Rotation + Arbre à cames + Pistons + Soupapes

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Le deuxième temps du cycle est le moins spectaculaire. En fait, emporté par la rotation du volant moteur, les pistons poursuivent leur course et remontent dans les cylindres comprimant ainsi le mélange qui vient d'y être admis.  [...] Elles le resteront jusqu'à la fin de la phase suivante (explosion) Cette synchronisation est obtenue grâce à l'arbre à cames (deux sur le modèle présenté ici). Cet arbre, pièce éminemment importante agit sur des poussoirs qui lèvent ou ferment les soupapes selon la phase du cycle.  [...] Sa rupture stopperait la rotation de l'arbre à cames et les pistons viendraient brutalement heurter les soupapes laissées fermées... Autant dire que le moteur serait hors d'usage.  [...]

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Le profil des cames fabriquées dans le passé comme un ensemble d'arcs de cercle raccordés opportunément (cames polycentriques) est déterminé actuellement à partir des accélérations maximales que peuvent supporter les soupapes en phase d'ouverture et de fermeture, du moment d'ouverture et de sa durée.  [...] L'avantage de la double voie de passage pour chaque phase présente, en contrepartie, l'inconvénient d'une étanchéité défectueuse de la soupape, ce qui en déconseille son utilisation dans les moteurs à carburation. Lorsque l'arbre à cames est dans le carter, le calage de la distribution est très simple.  [...] Par contre, le réglage des poussoirs (soupapes latérales) est peu aisé, l'accessibilité en étant réduite. Si les soupapes sont en tête, cette opération se trouve grandement facilitée. Dans le cas de commande indirecte, on agit en général sur une vis de réglage placée sur le culbuteur ou bien sur la position du palier du culbuteur lui-même.  [...]

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Ainsi, la soupape d'admission ne s'ouvrira pas au P.M.H., c'est-à-dire au début de la phase d'admission (comme cela suffirait dans un moteur tournant très lentement), mais quelques degrés avant afin que le conduit soit déjà en communication avec le cylindre au moment où le piston commence sa course descendante.  [...] Pour chaque distribution, les valeurs choisies pour l'avance et le retard des soupapes conviennent uniquement à une vitesse donnée des gaz dans les conduits et, par conséquent, pour une vitesse donnée du moteur, et ce en raison des phénomènes dynamiques qui entrent en jeu et qui nécessiteraient des calages plus larges au fur et à mesure de l'augmentation de la vitesse et de la charge du moteur et des calages plus réduits à un régime de rotation moins élevé.  [...] Pour ces raisons, on a essayé à plusieurs reprises des systèmes de distribution à calage variable, c'est-à-dire susceptibles de changer, suivant le régime moteur, la levée et le temps d'ouverture des soupapes. Les dispositifs permettant d'obtenir ces variations sont basés sur des cames coniques à déplacement axial, ou bien des culbuteurs à point d'appui déplaçable.  [...]

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Pour les deux-temps, les deux vitesses sont identiques. La disposition et le nombre des arbres à cames conditionnent la forme de la chambre de combustion (triangulaire, hémisphérique, plate) et la position des soupapes (parallèles, inclinées).  [...] - L'arbre à cames dans le carter. Avec cette disposition, les soupapes peuvent être latérales ou bien en tête et commandées par tiges et culbuteurs.  [...] - Une partie curviligne raccordant les côtés, qui correspond à l'ouverture maximale. La conception des profils de carne est très délicate. elle détermine en effet les accélérations des soupapes et, partant, toutes les forces entrant en jeu dans la distribution.  [...]

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En raison de la parfaite étanchéité du moteur, ces gaz doivent être évacués à la fin de chaque cycle car leur présence dans le cylindre empêcherait rapidement tout mouvement du piston. Pour cela, l'arbre à cames commande l'ouverture des soupapes d'échappement qui communiquent avec le collecteur d'échappement puis avec le pot lui-même.  [...] Le très haut pouvoir corrosif des gaz et leurs capacité à se dissoudre partiellement dans la vapeur d'eau créent un mélange très agressif qui vient rapidement à bout, par oxydation, des lignes d'échappement en acier standard.   [...] Pour ces mêmes raisons, il est à craindre qu'une voiture qui roule peu voit sa ligne d'échappement se corroder encore plus vite. Le mélange non évacué va stagner dans les différents silencieux où son pouvoir d'oxydation va agir sur de longues périodes.   [...]

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Un moteur est une boite étanche, creusée de plusieurs puits appelés cylindres dans lesquels montent de manière étanche des pistons métalliques. Ce mouvement de va et vient entraîne une manivelle (le vilebrequin) qui communique ensuite son mouvement rotatif à un arbre de transmission qui, lui même va communiquer sa rotation aux roues motrices.  [...] Le mélange explosif se trouve maintenant en haut du cylindre, dans la chambre de combustion. Le piston, entraîné par le mouvement du moteur, comprime le mélange. C'est le deuxième temps. la compression.  [...] Le piston est alors violemment repoussé. Les gaz résiduels de l'explosion sont chassés vers l'extérieur du moteur. C'est le quatrième et dernier temps.l'échappement.  [...]

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Ce jeu varie entre 0,2 et 0,6 mm, les valeurs les plus faibles étant généralement adoptées pour des moteurs à tiges et culbuteurs, tandis que les valeurs les plus élevées sont utilisées avec la commande directe des soupapes par arbre à cames en tête.  [...] Dans tous les cas, le jeu dépend des coefficients de dilatation de la soupape et de toute la chaîne cinématique de la distribution. Le dimensionnement des soupapes s'étudie sur la base de deux critères. l'un aérodynamique, qui détermine la section de passage et la vitesse du mélange en fonction du remplissage et de l'échappement les plus opportuns dans les diverses conditions de fonctionnement.  [...] En revanche, des chambres triangulaires ou hémisphériques permettent d'augmenter le rapport des diamètres de soupapes au diamètre du piston. Si l'on a besoin de diamètres plus élevés, on double le nombre des soupapes, pratique courante pour certains moteurs de course et, plus rarement, pour quelques voitures de tourisme.  [...]

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Les mécanismes de commande assurent l'ouverture et la fermeture des soupapes au moment le plus opportun afin de garantir le meilleur remplissage du cylindre et la plus faible contre-pression à l'échappement. L'évolution historique de la distribution va de pair avec celle du moteur.  [...] Du dispositif à soupapes latérales avec arbre à cames dans le bloc- moteur caractérisant les premiers moteurs (conditionnant un faible rapport volumétrique et une chambre de combustion de forme très allongée), on est passé aux soupapes en tête sans modifier la position de l'arbre à cames.  [...] La nécessité de simplifier la chaîne cinématique de commande de la soupape a déterminé les techniciens à disposer l'arbre à cames en tête.  [...]

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L'adoption définitive de la culasse démontable élimina ces bouchons et permit d'étudier avec une plus grande précision la forme de la chambre de combustion pour améliorer le rendement. Parmi les formes donnant un rendement appréciable, la culasse conçue par Ricardo, aux environs de 1920, s'imposa- Tout en conservant des soupapes latérales, elle permettait d'obtenir un rapport volumétrique relativement élevé et une bonne turbulence.  [...] Bientôt les soupapes en tête culbutées s'imposèrent. Pour des raisons de facilité d'usinage, les soupapes en tête furent tout d'abord placées côte côte parallèlement à l'axe des cylindres, disposition qui ne permettait pas l'utilisation de soupapes de grandes dimensions, les moteurs ayant général une course longue et un alésage réduit.  [...] Au cours des années soixante, la distribution arbre à cames en tête, avec commande directe des soupapes, s'est imposée progressivement, même pour la grande série.  [...]

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Étant donné que presque tout l'espace disponible de la chambre d'explosion est utilisé pour loger les soupapes dans les meilleures conditions, il ne reste qu'une marge très réduite pour la bougie, qui doit être placée surtout en tenant compte de son accessibilité pour le démontage.  [...] Signalons aussi que, souvent, la forme de la chambre est conditionnée par les exigences de l'usinage et la nécessité de réaliser une économie dans sa fabrication. Ainsi, pour simplifier la culasse de l'Alfa Romeo Alfasud, on lui a donné une forme absolument plate, les chambres de combustion étant entièrement creusées dans les pistons.  [...] Les mêmes considérations sont valables pour l'étude des conduits de graissage des culbuteurs et des paliers de l'arbre à cames en tête. Le retour de l'huile dans le carter s'effectue le long des goujons de fixation de la culasse, ou encore à travers des canalisations de réception spéciales.  [...]