Le mécanisme de soupape du moteur, son dispositif et son principe de fonctionnement

Le mécanisme de soupape est un actionneur de distribution directe, qui assure l'alimentation en temps opportun du mélange air-carburant aux cylindres du moteur et la libération ultérieure des gaz d'échappement. Les éléments clés du système sont les soupapes, qui doivent entre autres assurer l'étanchéité de la chambre de combustion. Ils sont soumis à de lourdes charges, leur travail est donc soumis à des exigences particulières.

Les principaux éléments du mécanisme de soupape

Le moteur nécessite au moins deux soupapes par cylindre, une admission et un échappement, pour fonctionner correctement. La vanne elle-même se compose d'une tige et d'une tête en forme de plaque. Le siège est l'endroit où la tête de soupape rencontre la culasse. Les soupapes d'admission ont un diamètre de tête plus grand que les soupapes d'échappement. Ceci assure un meilleur remplissage de la chambre de combustion avec le mélange air-carburant.

Les principaux éléments du mécanisme:

• soupapes d'admission et d'échappement - conçues pour entrer dans le mélange air-carburant et les gaz d'échappement de la chambre de combustion;
• douilles de guidage - assurent le sens exact du mouvement des vannes;
• ressort - ramène la vanne dans sa position d'origine;
• siège de soupape - le lieu de contact de la plaque avec la culasse;
• craquelins - servent de support au ressort et fixent toute la structure);
• joints de tige de soupape ou anneaux de déflecteur d'huile - empêchent l'huile de pénétrer dans le cylindre;
• poussoir - transmet la pression de la came de l'arbre à cames.

Les cames de l'arbre à cames appuient sur les soupapes, qui sont à ressort pour revenir à leur position d'origine. Le ressort est attaché à la tige avec des craquelins et une plaque à ressort. Pour amortir les vibrations de résonance, non pas un, mais deux ressorts à enroulement polyvalent peuvent être installés sur la tige.

Le manchon de guidage est une pièce cylindrique. Il réduit les frottements et assure un fonctionnement fluide et correct de la tige. Pendant le fonctionnement, ces pièces sont également soumises à des contraintes et à la température. Par conséquent, des alliages résistants à l'usure et à la chaleur sont utilisés pour leur fabrication. Les bagues de soupape d'échappement et d'admission sont légèrement différentes l'une de l'autre en raison de la différence de charge.

Comment fonctionne le mécanisme de soupape

Les vannes sont constamment exposées à des températures et des pressions élevées. Cela nécessite une attention particulière à la conception et aux matériaux de ces pièces. Cela est particulièrement vrai pour le groupe d'échappement, car des gaz chauds en sortent. La plaque de soupape d'échappement sur les moteurs à essence peut être chauffée jusqu'à 800˚C - 900˚C, et sur les moteurs diesel 500˚C - 700C. La charge sur la plaque de soupape d'admission est plusieurs fois inférieure, mais atteint 300˚С, ce qui est également beaucoup.

Par conséquent, des alliages métalliques résistants à la chaleur avec des additifs d'alliage sont utilisés dans leur production. De plus, les soupapes d'échappement ont généralement une tige creuse remplie de sodium. Ceci est nécessaire pour une meilleure thermorégulation et un meilleur refroidissement de la plaque. Le sodium à l'intérieur de la tige fond, s'écoule et prend une partie de la chaleur de la plaque et la transfère à la tige. De cette manière, la surchauffe de la pièce peut être évitée.

Pendant le fonctionnement, des dépôts de carbone peuvent se former sur la selle. Pour éviter que cela ne se produise, des conceptions sont utilisées pour faire tourner la vanne. Le siège est un anneau en alliage d'acier à haute résistance qui est pressé directement dans la culasse pour un contact plus serré.

De plus, pour le bon fonctionnement du mécanisme, il est nécessaire de respecter l'écart thermique régulé. Les températures élevées provoquent la dilatation des pièces, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement de la vanne. L'écart entre les cames d'arbre à cames et les poussoirs est ajusté en sélectionnant des rondelles métalliques spéciales d'une certaine épaisseur ou les poussoirs eux-mêmes (verres). Si le moteur utilise des poussoirs hydrauliques, l'écart est automatiquement ajusté.

Un très grand jeu empêche la soupape de s'ouvrir complètement et donc les cylindres se rempliront moins efficacement de mélange frais. Un petit espace (ou son absence) ne permettra pas aux soupapes de se fermer complètement, ce qui entraînera un grillage des soupapes et une diminution de la compression du moteur.

Classement par nombre de soupapes

La version classique du moteur à quatre temps ne nécessite que deux soupapes par cylindre pour fonctionner. Mais les moteurs modernes font face à de plus en plus d'exigences en termes de puissance, de consommation de carburant et de respect de l'environnement, cela ne leur suffit donc plus. Étant donné que plus il y a de soupapes, plus il sera efficace de remplir le cylindre avec une nouvelle charge. A différents moments, les schémas suivants ont été testés sur les moteurs :

• trois soupapes (entrée - 2, sortie - 1);
• quatre soupapes (admission - 2, échappement - 2);
• cinq soupapes (admission - 3, échappement - 2).

Un meilleur remplissage et nettoyage des cylindres est obtenu grâce à un plus grand nombre de soupapes par cylindre. Mais cela complique la conception du moteur.

Aujourd'hui, les moteurs les plus populaires avec 4 soupapes par cylindre. Le premier de ces moteurs apparaît en 1912 sur le Grand Prix Peugeot. À cette époque, cette solution n'était pas largement utilisée, mais depuis 1970, des voitures produites en série avec un tel nombre de soupapes ont commencé à être produites activement.

Conception d'entraînement

L'arbre à cames et l'entraînement de distribution sont responsables du fonctionnement correct et opportun du mécanisme de soupape. La conception et le nombre d'arbres à cames pour chaque type de moteur sont sélectionnés individuellement. Une pièce est un arbre sur lequel se trouvent des cames d'une certaine forme. Lorsqu'ils tournent, ils exercent une pression sur les poussoirs, les poussoirs hydrauliques ou les culbuteurs et ouvrent les soupapes. Le type de circuit dépend du moteur spécifique.

L'arbre à cames est situé directement dans la culasse. L'entraînement vient du vilebrequin. Il peut s'agir d'une chaîne, d'une courroie ou d'un engrenage. La plus fiable est la chaîne, mais elle nécessite des dispositifs auxiliaires. Par exemple, un amortisseur de vibrations de chaîne (amortisseur) et un tendeur. La vitesse de rotation de l'arbre à cames est la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin. Cela garantit leur travail coordonné.

Le nombre d'arbres à cames dépend du nombre de soupapes. Il existe deux schémas principaux :

• SOHC - avec un arbre;
• DOHC - deux vagues.

Pour un arbre à cames, seules deux soupapes suffisent. Il tourne et ouvre alternativement les soupapes d'admission et d'échappement. Les moteurs à quatre soupapes les plus courants ont deux arbres à cames. L'un garantit le fonctionnement des soupapes d'admission et l'autre garantit les soupapes d'échappement. Les moteurs de type V sont équipés de quatre arbres à cames. Deux de chaque côté.

Les cames d'arbre à cames ne poussent pas directement la tige de soupape. Il existe plusieurs types "d'intermédiaires":

• leviers à galets (culbuteur);
• poussoirs mécaniques (lunettes);
• poussoirs hydrauliques.

Les leviers à galet sont le dispositif préféré. Les soi-disant culbuteurs oscillent sur des essieux enfichables et exercent une pression sur le poussoir hydraulique. Pour réduire la friction, un galet est prévu sur le levier qui entre directement en contact avec la came.

Dans un autre schéma, des poussoirs hydrauliques (compensateurs d'écart) sont utilisés, qui sont situés directement sur la tige. Les compensateurs hydrauliques ajustent automatiquement l'écart thermique et assurent un fonctionnement plus doux et plus silencieux du mécanisme. Cette petite pièce se compose d'un cylindre avec un piston et un ressort, des passages d'huile et un clapet anti-retour. Le poussoir hydraulique est alimenté par l'huile fournie par le système de lubrification du moteur.

Les poussoirs mécaniques (verres) sont des bagues fermées d'un côté. Ils sont installés dans le carter de culasse et transfèrent directement la force à la tige de soupape. Ses principaux inconvénients sont la nécessité d'ajuster périodiquement les écarts et les coups lorsque vous travaillez avec un moteur froid.

Bruit pendant le fonctionnement

Le dysfonctionnement de la soupape principale est un cognement sur un moteur froid ou chaud. Le cognement sur un moteur froid disparaît après que la température augmente. Lorsqu'ils chauffent et se dilatent, l'écart thermique se referme. De plus, la viscosité de l'huile, qui ne s'écoule pas au bon volume dans les poussoirs hydrauliques, peut en être la cause. L'encrassement des canaux d'huile du compensateur peut également être à l'origine du taraudage caractéristique.

Les soupapes peuvent cogner sur un moteur chaud en raison d'une faible pression d'huile dans le système de lubrification, d'un filtre à huile sale ou d'un jeu thermique incorrect. Il faut aussi tenir compte de l'usure naturelle des pièces. Les défauts peuvent provenir du mécanisme de soupape lui-même (usure du ressort, de la douille de guidage, des poussoirs hydrauliques, etc.).

Ajustement du jeu

Les réglages se font uniquement sur un moteur froid. L'écart thermique actuel est déterminé par des sondes métalliques plates spéciales de différentes épaisseurs. Pour changer l'écart sur les culbuteurs, il y a une vis de réglage spéciale qui tourne. Dans les systèmes avec poussoir ou cales, le réglage s'effectue en sélectionnant des pièces de l'épaisseur requise.

Envisagez un processus étape par étape pour régler les soupapes des moteurs avec poussoirs (lunettes) ou rondelles :

1. Retirez le couvercle de soupape du moteur.
2. Tourner le vilebrequin de manière à ce que le piston du premier cylindre soit au point mort haut. S'il est difficile de le faire par des marques, vous pouvez dévisser la bougie et insérer un tournevis dans le puits. Son mouvement ascendant maximal sera le point mort.
3. À l'aide d'un jeu de jauges d'épaisseur, mesurez le jeu des soupapes sous les cames qui n'appuient pas sur les poussoirs. La sonde doit avoir un jeu serré, mais pas trop libre. Notez le numéro de soupape et la valeur du jeu.
4. Tourner le vilebrequin d'un tour (360°) pour amener le piston du 4ème cylindre au PMH. Mesurez le jeu sous le reste des soupapes. Notez les données.
5. Vérifiez quelles vannes sont hors tolérance. S'il y en a, sélectionnez les poussoirs de l'épaisseur souhaitée, retirez les arbres à cames et installez de nouvelles lunettes. Ceci termine la procédure.

Il est recommandé de vérifier les écarts tous les 50 à 80 XNUMX kilomètres. Les valeurs de jeu standard peuvent être trouvées dans le manuel de réparation du véhicule.

Veuillez noter que les jeux des soupapes d'admission et d'échappement peuvent parfois différer.

Un mécanisme de distribution de gaz correctement ajusté et réglé assurera un fonctionnement régulier et uniforme du moteur à combustion interne. Cela aura également un effet positif sur les ressources du moteur et le confort du conducteur.