and the jacket. The head is located on the
upper end of the barrel by a pilot extension on the barrel. The combustion chamber is sealed by a copper ring
gasket that is compressed to a predetermined thickness when the ten bolts are tightened.
The combustion chamber is hemispherical in shape with the axis of the two valves intersecting at the center of
the sphere. Valve seat inserts for both valves are expanded in the head.
A revision of the cylinder head has been made in the past few years and both the older 5573 integral type
(Figure 2) and the newer 16001 insert-type (Figure 4) will be described. On the 5573 type, which is still being
used at some agencies, two tapped holes for spark plugs are provided on opposite sides of the dome and in a
plane at right angles to the plane through the valves. The included angle between the holes is 110 degrees.
Standard combinations of spark plug thread diameters and reaches are shown on Labeco drawing No. 16100.
NOTE—The thermal plug used during spark plug rating is installed in one of the spark plug holes and contains
a chromel-alumel thermocouple having a response rate of 7-1/2 s for a change from ambient room
temperature to 620 °C ± 28 °C (1150 °F ± 50 °F) when dipped in a molten tin bath at 815 °C ± 5.6 °C
(1500 °F ± 10 °F). The thermal plug temperature has a 4.5 s (max) travel time for the range of –18 to
860 °C (0 to 1500 °F).
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
FIGURE 2—INTEGRAL TYPE HEAD (PART # 5573)
FIGURE 3—INSERT TYPE HEAD (PART # 16001)
16 © ISO 2002 – All rights reserved

SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
The 16001 head, which is now standard, incorporates spark plug boss inserts that are mounted into the
cylinder head with six 8 mm (1/16 in) studs. This spark plug insert is sealed into the combustion chamber and
from the atmosphere with two “O” rings. This provides a separate water jacket for the spark plug boss from the
cylinder and head water jacket. This insert makes it possible to change from one size of spark plug to another
size in a matter of minutes without disturbing the cylinder, cylinder head, or piston, which was necessary in the
former 5573 head design. With the 16001 type head, the single thermal plug remains installed at all times.
The cylinder sleeve is of generally uniform thickness from top to bottom, except for a small outer flange near
the lower end of the sleeve. This flange engages a steel ring flange that seals the sleeve to the cylinder
housing and the head by gaskets and the same ten bolts that hold the barrel assembly to the head. The inner
surface of the cylinder is knurled before finish honing; and after final honing, the surface is Parco-Lubrize
treated.
Coolant enters the lower end of the cylinder housing at the timing gear end and leaves the assembly at the top
of the head between the rocker boxes. Coolant for the spark plug boss insert in the type 16001 cylinder head
enters the insert jacket immediately below the insert and leaves the insert jacket directly above the insert.
The cast iron rocker arms, providing an 8 mm (5/16 in) valve lift for a 6.33 mm (1/4 in) lift of the camshaft, are
equipped with needle bearings operating on floating case-hardened solid steel rocker shafts, secured by cover
plates bolted to the rocker box housings. Each rocker has a roller at the valve end and an adjusting screw at
the push rod end. The valve gear is lubricated by pressure oil from the valve tappets, through a hole in the
adjusting screw, with affords splash lubrication, supplemented by additional exhaust valve lubrication effected
by projecting the push rod housing 12.7 mm (1/2 in) into the exhaust rocker box.
The valves, one intake and one exhaust, have valve stem diameters and lengths considerably greater than
those generally provided for the valve head diameters used. Each valve is operated by two valve springs that
provide satisfactory operation up to and including 3200 rpm.
5. Crankcase Assembly—The gear end is considered the front end of the crankcase and the flywheel end, the
rear of the crankcase. The crankcase consists of an extremely rigid iron casting with drilled oil passages
allowing pressure lubrication to all bearing surfaces. The crankcase from the main bearing to the base houses
the two counter-rotating, chain-driven counterbalance shafts. The timing gear case cover encloses the timing
gears, the chain drive for the counterbalance shafts and the chain tension idler sprocket. An oil pump is
mounted on the outside of the timing gear case cover and is driven through an Oldham coupling by the left-
hand counterbalance shaft. Two large covers bolted to the sides of the crankcase provide means for
inspection of the crankcase interior.
There are three main bearings; the front main bearing is pressed into the front supporting section of the
crankcase deck and the rear two main bearings are pressed into a removable adapter. All three are locked in
place by taper pins. All main bearings are of the one-piece, babbitt type and are precision bored in place; no
adjustment is provided to compensate for wear. The end play of the crankshaft is controlled by dimensional
machining of the thrust faces of the two inner main bearings, with the adapter secured in place on the
crankcase with the proper gasket.
The crankshaft is a very rigid steel forging, has hardened bearing journals to insure minimum wear, and is
counterweighted to balance the centrifugal weight in accordance with standard practice. Keyways are
provided for flywheel and all the front end drives. Threads are provided for the crankshaft front lock nut. The
rear end is machined to use a radial lip seal. The front ring seal is also a radial lip seal, sealing against the
timing disc spacer sleeve.
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
The lead weighted counterbalance shafts are mounted in the lower part of the case. Their unbalance weight
dampens out the unbalanced forces generated by the upper portion of the rod and piston assembly. These
shafts are mounted on bronze bushings pressed into the rear of the case and front bushings pressed into a
piloted bearing adapter. They are driven in opposite directions at crankshaft speed by a triple chain drive. The
tension of the chain is adjusted by an idler sprocket mounted on an eccentric bushing that may be locked in the
position giving the desired tension. The forged steel flywheel bears directly on a tapered and hardened section
at the rear of the crankshaft and is held by key and lock nut.
The camshaft, driven through helical gears, is carburized steel with case-hardened bearing journals and cams.
The front of the camshaft extends through the timing gear case for an auxiliary drive. An oil seal is used at this
point.
There are two bronze camshaft bearings: (a) the front bearing, which absorbs the camshaft end thrust, is
bolted by a flange to the front supporting section of the crankcase; (b) the rear bearing is a bushing that is
pressed into the rear crankcase supporting section. End play can be adjusted by removing metal from the
inner face of the front bearing.
The valve lifters are of the roller-type. The guides are iron castings and are held to the top deck of the
crankcase by capscrews, positive vertical alignment being assured by shoulders that fit in piloting holes drilled
in the crankcase deck.
The connecting rod is a steel forging that has a precision shell-type split bearing, the cap being held by two
bolts of generous proportions. The bearings are precision bored steel backed silver grid and no adjustment is
possible for wear. The wrist pin bushing is a press fit in the rod and is hard cast bronze.
The piston pin is hardened carburized steel, is solid, employs a full diameter, and has 32.50 mm (1-9/32 in)
spherical radii.
The piston is cast iron, has four compression rings and one oil control ring, all located above the piston pin
boss, and incorporates a sodium-filled capsule in the head. This capsule, cooled by an oil spray from the small
end of the connecting rod, is used to prevent localized overheating of the piston by more uniformly dissipating
the heat to the cylinder wall through the rings and skirt and to the oil. The capsule consists of a two-piece,
copper brazed chamber that totally encloses the sodium and is shrunk into the outer casting. Pressure on the
middle of the piston head is directly transmitted to the piston bosses by the inner member of the capsule. The
compression ratio of the engine is 5.6:1.
6. Air Induction System—The induction system consists of an air receiver assembly and an intake pipe
basically. The air receiver, a cylindrical aluminum casting, is mounted at the top of the intake pipe and
functions as an equalizing chamber to provide a constant pressure at the entrance to the induction system. It
contains a standpipe whose inside diameter, 22.2 mm (7/8 in), is equal to the pipe passage diameter and an air
filter consisting of four layers of bronze screen (two of 110 mesh, and two of 22 mesh) to prevent pipe scale
and the like from entering the cylinder. The air enters the receiver tangentially and is drawn off at the
standpipe entrance near the top of the receiver. Two thermocouples are located in the air receiver; one is
connected to a controller to maintain the air inlet temperature at 107.2 °C ± 2.8 °C (225 °F ± 5 °F) (see Section
12), and the other is used for indicating the temperature.
The intake pipe is an iron casting in the form of a 90 degree bend and is held to the cylinder head by four studs.
Surrounding the pipe is a jacket that gives great rigidity to the section. Provisions are made for the mounting of
the fuel injection nozzle on either side of the intake pipe between the cylinder head and the air receiver.
18 © ISO 2002 – All rights reserved

SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
7. Ignition System—The ignition system may consist of two alternate systems; one a magneto system and the
other a condenser discharge ignition system.
7.1Magneto Ignition System—The magneto ignition system consists of a low tension magneto, one high tension
coil, and magneto drive coupling assembly. The magneto, mounted independently of the engine on a
mounting bracket, is driven at engine speed through a drive coupling assembly connected to the front
extension of the crankshaft. The magneto rotation is counterclockwise as viewed from the magneto drive end.
The magneto generates and distributes low voltage current through low tension cables to the high tension coil.
The low voltage by this coil is transformed to high voltage by this coil and is conducted through a short length
of high tension cable to the spark plug in the engine. Negative polarity impulses shall be delivered to the spark
plug.
The magneto drive coupling assembly consists of one adjustable coupling flange assembly, two flexible
couplings, and a driving coupling flange that is keyed to the crankshaft. The adjustable coupling flange
assembly has one disc with two fixed screws that can be positioned in the two circumferential slots in the other
disc.
In timing the magneto to the engine, remove the breaker cover and the timing inspection plug from the
magneto. With the crankshaft set at the desired spark advance on the compression stroke, position the
adjustable coupling flange assembly so that the white dot on the chamfered tooth of the large distributor gear
lines up with the pointer as seen through the inspection hole. In this position, the breaker points of the
magneto are just opening.
7.2Alternate Ignition Systems—Any commercially available automotive ignition system such as a capacitive
discharge system, electronic breakerless system, or an inductive breaker type system will be satisfactory as
long as it fulfills the following system specifications:
Open Circuit Voltage: 24 KV (minimum)
Rise Time: 50 µs (maximum)
Arc Duration: 60 µs (minimum)
Polarity: Negative
All measurements are to be taken with the spark plug firing at the following conditions:
Spark plug gap at 0.635 mm (0.025 in)
Engine running as follows: 2700 rpm
2540 mm (100 in) Hg-Supercharge
Spark Timing-30 degree B.T.D.C.
Voltage measurements are to be made in accordance with SAE J973.
8. Fuel System—The fuel system consists of a fuel supply pump, filter, fuel cooler, fuel injection pump assembly,
injection nozzle, and fuel tank as shown in Figure 4.
The gear type, positive displacement fuel supply pump is driven at 600 rpm and has a capacity of 2.0 L/min ±
1.0 L/min (1/2 gal/min ± 1/4 gal/min) at this speed.
The filter is a multiple disc edge type with 0.038 mm (0.0015 in) spacing. To reduce difficulty during engine
operation due to fuel contamination, it is suggested that the fuel be filtered through a 2 µm filter before delivery
to the fuel system.
SAE J2203 Reaffirmed NOV1999
FIGURE 4—SUGGESTED FUEL SYSTEM
The fuel injection pump assembly, a single cylinder Robert Bosch type PES1A80C 300/3RSX01 (ref. Labeco
200026-1) is mounted on the same mounting bracket that supports the magneto. The pump has a variable
delivery rate and is driven at half engine speed through a drive coupling assembly (similar to that used for the
magneto) connected to the front extension of the engine camshaft. The pump outlet connection contains a
spring loaded relief valve to maintain a pressure in the pump gallery of 100 kPa ± 15 kPa (15 psi ± 2 psi) to
reduce vapor locking. A water cooling element is installed in the pump gallery through which cold water is
circulated to maintain the fuel temperature within the desired range of 16 to 32 °C (60 to 90 °F).
A portion of the fuel, determined by the injection pump control rod setting, is passed to the injection nozzle and
the balance is returned to the fuel tank. The injection pump lubricant, SAE 30 oil or castor oil, should be
changed at least every 50 h. The timing of the injection pump is accomplished by setting the engine flywheel
at 60 degree atc on the intake stroke, and coupling the injection pump to the engine camshaft with the scribed
line on the tapered shaft of the pump aligned with the “R” line on the pump endplate, for clockwise rotation of
the pump as viewed from the drive end. When aligned, the bypass port of the pump is closed and fuel delivery
to the nozzle begins.
The injection nozzle is mounted on the upper end of the intake pipe and sprays fuel directly across the
passage at right angles to the air flow direction.
9. Cooling System—With those agencies that still utilize the older integral type cylinder head wherein the
coolant temperature must be maintained at 130 °C (265 °F), a pressure type cooling system is used. A
detailed description of a suggested type when using the integral head is well documented in the AS840 Manual
published in July 1964.
Where the spark plug insert type cylinder head configurat
...

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 15409
Premère édition
2002-04-01
Véhicules routiers — Évaluation du degré
thermique des bougies d'allumage
Road vehicles — Heat rating of spark plugs

Numéro de référence
©
ISO 2002
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Référence normative .1
3 Termes et définitions.1
4 Méthodes d'évaluation du degré thermique .2
Annexe A (informative) La méthode d'évaluation du degré thermique de la SAE .3
Annexe B (informative) Description du moteur d'évaluation du degré thermique de la SAE .8
Annexe C (informative) Méthode française d'évaluation du degré thermique.68
Annexe D (informative) Méthode allemande d'évaluation du degré thermique.71
Annexe E (informative) Méthode japonaise d'évaluation du degré thermique.79
Annexe F (informative) Méthode d'évaluation du degré thermique du Royaume-Uni .87

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
Exceptionnellement, lorsqu'un comité technique a réuni des données de nature différente de celles qui sont
normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l'état de la
technique par exemple), il peut décider, à la majorité simple de ses membres, de publier un Rapport technique.
Les Rapports techniques sont de nature purement informative et ne doivent pas nécessairement être révisés avant
que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent Rapport technique peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas
avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TR 15409 a été élaboré par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 1,
Équipement d'allumage.
iv © ISO 2002 – Tous droits réservés

Introduction
L’ISO/TC 22/SC 1, Équipement d'allumage, a étudié différentes méthodes d'évaluation du degré thermique des
bougies d'allumage. Il a observé que les méthodes de mesure existantes exigent toutes des équipements coûteux
et beaucoup d'expérience; cependant, toutes ces méthodes semblent produire des résultats suffisants et aussi
satisfaisants les uns que les autres.
Les discussions n'ont pas permis d'accorder une préférence notable à l'une de ces méthodes.
Le Sous-Comité a donc décidé de proposer la publication d'un rapport technique.

RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 15409:2002(F)

Véhicules routiers — Évaluation du degré thermique des bougies
d'allumage
1 Domaine d'application
Le présent rapport technique décrit les méthodes d'évaluation du degré thermique des bougies d'allumage utilisées
avec les moteurs à allumage commandé.
2 Référence normative
Le document normatif suivant contient des dispositions qui par suite de la référence qui y est faite, constituent des
dispositions valables pour le présent Rapport technique. Pour les références datées, les amendements ultérieurs
ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur le
présent Rapport technique sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer l’édition la plus récente du document
normatif indiqué ci-après. Pour les références non datées, la dernière édition du document normatif en référence
s’applique. Les membres l'ISO et de la CEI possèdent le registre des normes internationales en vigueur.
ISO 2542:1980, Moteurs à explosion — Allumage par bougies — Terminologie
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent rapport technique (TR), les termes et définitions suivants s'appliquent:
3.1 évaluation du degré thermique
mesure des caractéristiques thermiques d'une bougie d'allumage dans les conditions d'utilisation
3.2 valeur d'évaluation du degré thermique
résultat de l'évaluation du degré thermique
NOTE Elle sera exprimée en unités correspondant au transfert de chaleur à partir de l’extrémité d’allumage d’une bougie ou
de l’extrémité de l’élément isolant.
3.3 identificateur du degré thermique
nombres, lettres ou combinaison des deux, associés à la valeur du degré thermique et dépendant du système de
classification du fabricant de la bougie d'allumage
3.4 plage thermique
possibilité offerte par une bougie d'allumage d'éviter les dépôts de suie et de charbon et d'éviter les phénomènes
d'auto-allumage dans l'application au moteur du véhicule
NOTE 1 En d'autres termes, un type donné de bougie d'allumage doit fonctionner à une température aussi haute que possible
aux faibles vitesses du moteur et dans des conditions de faible charge, et à une température aussi basse que possible lorsque
le papillon des gaz est ouvert en grand.
NOTE 2 La plage thermique d'une bougie d'allumage dépend de la conception des électrodes, de l'embout isolant, du culot de
la bougie et des matériaux de construction ainsi que du moteur utilisé.
4 Méthodes d'évaluation du degré thermique
4.1 Évaluation du degré thermique au moyen du moteur SAE 17,6 in (pouces cubes) d'évaluation du degré
thermique des bougies d'allumage, voir les annexes A et B.
4.2 Évaluation du degré thermique au moyen de moteurs de véhicules, voir les méthodes ci-dessous.
a) Évaluation du degré thermique par mesurage du préallumage et/ou du postallumage et de la température, voir
l’annexe C.
b) Évaluation du degré thermique par mesurage du préallumage et/ou du postallumage et par comparaison avec
des bougies d'allumage de référence, voir l’annexe D.
4.3 Évaluation du degré thermique par mesurage du préallumage et/ou du postallumage et par comparaison
avec des bougies d'allumage de référence mesurées dans le moteur SAE 17,6 in , voir l’annexe E.
2 © ISO 2002 – Tous droits réservés

Annexe A
(informative)
La méthode d'évaluation du degré thermique de la SAE
[Traduction de SAE J549, The SAE heat rating method]
SAE PRATIQUE RECOMMANDÉE POUR LES VÉHICULES
SAE J549 Rév. mars 95
DE SURFACE
Édition: 12-1947
soumise pour être reconnue comme norme nationale américaine.
Révision: 03-1995
Annule et remplace J549 juin 1990
Caractéristique de préallumage des bougies d'allumage
A.1 Domaine d'application
La présente Pratique recommandée de la SAE décrit l'équipement et les procédures utilisés pour obtenir les
caractéristiques de préallumage des bougies d'allumage.
A.1.1 Les caractéristiques de préallumage des bougies d'allumage obtenues avec l'équipement et la procédure
spécifiés dans la présente annexe sont utiles pour établir des comparaisons et ne doivent pas être considérées
comme des valeurs absolues puisque des laboratoires différents peuvent obtenir des valeurs numériques
différentes.
A.2 Références
A.2.1 Documents applicables — Les publications suivantes font partie de la présente spécification dans la
mesure définie ici. C'est la dernière édition des publications SAE qui doit être appliquée.
A.2.1.1 Publication SAE (Disponible auprès de SAE, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001).
SAE J2203 — Moteur SAE 17,6 pouces cubes pour évaluation des bougies d'allumage
A.2.1.2 Publication du gouvernement des États-Unis (Disponible auprès de DODSSP, Subscription Services
Desk, Building 4D, 700 Robbins Avenue, Philadelphia, PA 19111-5094).
MIL-L-6082D
A.3 Équipement
Moteur SAE 17,6 (voir SAE J2203) avec fût de cylindre possédant une surface moletée et traitée chimiquement
ainsi que des segments de compression chromés.
A.4 Vitesse
La vitesse nominale doit être de 2 700 r/min mais elle ne doit ni dépasser 2 765 r/min lors de l'allumage ni être
inférieure à 2 670 r/min lors de l'entraînement par le moteur.
A.5 Taux de compression
5,6:1.
A.6 Avance à l'allumage
30 degrés avant le Point Mort Haut (PMH) pour les bougies non aviation, 40 degrés avant le PMH pour les bougies
aviation ou les bougies non aviation qui ne peuvent pas être évaluées à 30 degrés avant PMH.
A.7 Source d'allumage
Allumage par magnéto ou autre solution approuvée.
A.8 Installation de la bougie d'allumage
Le filetage du culot de la bougie d'allumage doit être de dimensions et de longueur conformes aux normes établies
par la SAE pour le moteur d'évaluation.
A.8.1 Lors de l'installation des bougies sur le moteur, il convient d'utiliser les valeurs de couple de serrage
recommandées par la SAE.
A.8.1.1 L'emploi de manchons réducteurs ou d'adaptateurs est interdit.
A.9 Carburant
98 % de benzène un degré, 2 % d'huile aviation sans additif SAE 60, qualité 1 100, conforme à la spécification
MIL-L-6082D, avec ajout de 0,8 ml/l (3 cm /gal) de PTE (plomb tétraéthyle).
A.10 Calage de l'injection
L'orifice de la pompe d'injection à carburant doit commencer à se fermer à 60 degrés ± 5 degrés du vilebrequin
après le Point Mort Haut sur le temps d'admission.
A.11 Vitesse de circulation du carburant
2 l/min ± 1 l/min (1/2 gal/min ± 1/4 gal/min).
A.12 Pompe d'injection de carburant
La pression dans la tuyauterie de la pompe d'injection doit être de 100 kPa ± 10 kPa (15 psi ± 2 psi).
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A.13 Pressions de carburant - Injection
5 170 kPa (750 psi) au minimum.
A.14 Richesse du mélange
La richesse du mélange est celle qui donne la température maximale de la bougie.
A.15 Température de l'air d'admission
107 °C ± 3 °C (225 °F ± 5 °F).
A.16 Humidité de l'air d'admission
0,453 kg (75 g ± 25 g d'humidité/lb) d'air sec.
A.17 Liquide de refroidissement
Le liquide de refroidissement doit être de l'eau additionnée de 3 l (1 g/gal) d'inhibiteur. Les solides dissous et en
suspension ne doivent pas dépasser 120 ppm.
A.18 Température à l'admission de la chemise réfrigérante
a) Avec contrôle de refroidissement sous pression: 107 °C ± 3 °C (225 °F ± 5 °F).
b) Avec moteur possédant une culasse à sièges rapportés: 88 °C ±1 °C (190 °F ± 2 °F).
A.19 Débit du liquide de refroidissement
20 l/min ± 2 l/min (5 gal/min ± ½ gal/min).
A.20 Huile de carter moteur
Une huile aviation SAE 120 sans additifs.
A.21 Pression d'huile
a) Dans les paliers principaux: 650 kPa ± 40 kPa (95 psi ± 5 psi)
b) Dans la commande des soupapes: 100 kPa (15 psi) minimum à la température de service.
A.22 Température d'huile
88 °C ± 5 °C (190 °F ± 10 °F).
A.23 Quantité d'huile
Le niveau d'huile doit rester au centre du niveau visible.
A.24 Conditions de fonctionnement
La caractéristique nominale de la bougie est la valeur de la pression effective moyenne indiquée (IMEP) obtenue
1)
sur le moteur en un point où la pression de suralimentation est inférieure de 3,37 kPa (1 in Hg) au point de
préallumage.
A.24.1 Point de préallumage
Les étapes suivantes sont recommandées pour atteindre le point de préallumage.
A.24.1.1 La pression de suralimentation doit être augmentée par paliers de 13,5 kPa (4 in Hg) jusqu'au
préallumage indiqué par une augmentation rapide de la température de la bougie thermique. À chaque valeur de
réglage, la richesse du mélange est ajustée pour qu'une température maximale de la bougie thermique soit
obtenue et maintenue pendant trois minutes.
A.24.1.2 Lorsque le préallumage se produit, l'alimentation en carburant est instantanément coupée et la
pression de suralimentation est ramenée à 6,7 kPa (2 in Hg); à cet instant, l'alimentation en carburant est rétablie
et de nouveau réglée pour donner une température maximale de la bougie thermique. Cette température maximale
doit être maintenue pendant trois minutes ou jusqu'au préallumage suivant.
A.24.1.3 Si le préallumage se produit après l'étape 24.1.2, la pression de suralimentation doit être de nouveau
réduite de 3,37 kPa (1 in Hg), avec nouveau réajustement pour obtenir une température optimale de la bougie
thermique jusqu'à ce que le moteur tourne régulièrement pendant trois minutes ou qu'un préallumage se produise.
Si le préallumage se produit, voir l'étape 24.1.5.
A.24.1.4 Si, après l'étape 24.1.2, le moteur tourne de façon stable, augmenter la pression de suralimentation de
3,37 kPa (1 in Hg), avec nouveau réajustement pour obtenir une température optimale de la bougie thermique
jusqu'à ce que le moteur tourne régulièrement pendant trois minutes ou qu'un préallumage se produise. Si le
préallumage se produit, voir l'étape 24.1.5.
A.24.1.5 Le couple de frottement doit être mesuré à une pression de suralimentation inférieure de 3,37 kPa
(1 in Hg) au point de préallumage (ou à la valeur de stabilisation précédente, avant préallumage), et dans un délai
de 30 s après l'instant où l'allumage du moteur a cessé.
A.24.1.6 Les résultats de l'évaluation peuvent être vérifiés au moyen d'une bougie dont la caractéristique
nominale est supérieure d'au moins 50 IMEP à celle des bougies qui ont été évaluées.
A.25 Calcul de la pression effective moyenne indiquée (IMEP)
Puissance indiquée (IHP) = Puissance dépensée en frottement + puissance au frein (Éq. 1)
2 700 2 700
IHP = T + T
FB
5 252 5 252
Plan
IHP = 0,51 T + T =
()
FB
33 000
0,51 (T + T ) - (0,04) (0,01) P = IMEP
F B
1) in Hg = pouce de mercure.
6 © ISO 2002 – Tous droits réservés

IMEP = 8,65 (T + T )
F B
T = Couple de frottement
F
T = Couple de freinage
B
IMEP — Pression effective moyenne indiquée
A.26 Notes
A.26.1 Indications en marge
Le (R) est destiné à aider l'utilisateur à localiser les endroits où des révisions techniques ont été apportées à
l'édition précédente du rapport. Si le symbole figure à côté du titre du rapport, il indique une révision complète du
rapport.
Motif de la réédition — Non applicable
Relation entre norme SAE et norme ISO — Non applicable
Application — La présente pratique recommandée de la SAE décrit l'équipement et les procédures utilisées pour
obtenir les caractéristiques de préallumage des bougies d'allumage.
Références
SAE J2203 — Moteur 17,6 pouces cubes de la SAE pour évaluation des bougies d'allumage
MIL-L-6082D
Élaboré par le comité des normes d'allumage de la SAE
Annexe B
(informative)
Description du moteur d'évaluation du degré thermique de la SAE
[Traduction de SAE J2203, Description of the SAE heat rating engine]
SAE NORME POUR LES VÉHICULES DE SURFACE
SAE J2203 Rév. mai 95
soumise pour être reconnue comme norme nationale américaine.
Édition: 06-1991
Révision: 05-1995
Annule et remplace J2203 juin 1991

Moteur 17,6 pouces cubes de la SAE pour évaluation des bougies d'allumage
Avant-propos
Le présent manuel a été préparé initialement sous les auspices du comité des recherches sur l'allumage de la SAE
par le groupe de normalisation des bougies d'allumage des moteurs d'évaluation du sous-comité de l'allumage des
moteurs à pistons pour aéronefs. En 1974, le groupe de normalisation des bougies d'allumage des moteurs
d'évaluation a été placé sous la juridiction du comité des équipements électriques de la SAE.
Le présent manuel définit le moteur normalisé à utiliser pour déterminer les caractéristiques de préallumage des
2)
bougies d'allumage. Ce moteur est connu sous le nom de moteur 17,6 pouces cubes de la SAE pour évaluation
des bougies d'allumage. Le contexte de sa conception, de son développement et de ses applications est contenu
dans la publication SAE SP-243.
Outre sa description, le présent manuel contient les instructions d'entretien et de révision de ce moteur. On y
trouvera également des annexes indiquant les tolérances de fabrication du moteur, les limites de remplacement et
la nomenclature des pièces. Ce manuel comporte aussi la procédure d'évaluation des bougies d'allumage.
Le moteur 17,6 est utilisé depuis longtemps dans l'industrie des bougies d'allumage pour classifier les bougies
selon leur caractéristique de préallumage. La corrélation des caractéristiques obtenues entre les différents
laboratoires d'essai est une réussite limitée due essentiellement aux variantes du moteur. Cette difficulté de
corrélation a incité le sous-comité de l'allumage des moteurs à pistons pour aéronefs du comité de recherche sur
l'allumage de la SAE à étudier des méthodes de normalisation et d'amélioration du moteur d'évaluation. La Ethyl
Corporation (constructeur initial du moteur 17,6) a accepté que la SAE apporte des améliorations au moteur.
Le groupe de normalisation des moteurs pour évaluation des bougies d'allumage, créé pour normaliser et
améliorer ce moteur, est constitué de personnes associées de très près à l'utilisation ou à la fabrication du moteur.
Le présent manuel réunit la somme de leurs expériences individuelles et de nombreux projets spéciaux conduits
par ce groupe de normalisation.
La conformité à la description du moteur et à la procédure d'évaluation incluses dans le présent manuel, ainsi que
le respect scrupuleux des instructions d'entretien, de révision et d'utilisation, doivent aboutir à une plus grande
uniformité des résultats de l'évaluation des bougies d'allumage donnés par chaque moteur et à une corrélation plus
étroite des résultats entre les différents moteurs.

2) Avec l'introduction du système métrique, la notation métrique devrait être de 288,6 cm pour la cylindrée. Toutefois, comme
l'expression «17,6» est couramment utilisée dans l'industrie, elle sera maintenue sous cette forme.
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Le présent manuel sera révisé périodiquement pour rendre compte des améliorations du moteur qui ont été
développées et évaluées de façon approfondie. Tous les commentaires, avis ou recommandations concernant ce
manuel ou le moteur qu'il définit seront accueillis avec gratitude par le groupe de normalisation et doivent être
adressés pour examen au siège social de la SAE.
Pour se procurer un moteur de ce type, s'adresser à Laboratory Equipment Corp. (Labeco), Mooresville, Indiana.
Sauf mention contraire, toutes les références de pièces mentionnées dans le présent manuel sont celles de
Labeco.
La présente édition du manuel ne concerne que le moteur série 16047 qui est le seul type fabriqué ces dernières
années. La série 5000, de type plus ancien, a été étudiée de façon approfondie dans une édition antérieure du
manuel (date de publication, juillet 1964). La différence entre le moteur de la série 16047 (Figures B.1 et B.2) et
celui de la série 5000 réside dans le fait que le premier comporte un système d'équilibrage de type Lanchester
constitué par deux axes d'équilibrage contrarotatifs, à transmission par chaîne, tournant à la vitesse du vilebrequin,
destiné à amortir la partie non équilibrée de l'assemblage bielle et piston.
NOTE Représenté pour illustration uniquement. Demander les plans détaillés à Laboratory Equipment Corp., Mooresville,
Indiana.
Figure B.1 — Le moteur 5000
NOTE Représenté pour illustration uniquement. Demander les plans détaillés à Laboratory Equipment Corp., Mooresville,
Indiana.
Figure B.2 — Le moteur 5000
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SAE J2203 Révisé Mai 95
Sommaire Page
Avant-propos . 8
B.1 Domaine d'application. 12
B.2 Références. 12
B.2.1 Documents applicables. 12
B.3 Abréviations. 12
B.4 Cylindre complet. 14
B.5 Carter complet. 16
B.6 Système d'aspiration d'air . 17
B.7 Système d'allumage. 17
B.7.1 Système d'allumage par magnéto. 17
B.7.2 Autres systèmes d'allumage . 18
B.8 Circuit de carburant. 18
B.9 Système de refroidissement. 20
B.10 Système de lubrification. 21
B.10.1 Filtre à huile. 21
B.10.2 Autre solution de filtre à huile . 21
B.11 Système d'échappement. 21
B.12 Système de reniflard de carter . 23
B.12.1 Système standard. 23
B.13 Système d'alimentation en air . 23
B.14 Procédure d'entretien et de révision. 27
B.14.1 Généralités. 27
B.14.2 Démontage détaillé du moteur 5750 . 28
B.14.3 Contrôle détaillé et montage du moteur 5750. 32
B.15 Programme de rodage du moteur . 41
B.16 Consignes d'utilisation. 43
B.16.1 Conditions d'utilisation requises . 43
B.16.2 Procédure pas à pas. 43
B.16.3 Caractéristique de la bougie d’allumage. 44
B.17 Notes. 45
B.17.1 Indications en marge. 45
Appendice A Tolérances de fabrication et limites de remplacement . 46
Appendice B Sièges rapportés normalisés pour bougies d'allumage. 54
Appendice C Couple de serrage des bougies d'allumage à l'installation . 55
Appendice D Nomenclature des pièces du moteur 5750 pour l'évaluation SAE des bougies d'allumage,
avec culasse du type à siège rapporté. 56
B.1 Domaine d'application
La présente norme SAE définit le moteur normalisé à utiliser pour déterminer les caractéristiques de préallumage
des bougies d'allumage. Ce moteur est connu sous le nom de moteur SAE 17,6 pouces cubes pour évaluation des
bougies d'allumage.
B.2 Références
B.2.1 Documents applicables
Les publications suivantes font partie de la présente spécification dans la mesure définie ici. C'est la dernière
édition des publications SAE qui doit être appliquée.
B.2.1.1 Publications SAE (Disponibles auprès de SAE, 400 Commonwealth Drive, Warrendale,
PA 15096-0001).
SAE J973 — Procédure de mesurage des systèmes d'allumage
e
SAE SP-243 — Compte rendu de la 28 réunion de coordination pour le développement de la technologie
automobile, 27
AS840 — Manuel, juillet 1964
B.3 Abréviations
abc après point mort bas (PMB)
abs. absolu(e)
assy. ensemble – assemblage – (élément) complet
atc après point mort haut (PMH)
bbc avant point mort bas (PMB)
bdc point mort bas (PMB)
bp point d'ébullition
brg. palier – roulement
brkt support
btc avant point mort haut (PMH)
cap vis à tête
°C degrés centigrade (°C)
C.B. contrepoids – équilibrage
cc centimètres cubes (cm )
cyl cylindre
cm centimètre (cm)
deg. degrés
Dia. diamètre (D.)
etc. etc.
°F degrés Fahrenheit (°F)
gal gallons (gal.)
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HD culasse
hex hexagonal(e) (hex.)
h heures (h)
Hg mercure (Hg)
/ par – à
ID diamètre intérieur (D. int.)
IMEP pression effective moyenne indiquée (IMEP)
in pouces (pces)
K.O. cliquetis
lb-ft livres-pieds
M mètre (m)
mm millimètre (mm)
Mach. machine
Mfg. fabricant – constructeur
min minimum (min.) ou minute (min)
misc divers
mnt. montage
No. numéro (N°)
NPT filetage NPT
O.A.L. longueur hors-tout
OD diamètre extérieur (D. ext.)
oz onces
P.F. ajustement à la presse
PSI livres par pouce carré (psi)
qt quart
rd. rond
rpm tours par minute (r/min)
SAE Society of Automotive Engineers, Inc.
s secondes (sec.)
soc douille – prise femelle
spkt. pignon
std standard – normalisé
tdc point mort haut (PMH)
V volts
w watts
X par (x)
B.4 Cylindre complet
Le cylindre complet est constitué par un corps en fonte et un ensemble culasse démontable; ce dernier comprend
les logements et couvercles intégrés des culbuteurs qui enferment complètement la commande des soupapes. Le
corps de cylindre possède une chemise de cylindre démontable en fonte moulée par centrifugation montée dans
un logement de cylindre et il est rattaché à la culasse par dix boulons de 12,7 mm de diamètre (1/2 in) qui font
toute la longueur du corps de cylindre. Le transfert du liquide de refroidissement de l'enveloppe du cylindre à la
culasse se fait par dix trous percés dans la culasse et communiquant avec des passages pour l'eau de
refroidissement entre la chemise et l'enveloppe du cylindre.
La culasse est localisée à la partie supérieure du corps de cylindre grâce à un prolongement de guidage sur ce
corps. La chambre de combustion est fermée par un joint circulaire en cuivre qui est comprimé pour mesurer une
épaisseur prédéterminée lorsque les dix boulons sont serrés.
La chambre de combustion est de forme hémisphérique, le point d'intersection des axes des deux soupapes étant
situé au centre de la sphère. Les sièges de soupapes rapportés des deux soupapes sont mandrinés dans la
culasse.
Une modification a été apportée à la culasse ces dernières années et le présent document décrit à la fois le
type 5573 ancien avec culasse à sièges de bougies intégrés (Figure B.3) et le type 16001 nouveau avec culasse à
sièges de bougies rapportés (Figure B.4). Sur le type 5573 qui reste utilisé dans certains laboratoires, deux trous
taraudés pour les bougies d'allumage sont prévus sur les côtés opposés du dôme et dans un plan perpendiculaire
au plan passant par les soupapes. L'angle inclus entre les trous est de 110 degrés. Les combinaisons normalisées
de filetages et de culots des bougies d'allumage sont indiquées sur le plan Labeco n° 16100.
NOTE La bougie thermique utilisée au cours de l'évaluation des bougies d'allumage est installée dans l'un des trous pour
bougies d'allumage et contient un thermocouple nickel-chrome/alumel possédant une vitesse de réponse de 7 ½ s pour un
passage de la température ambiante à 620 °C ± 28 °C (1 150 °F ± 50 °F) lorsqu'il est immergé dans un bain d'étain fondu à
815° C ± 5,6 °C (1 500 °F ± 10 °F). La température de la bougie thermique a un temps de parcours de 4,5 s (max.) pour la
plage comprise entre -18 °C et 860 °C (0 °F à 1 500 °F).

Légende
1 Axe de l'alésage du cylindre et soupapes
Figure B.3 — Culasse du type à sièges de bougies intégrés (Réf. 5573)
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Légendes
1 Axe du siège rapporté
2 Axe de l'alésage du cylindre
3 Axe des soupapes
4 Thermocouple
Figure B.4 — Culasse du type à sièges de bougies rapportés (Réf. 16001)
La culasse 16001 qui est maintenant normalisée comporte des sièges rapportés pour les bossages des bougies
d'allumage qui sont montés dans la culasse avec six goujons de 8 mm (1/16 in). Ce siège rapporté pour bougie
assure l'étanchéité à l'intérieur de la chambre de combustion et l'étanchéité à l'air extérieur au moyen de deux
joints toriques. Ceci fournit une chemise d'eau pour le bossage de la bougie d'allumage séparée de la chemise
d'eau du cylindre et de la culasse. Ce siège rapporté permet de passer d'une taille de bougie d'allumage à l'autre
en quelques minutes sans intervention sur le cylindre, la culasse ou le piston, ce qui était indispensable avec
l'ancien modèle de culasse 5573. Avec la culasse de type 16001, seule la bougie thermique reste installée en
permanence.
La chemise de cylindre est d'épaisseur généralement uniforme de haut en bas, à l'exception d'une petite bride
extérieure à proximité de l'extrémité inférieure de la chemise. Cette bride s'enclenche sur une bride à couronne
d'acier qui ferme la chemise sur le logement du cylindre et la culasse au moyen de joints plats et des dix boulons
qui fixent le corps de cylindre à la culasse. La surface intérieure du cylindre est moletée avant le rodage de finition;
après le rodage final, la surface subit un traitement Parco-Lubrize.
Le fluide de refroidissement entre à l'extrémité inférieure du logement du cylindre du côté de l'engrenage de
distribution et sort de l'assemblage à la partie supérieure de la culasse entre les porte-culbuteurs. Le fluide de
refroidissement pour le siège rapporté du bossage de la bougie d'allumage, sur la culasse de type 16001, pénètre
dans la chemise du siège rapporté immédiatement au-dessous de ce dernier et sort de la chemise du siège
rapporté juste au-dessus de ce dernier.
Les culbuteurs en fonte qui donnent une levée de soupapes de 8 mm (5/16 in) pour une levée de l'arbre à cames
de 6,33 mm (1/4 in) sont équipés de roulements à aiguille agissant sur des axes de culbuteurs flottants en acier
massif trempés en surface, fixés par des plaques de fermeture boulonnées aux logements des porte-culbuteurs.
Chaque culbuteur est pourvu d'un roulement du côté soupape et d'une vis de réglage du côté de la tige de
culbuteur. La commande des soupapes est lubrifiée par l'huile sous pression provenant des poussoirs de
soupapes et passant par un trou de la vis de réglage, ce qui permet un graissage par barbotage complété par un
graissage de la soupape d'échappement réalisé par projection du logement de la tige de culbuteur de 12,7 mm
(1/2 pouce) dans le porte-culbuteurs d'échappement.
Les soupapes, l'une d'admission et l'autre d'échappement, ont des diamètres et des longueurs de tige
considérablement supérieurs à ceux généralement prévus pour les diamètres de têtes de soupapes utilisés.
Chaque soupape est commandée par deux ressorts de soupape qui assurent un fonctionnement satisfaisant
jusqu'à 3 200 r/min inclus.
B.5 Carter complet
On considère que le côté transmission est l'avant du carter et que le côté volant est l'arrière du carter. Le carter est
constitué par une pièce coulée en fonte extrêmement rigide dans laquelle des trous ont été percés pour le passage
de l'huile afin de permettre la lubrification sous pression de toutes les surfaces de roulement. Le carter, du palier
principal à la base, reçoit les deux axes d'équilibrage contrarotatifs commandés par chaîne. Le couvercle du carter
de distribution enferme les engrenages de distribution, l'entraînement par chaîne des axes d'équilibrage et le
pignon intermédiaire de tension de la chaîne. Une pompe à huile est montée sur l'extérieur du couvercle du carter
de distribution et elle est entraînée, par l'intermédiaire d'un accouplement Oldham, par l'axe d'équilibrage de
gauche. Deux gros couvercles boulonnés sur les côtés du carter permettent le contrôle de l'intérieur du carter.
Il existe trois paliers principaux: le palier principal avant est engagé dans la section de support avant du couvercle
de carter et les deux paliers principaux arrières sont engagés dans un adaptateur démontable. Ces trois paliers
sont verrouillés en place par des goupilles coniques. Tous les paliers principaux sont du type monobloc, antifriction
et font l'objet d'un perçage de précision en place; il n'est pas prévu d'ajustement pour compenser l'usure. Le jeu en
bout de vilebrequin est contrôlé par usinage coté des faces d'appui des deux paliers principaux intérieurs,
l'adaptateur étant fixé en place sur le carter avec le joint étanche approprié.
Le vilebrequin est une pièce forgée en acier très rigide; ses soies de portée sont trempées pour garantir une usure
minimale et il est équilibré pour compenser la masse centrifuge conformément à la pratique normalisée. Des
rainures de clavettes sont prévues pour le volant d'inertie et tous les entraînements avant. Des filetages sont
prévus pour le contre-écrou avant du vilebrequin. Le côté arrière est usiné pour utiliser un joint à lèvre radial. Le
joint en anneau avant est également un joint à lèvre radial qui assure l'étanchéité contre la douille d'écartement du
disque de distribution.
Les axes d'équilibrage lestés de plomb sont montés dans la partie inférieure du carter. Leur balourd amortit les
forces non équilibrées engendrées par la partie supérieure de l'assemblage bielle et piston. Ces axes sont montés
sur des coussinets en bronze engagés en force dans l'arrière du carter et sur des coussinets avant engagés en
force dans un adaptateur de palier piloté. Ils sont entraînés dans des directions opposées à la vitesse du
vilebrequin par un triple entraînement à chaîne. La tension de la chaîne est réglée par un pignon intermédiaire
monté sur un coussinet excentrique qui peut être verrouillé dans la position donnant la tension voulue de la chaîne.
Le volant en acier forgé porte directement sur la section décroissante et trempée à l'arrière du vilebrequin et il est
maintenu par clavette et contre-écrou.
L'arbre à cames, entraîné par des engrenages hélicoïdaux, est en acier de cémentation avec portées et cames
trempées en surface. L'avant de l'arbre à cames se prolonge au travers du carter de distribution pour donner une
prise de mouvement auxiliaire. Un joint d'huile est utilisé à cet endroit.
L'arbre à cames dispose de deux paliers en bronze: (a) le palier avant qui absorbe la poussée axiale de l'arbre à
cames est boulonné par une bride à la section de support avant du carter; (b) le palier arrière est un coussinet qui
est engagé en force dans la section de support arrière du carter. Le jeu en bout de l'arbre à cames peut être ajusté
par enlèvement de métal à la face interne du palier avant.
Les poussoirs de soupapes sont du type à galets. Les guides sont en fonte et sont fixés au couvercle supérieur du
carter par des vis à tête, l'alignement vertical forcé étant assuré par des épaulements qui s'emboîtent dans les
trous de pilotage percés dans le couvercle du carter.
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La bielle est une pièce forgée en acier qui possède un palier fendu de précision du type à coquille, le chapeau
étant maintenu par deux boulons largement dimensionnés. Les paliers sont constitués par une grille d'argent
revêtue d'acier sur sa face arrière qui a subi un perçage de précision et aucun rattrapage de l'usure n'est possible.
La douille de l'axe de pied de bielle est emmanchée à force dans la bielle et elle est en bronze coulé et durci.
L'axe du piston est en acier de cémentation trempé; il est plein, emploie un diamètre complet et possède des
rayons sphériques de 32,50 mm (1-9/32 in).
Le piston est en fonte, il possède quatre segments de compression et un segment racleur d'huile, tous situés au-
dessus du bossage de l'axe du piston et la tête du piston contient une capsule remplie de sodium. Cette capsule,
refroidie par une pulvérisation d'huile provenant de la petite extrémité de la bielle, sert à empêcher toute surchauffe
localisée du piston en favorisant une dissipation plus uniforme de la chaleur d'abord vers la paroi du cylindre par
l'intermédiaire des segments et de la jupe, puis vers l'huile. La capsule est constituée par une chambre en cuivre
brasé en deux parties qui enferme complètement le sodium et qui est frettée par refroidissement dans la pièce
coulée extérieure. La pression qui s'exerce sur le milieu de la tête du piston est transmise directement aux
bossages des pistons par la partie interne de la capsule. Le taux de compression du moteur est de 5,6:1.
B.6 Système d'aspiration d'air
Le système d'aspiration est constitué, pour l'essentiel, par un réservoir d'air et un tuyau d'admission. Le réservoir
d'air, pièce moulée cylindrique en aluminium, est monté à la partie supérieure du tuyau d'admission et fonctionne
comme une chambre d'égalisation pour assurer une pression constante à l'entrée du système d'aspiration. Il
contient un tube montant dont le diamètre intérieur, 22,2 mm (7/8 in), est égal au diamètre de passage du tube et
un filtre à air constitué par quatre couches de tamis de bronze (deux de maille 110 et deux de maille 22) dont le
rôle est d'empêcher les écailles, etc., du tube de pénétrer dans le cylindre. L'air arrive dans le réservoir
tangentiellement et il est aspiré au niveau de l'entrée du tube montant, à proximité du dessus du réservoir. Deux
thermocouples sont installés dans le réservoir d'air; l'un est relié à un régulateur qui maintient la température de
l'admission d'air à 107,2 °C ± 2,8 °C (225 °F ± 5 °F) (voir B.13), et l'autre sert à
...