Soupape moteur : Quelle est sa fonction ?
La soupape du moteur à combustion interne est une partie importante du train de soupapes dans un moteur à combustion interne alternatif.
Dans cet article, nous verrons brièvement la fonction de la soupape d'un moteur à combustion interne et ce qui la sollicite.
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Comment fonctionne une soupape moteur ?
L'arbre à cames commande les soupapes. Si l'arbre à cames tourne, la came commence à courir contre le poussoir de soupape, appuyant ainsi sur le ressort de soupape, et grâce à cela, la soupape commence à s'ouvrir. Cependant, la soupape est fermée si la came ne touche pas le poussoir.
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La tête de soupape repose ainsi sur le siège de soupape, fermant ainsi la chambre de combustion. Lorsque la soupape s'ouvre, sa tête s'étend à nouveau dans la chambre de combustion. Il y a au moins deux soupapes pour chaque cylindre d'un moteur à combustion à piston, une d'admission et l'autre d'échappement.
La plupart des moteurs modernes d'aujourd'hui ont plus de soupapes, le plus souvent quatre soupapes par cylindre, dont deux d'admission et deux d'échappement. Certains moteurs ont un nombre impair de soupapes par cylindre. L'un est le moteur 1.8T 20v bien connu, qui a trois soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement.
Construction des soupapes du moteur
Une soupape de moteur se compose d'une tête et d'une tige. La tête de soupape est la partie la plus large de la soupape, formant une plaque. La tige de valve est une partie rétrécie qui ressemble à un clou sans tête. La tête des soupapes d'admission est généralement plus grande que celle des soupapes d'échappement, ou dans le cas d'un nombre impair de soupapes, le nombre de soupapes d'admission est supérieur au nombre de soupapes d'échappement.
La priorité est d'assurer un remplissage suffisant de la bouteille. Par conséquent, la taille des soupapes d'admission est maximisée au détriment des soupapes d'échappement. La pression des gaz d'échappement dans le cylindre est suffisante au moment où la soupape d'échappement s'ouvre pour assurer une vidange correcte du cylindre.
La tige de la valve doit être aussi courte que possible afin que le poids de la valve n'augmente pas inutilement, et c'est également l'endroit par lequel la chaleur de la valve est évacuée. La tige est l'un des deux endroits par lesquels l'évacuation de la chaleur de la soupape est assurée, et son diamètre peut donc atteindre jusqu'à 30 % du diamètre du siège de soupape.
Puissance et couple moteur : lequel de ces paramètres est le plus important ?
L'angle de biseau de la portée de soupape du moteur thermique est le plus souvent de 45°. A cet angle, une bonne étanchéité est obtenue. Cependant, certains moteurs ont des soupapes d'admission avec un angle de biseau de la surface d'atterrissage de 30°. Un angle de biseau plus petit de la surface d'appui de la soupape améliore le remplissage du cylindre et, par conséquent, les performances du moteur.
A quoi doit résister une soupape de moteur ?
La soupape du moteur est extrêmement sollicitée mécaniquement et thermiquement.
- Mécaniquement, la soupape est sollicitée par la pression des fumées dans la chambre de combustion, les forces d'inertie et les frottements.
- Thermiquement, la soupape est sollicitée par la température élevée dans la chambre de combustion.
La charge thermique est inégale, ce qui provoque des contraintes thermiques. Une charge thermique inégale affecte certaines exigences imposées à la conception des vannes. D'autres exigences qui affectent la conception des soupapes résultent de la conception du moteur à combustion.
Les températures très élevées sollicitent les soupapes du moteur et le siège de soupape ou la tige de soupape est utilisé pour dissiper cette chaleur. Pour un meilleur transfert de chaleur de la tête de soupape à la tige, la cavité à l'intérieur de la soupape est remplie d'un matériau, le plus souvent du sodium, qui est liquide à la température de travail.
Cependant, la cavité n'est que partiellement remplie, assurant que lorsque la soupape se déplace, l'espace interne est lavé et, ainsi, un meilleur transfert de chaleur de la tête de soupape à sa tige.
Pour les soupapes plus grandes, la tête de soupape peut également être creuse. Les soupapes d'échappement sont beaucoup plus sollicitées thermiquement que les soupapes d'admission, elles sont donc faites de matériaux de meilleure qualité et plus durables.