L'Arbre à Came en Tête : simple ou double

La distribution des moteurs 4 temps 2ème partie

La semaine dernière, nous avons vu les mécanismes de commande des soupapes et leur évolution, vers des systèmes de plus en plus performants. Voyons maintenant le double ACT, qui est à ce jour la quintessence du moteur à soupapes.

Sus aux intermédiaires…

Malgré l'avènement de l'arbre à cames en tête, il reste encore des basculeurs pour commander les soupapes, ce qui n'est pas optimal. En positionnant directement 2 arbres à cames au-dessus des soupapes, on peut alors les actionner quasiment sans intermédiaire. Une idée imaginée au tout début du 20ème siècle, voici plus de 100 ans donc. Un terme qui se traduit par le sigle DOHC en anglais pour « Double Over Head Camshaft ».

Légende : Sur un moteur à double ACT, les cames actionnent les soupapes, via des poussoirs, sans faire appel à des basculeurs.

Restent les poussoirs...

L'absence de pièce intermédiaire n'est cependant pas totale, dans la mesure où il est indispensable d'ajuster le jeu aux soupapes (voir encadrer). On a donc interposé des poussoirs munis de pastilles d'épaisseur pour régler le jeu. Mais plus l'on souhaite de puissance, plus les levées d'arbres à cames sont importantes et donc rapides. Un détail qui se traduit par un déplacement du point de contact came/poussoir. Et plus l'on va vite, plus ce déplacement est grand, donc plus le poussoir doit avoir un gros diamètre. Conséquence, il devient lourd !!! Zut, c'est justement ce que l'on voulait éviter en éliminant le culbuteur. On tourne en rond.

La pastille de réglage

La pastille de réglage surplombe le poussoir (au bout du tournevis). Elle peut aussi être implantée dessous, elle est alors plus légère, mais il faut déposer l'arbre à cames, pour la remplacer, ce qui rend le réglage plus complexe.

Vous avez dit linguet ?

La solution ultime, c'est donc l'utilisation de minuscules bras de leviers aux surfaces arrondies qui amplifient le déplacement des soupapes, sans avoir la lourdeur d'un basculeur. Grâce la surface de contact arrondi, le déplacement du point de contact se trouve réduit, ce qui permet de minimiser les pièces et de gagner du poids. Là c'est le top du top, ce qu'on trouve sur des F1, en moto GP et sur les motos de série les plus performantes (BMW S 1000 RR par exemple)...

Placés entre l'arbre à came et les soupapes, les linguets éliminent le poussoir et font gagner de précieux grammes à la distribution des moteurs très performants.

Et après?

Est-il possible de faire mieux qu'un système à double ACT ? Oui et non car aujourd'hui, les quatre temps performants utilisent tous cette technologie. Cependant, si l'on ne supprime pas les ACT, ce que l'on élimine, c'est bel et bien les ressorts, qui constituent le talon d'Achille du mécanisme. Pour voir ses systèmes en action, il faut encore se tourner vers le moto GP, la formule un … ou la route ! En effet, pour contourner l'affolement de soupapes évoqué le mois dernier, on remplace les ressorts, soit par des culbuteurs mécaniques, comme le fait Ducati avec son desmo, soit par des systèmes de rappels pneumatiques. Une sorte de variante de la suspension Fournalès appliquée au moteur. Plus de casse de ressort, pas d'affolement, moins de poids et au final, plus de performances. Dédié aux très hauts régimes (17/ 20,000 tr/mn). Il permettrait cependant aussi de supporter des lois de cames très « sévères » fonctionnant à plus bas régimes.

légende : Ultime évolution en matière de distribution : le rappel pneumatique. Il remplace le ressort mécanique par un vérin rempli d'air sous pression.

Encadré : Pourquoi régler le jeu aux soupapes ?

Avec le temps, le martèlement de la soupape sur son siège fini par provoquer un tassement. Cela se traduit par un enfoncement progressif de la soupape dans la culasse. De fait, la tige remonte et le jeu initial diminue, jusqu'à ce qu'il disparaisse totalement. Conséquence, la soupape, qui se dilate avec la chaleur, appuie en permanence sur l'arbre à cames et n'obture plus le conduit de façon totalement étanche. Dans ces conditions, le mélange s'enfuit lors de la combustion, brûlant le siège, qui s'use très vite et devient encore moins étanche... En plus la soupape ne se posant plus sur le siège, il n’y a plus de contact avec l’extérieur pour évacuer les calories. Donc elle chauffe encore plus. Les performances du moteur sont dégradées, consommation et pollution augmentent simultanément. Le démarrage à froid devient aussi très difficile. Dans le même temps, le frottement permanent des poussoirs sur l'arbre à cames provoque une usure de la distribution qui finit par gripper. Il faut alors remplacer les poussoirs et l'arbre à cames.... Le mieux est donc de régler son jeu aux soupapes avant que les ennuis ne commencent !