Culasse. Objet et dispositif
Un moteur à combustion interne moderne est une unité très complexe, qui comprend un grand nombre de composants et de pièces. Le composant clé du moteur à combustion interne est la culasse (culasse). La culasse, ou simplement la culasse, sert en quelque sorte de couvercle qui ferme le haut des cylindres du moteur à combustion interne. Cependant, c'est loin d'être le seul but fonctionnel de la tête. La culasse a une conception assez complexe et son état est critique pour le fonctionnement normal du moteur à combustion interne.
Chaque automobiliste doit comprendre le dispositif de la tête et comprendre le fonctionnement de cet élément.
Les culasses sont réalisées par fonderie à partir de fonte alliée ou d'alliages à base d'aluminium. Les produits en alliage d'aluminium ne sont pas aussi solides que la fonte, mais ils sont plus légers et moins sujets à la corrosion, c'est pourquoi ils sont utilisés dans les moteurs à combustion interne de la plupart des voitures particulières.
Pour éliminer la contrainte résiduelle du métal, la pièce est traitée à l'aide d'une technologie spéciale. puis fraisage et perçage.
Selon la configuration du moteur à combustion interne (disposition des cylindres, du vilebrequin et des arbres à cames), il peut avoir un nombre différent de culasses. Dans une unité à une rangée, il y a une tête, dans les moteurs à combustion interne d'un autre type, par exemple en forme de V ou en forme de W, il peut y en avoir deux. Les gros moteurs ont généralement des têtes séparées pour chaque cylindre.
La conception de la culasse diffère également en fonction du nombre et de l'emplacement des arbres à cames. Les arbres à cames peuvent être montés dans un compartiment supplémentaire de la tête et peuvent être installés dans le bloc-cylindres.
D'autres caractéristiques de conception sont possibles, qui dépendent du nombre et de la disposition des cylindres et des soupapes, de la forme et du volume des chambres de combustion, de l'emplacement des bougies ou des buses.
Dans ICE avec un agencement de soupapes inférieur, la tête a un dispositif beaucoup plus simple. Il n'a que des canaux de circulation d'antigel, des sièges pour les bougies d'allumage et des fixations. Cependant, ces unités ont un faible rendement et n'ont pas été utilisées dans l'industrie automobile depuis longtemps, bien qu'elles puissent encore être trouvées dans des équipements spéciaux.
La culasse, conformément à son nom, est située au sommet du moteur à combustion interne. En fait, il s'agit d'un boîtier dans lequel sont montées les pièces du mécanisme de distribution de gaz (distribution), qui contrôle l'admission du mélange air-carburant dans les cylindres et les gaz d'échappement. Le haut des chambres de combustion est situé dans la tête. Il a des trous filetés pour le vissage des bougies d'allumage et des injecteurs, ainsi que des trous pour connecter les collecteurs d'admission et d'échappement.
Pour la circulation du liquide de refroidissement, des canaux spéciaux (appelés chemise de refroidissement) sont utilisés. La lubrification est fournie par des canaux d'huile.
De plus, il existe des sièges pour vannes avec ressorts et actionneurs. Dans le cas le plus simple, il y a deux soupapes par cylindre (admission et sortie), mais il peut y en avoir plus. Des soupapes d'admission supplémentaires permettent d'augmenter la section transversale totale, ainsi que de réduire les charges dynamiques. Et avec des soupapes d'échappement supplémentaires, la dissipation de la chaleur peut être améliorée.
Le siège de soupape (siège), en bronze, en fonte ou en acier résistant à la chaleur, est pressé dans le logement de la culasse ou peut être réalisé dans la culasse elle-même.
Les guides de soupape assurent une assise précise. Le matériau pour leur fabrication peut être la fonte, le bronze, le cermet.
La tête de soupape a un chanfrein conique fait à un angle de 30 ou 45 degrés. Ce chanfrein est la surface de travail de la soupape et est adjacent au chanfrein du siège de soupape. Les deux biseaux sont soigneusement usinés et rodés pour un ajustement parfait.
Pour une fermeture fiable de la vanne, un ressort est utilisé, qui est en acier allié avec un traitement spécial ultérieur. La valeur de son serrage préliminaire affecte de manière significative les paramètres du moteur à combustion interne.
Commande l'ouverture/fermeture des soupapes de l'arbre à cames. Il a deux cames pour chaque cylindre (une pour l'admission, l'autre pour la soupape d'échappement). Bien que d'autres options soient possibles, notamment la présence de deux arbres à cames, dont l'un commande l'admission, l'autre commande l'échappement. Dans les moteurs à combustion interne des voitures particulières modernes, on utilise le plus souvent exactement deux arbres à cames montés sur le dessus, et le nombre de soupapes est de 4 pour chaque cylindre.
En tant que mécanisme d'entraînement pour la commande des soupapes, des leviers (culbuteurs, culbuteurs) ou des poussoirs sous forme de cylindres courts sont utilisés. Dans cette dernière version, l'écart dans l'entraînement est automatiquement ajusté à l'aide de compensateurs hydrauliques, ce qui améliore leur qualité et prolonge leur durée de vie.
La surface inférieure de la culasse, qui est adjacente au bloc-cylindres, est rendue uniforme et soigneusement traitée. Pour empêcher la pénétration d'antigel dans le système de lubrification ou d'huile moteur dans le système de refroidissement, ainsi que la pénétration de ces fluides de travail dans la chambre de combustion, un joint spécial est installé entre la culasse et le bloc-cylindres lors de l'installation. Il peut être réalisé en matériau composite amiante-caoutchouc (paronite), en cuivre ou en acier avec des intercalaires polymères. Un tel joint offre un haut degré d'étanchéité, empêche le mélange des fluides de travail des systèmes de lubrification et de refroidissement et isole les cylindres les uns des autres.
La tête est fixée au bloc-cylindres avec des boulons ou des goujons avec des écrous. Le serrage des boulons doit être abordé de manière très responsable. Il doit être produit en stricte conformité avec les instructions du constructeur automobile selon un certain schéma, qui peut différer pour différents moteurs à combustion interne. Assurez-vous d'utiliser une clé dynamométrique et respectez le couple de serrage spécifié, qui doit être indiqué dans les instructions de réparation.
Le non-respect de la procédure entraînera une violation de l'étanchéité, la libération de gaz à travers le joint, une diminution de la compression dans les cylindres et une violation de l'isolement les uns des autres des canaux des systèmes de lubrification et de refroidissement. Tout cela se manifestera par le fonctionnement instable du moteur à combustion interne, une perte de puissance, une consommation excessive de carburant. Au minimum, vous devrez changer le joint, l'huile moteur et l'antigel avec des systèmes de rinçage. Des problèmes plus graves sont possibles, jusqu'à la nécessité d'une réparation sérieuse du moteur à combustion interne.
il faut se rappeler que le joint de culasse n'est pas adapté à la réinstallation. Si la tête est retirée, le joint doit être remplacé, quel que soit son état. Il en va de même pour les boulons de fixation.
Par le haut, la culasse est fermée par un couvercle de protection (on l'appelle aussi couvercle de soupape) avec un joint en caoutchouc. Il peut être en tôle d'acier, en aluminium ou en plastique. Le bouchon a généralement un col pour verser l'huile moteur. Ici, il est également nécessaire de respecter certains couples de serrage lors du serrage des boulons de fixation et de changer le caoutchouc d'étanchéité à chaque ouverture du couvercle.
Les questions de prévention, de diagnostic, de réparation et de remplacement de la culasse doivent être prises au sérieux, car il s'agit d'un élément critique du moteur à combustion interne qui, de plus, est soumis à des charges mécaniques et thermiques très importantes.
Des problèmes surviennent tôt ou tard même avec le bon fonctionnement de la voiture. Accélérer l'apparition de dysfonctionnements dans le moteur - et la tête en particulier - les facteurs suivants :
- ignorer le décalage périodique ;
- l'utilisation de lubrifiants ou d'huiles de mauvaise qualité qui ne répondent pas aux exigences de ce moteur à combustion interne ;
- utilisation de carburant de mauvaise qualité ;
- filtres bouchés (air, huile);
- absence prolongée d'entretien courant ;
- style de conduite pointu, abus de vitesses élevées;
- système d'injection défectueux ou non régulé;
- état insatisfaisant du système de refroidissement et, par conséquent, surchauffe du moteur à combustion interne.
La panne du joint de culasse et d'autres problèmes connexes ont déjà été mentionnés ci-dessus. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans un article séparé. Autres pannes de tête possibles :
- sièges de soupape fissurés ;
- guides de soupape usés ;
- sièges d'arbre à cames cassés ;
- fixations ou filetages endommagés ;
- fissures directement dans le carter de culasse.
Les sièges et les douilles de guidage peuvent être remplacés, mais cela doit être fait en utilisant une technologie spéciale utilisant un équipement spécial. Les tentatives d'effectuer de telles réparations dans un environnement de garage entraîneront très probablement la nécessité d'un changement complet de la tête. Par vous-même, vous pouvez essayer de nettoyer et de meuler les chanfreins des sièges, sans oublier qu'ils doivent être bien ajustés contre les chanfreins d'accouplement des soupapes.
Pour restaurer les lits usés sous l'arbre à cames, des bagues de réparation en bronze sont utilisées.
Si le filetage de la douille de la bougie est cassé, vous pouvez installer un tournevis. Des goujons de réparation sont utilisés à la place des fixations endommagées.
Les fissures dans le boîtier de la tête peuvent être essayées pour être soudées si elles ne se trouvent pas au niveau des joints de gaz. Il est inutile d'utiliser des outils tels que le soudage à froid, car ils ont un coefficient de dilatation thermique différent et se fissurent simplement très rapidement. L'utilisation de la soudure pour éliminer les fissures traversant le joint de gaz n'est pas pratique - dans ce cas, il est préférable de remplacer la tête.
Avec la tête, il est impératif de changer son joint, ainsi que le joint en caoutchouc du couvercle.
Lors du dépannage de la culasse, n'oubliez pas de diagnostiquer également les pièces de distribution qui y sont installées - soupapes, ressorts, culbuteurs, culbuteurs, poussoirs et, bien sûr, l'arbre à cames. Si vous avez besoin d'acheter de nouvelles pièces de rechange pour remplacer celles qui sont usées, vous pouvez le faire dans la boutique en ligne.
Il est plus pratique et plus facile d'acheter et de monter l'ensemble culasse lorsque les pièces du mécanisme de distribution de gaz (arbre à cames, soupapes avec ressorts et actionneurs, etc.) y sont déjà installées. Cela éliminera le besoin de montage et de réglage, ce qui sera nécessaire si les composants de distribution de l'ancienne culasse sont installés dans le nouveau boîtier de culasse.
