Calage variable des soupapes. Quels sont les bénéfices? Qu'est-ce qui casse ?
Le calage constant des soupapes sur toute la plage de régime moteur est une solution bon marché mais inefficace. Le changement de phase présente de nombreux avantages.
À la recherche d'opportunités pour améliorer les moteurs à combustion interne à pistons à quatre temps, les concepteurs introduisent constamment de nouvelles solutions pour améliorer la dynamique, étendre la plage de vitesse utile, réduire la consommation de carburant et réduire les émissions d'échappement. Dans la lutte pour optimiser les processus de combustion du carburant, les ingénieurs utilisaient autrefois le calage variable des soupapes pour développer des moteurs plus efficaces et plus respectueux de l'environnement. Les commandes de synchronisation, qui ont grandement amélioré le processus de remplissage et de nettoyage de l'espace au-dessus des pistons, se sont révélées être d'excellents alliés des concepteurs et leur ont ouvert de toutes nouvelles possibilités.
Dans les solutions classiques sans modification du calage des soupapes, les soupapes d'un moteur à quatre temps s'ouvrent et se ferment selon un certain cycle. Ce cycle se répète de la même manière tant que le moteur tourne. Dans toute la plage de vitesse, ni la position du ou des arbres à cames, ni la position, la forme et le nombre de cames sur l'arbre à cames, ni la position et la forme des culbuteurs (le cas échéant) ne changent. Par conséquent, les temps d'ouverture et la course de soupape idéaux n'apparaissent que sur une plage de régime très étroite. De plus, elles ne correspondent pas aux valeurs optimales et le moteur tourne moins efficacement. Ainsi, le calage des soupapes réglé en usine est un compromis considérable lorsque le moteur fonctionne correctement mais ne peut pas montrer ses véritables capacités en termes de dynamique, de flexibilité, de consommation de carburant et d'émissions d'échappement.
Si des éléments sont introduits dans ce système de compromis fixe qui permettent de modifier les paramètres de temps, alors la situation changera radicalement. La réduction du calage des soupapes et de la levée des soupapes dans la plage de vitesse faible et moyenne, l'allongement du calage des soupapes et l'augmentation de la levée des soupapes dans la plage de vitesse élevée, ainsi que le "raccourcissement" répété du calage des soupapes à des vitesses proches du maximum, peuvent considérablement augmenter le plage de vitesse à laquelle les paramètres de calage des soupapes sont optimaux. En pratique, cela signifie plus de couple à bas régime (meilleure souplesse du moteur, accélération plus facile sans rétrograder), ainsi que l'obtention d'un couple maximal sur une large plage de régimes. Par conséquent, dans le passé, dans les spécifications techniques, le couple maximal était lié à des régimes moteur spécifiques, et maintenant, il se trouve le plus souvent dans une certaine plage de vitesses.
Le réglage de la synchronisation s'effectue de différentes manières. L'avance du système est déterminée par la conception du variateur, c'est-à-dire élément exécutif chargé de modifier les paramètres. Dans les solutions les plus complexes, c'est l'ensemble du système qui est contrôlé par un ordinateur, en tenant compte de nombreux facteurs différents. Tout dépend si vous devez modifier uniquement le temps d'ouverture des vannes ou leur course. Il est également important que les changements soient brusques ou graduels.
Dans le système le plus simple (VVT), le variateur, c'est-à-dire l'élément qui effectue le déplacement angulaire de l'arbre à cames est monté sur la poulie d'entraînement de l'arbre à cames. Sous l'influence de la pression d'huile et grâce à des chambres spécialement conçues à l'intérieur de la roue, le mécanisme peut faire tourner le moyeu avec l'arbre à cames installé par rapport au carter de roue, qui est sollicité par l'élément d'entraînement de distribution (chaîne ou courroie crantée). En raison de sa simplicité, un tel système est très bon marché, mais inefficace. Ils ont été utilisés, entre autres, par Fiat, PSA, Ford, Renault et Toyota dans certains modèles. Le système Honda (VTEC) offre de bien meilleurs résultats. Jusqu'à un certain régime, les soupapes sont ouvertes par des cames aux profils qui favorisent une conduite douce et économique. Lorsqu'une certaine limite de vitesse est dépassée, le jeu de cames se décale et les leviers viennent appuyer contre les cames, ce qui contribue à une conduite sportive dynamique. La commutation est effectuée par un système hydraulique, le signal est donné par un contrôleur électronique. L'hydraulique est également chargée de s'assurer que seules deux soupapes par cylindre fonctionnent dans la première phase, et les quatre soupapes par cylindre dans la deuxième phase. Dans ce cas, non seulement les temps d'ouverture des soupapes changent, mais aussi leur course. Une solution similaire de Honda, mais avec un changement en douceur du calage des soupapes, s'appelle i-VTEC. Des solutions inspirées de Honda peuvent être trouvées chez Mitsubishi (MIVEC) et Nissan (VVL).
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