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La boîte à fourbi

Comment marchent les soupapes?

Suite de la compréhension d'un moteur thermique, je vous propose aujourd'hui de vulgariser et clarifier le fonctionnement des soupapes.

Pour mémoire, les soupapes sont les orifices d'entrée du mélange air+essence d'un côté (juste air pour les moteurs diesel) et de sortie des gaz brûlés après combustion de l'autre.

L'idée générale, c'est d'ouvrir les soupapes d'admission lorsque le piston descend (normal, ça créée une dépression plus propice à faire entrer quelque chose qu'à faire sortir quelque chose du cylindre), jusqu'à, grossièrement, que le piston arrive au plus bas de sa course (son mouvement).
Là, on referme les soupapes d'admission, et le piston remonte, comprimant le mélange air+essence, le rendant encore plus inflammable et explosif.
Au plus haut de la course du piston, la bougie émet une étincelle (dans les moteurs essence) qui va faire exploser le mélange comprimé, repoussant donc le piston vers le bas. A ce moment, les soupapes d'admission et d'échappement sont toujours fermées.
Poussé par l'explosion, le piston arrive en bas et remonte une nouvelle fois.
C'est durant cette remontée que les soupapes d'échappement sont ouvertes et que les gaz brûlés dans le cylindre sont naturellement expulsés.
Enfin, arrivé au plus haut de la course du piston - schématiquement - les soupapes d'échappement sont closes et celles d'admission sont ouvertes. Et on recommence!

OK, mais comment ça marche une soupape alors?

Une soupape est un trou normalement fermé par une pièce mécanique en forme de té de golf (d'ailleurs, c'est même ça qu'on appelle soupape, plus que le trou)
Sur cette photo, c'est la grande pièce avec une base ronde.
Je vous ai dit que le trou est normalement fermé, ceci est fait par le ressort de soupape qui la tire vers le haut. Pour ceux qui ne verraient pas bien comment c'est possible, le corps de la soupape (la grande tige) est en partie dans un conduit,ce qui permet de caler le ressort non pas sur le bas (au niveau de la base ronde) mais sur le haut, en lui ajoutant la pièce foncée en bas à droite de la photo.
La partie basse de la soupape, elle, va être soumise au mélange air+essence dans le conduit d'admission.

Maintenant, vous avez une soupape fermée.
OK, mais comment s'ouvre-t-elle?

Au dessus de la soupape, un axe va tourner. Cet axe est pourvu d'excentriques en forme de goutte avec une "pointe" un peu moins prononcée. On appelle cet axe l'arbre à cames et, bien entendu, chaque excentrique s'appelle une came.

Une came va actionner une soupape en la poussant vers le bas soit directement (un arbre à cames en tête), soit par le biais d'un basculeur, situé au-dessus de l'arbre et qui va attaquer la soupape. L'arbre à cames est situé entre les rangées des soupapes d'admission et d'échappement, au-dessus. Néanmoins, les choses se corsent quand on a besoin de plus d'une soupape en admission et échappement.

En effet, si une soupape d'admission et une d'échappement suffisent sur le principe, on tire de meilleures performances en en ajoutant une seconde de chaque par cylindre. Ce qui, sur un moteur quatre cylindre, à raison de 4 soupapes par cylindre, porte leur nombre à seize. Et vous imaginez la taille d'un arbre à seize cames, rien ce celui-là en a huit, alors comment faire?

Dans la plupart des cas, on utilisera un second arbre à cames, sans basculeur, et on placera ces deux arbres au-dessus d'une rangée de soupapes. De cette manière, chaque arbre n'a à actionner que huit soupapes!

Le ou les arbres à cames sont actionnés entraînés par la courroie de distribution.

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