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*3.Distribution (moteur) Éclaté d'un moteur à double arbre à cames en tête. En

*3.Distribution (moteur) Éclaté d'un moteur à double arbre à cames en tête. En mécanique, la distribution regroupe les mécanismes qui assurent l'admission et l'échappement des gaz dans les cylindres d'un moteur à explosion. L'arbre à cames, les soupapes ou encore la courroie de distribution sont une liste non exhaustive des éléments composant la distribution. Description et fonctionnement[modifier Lors de son fonctionnement, un moteur à combustion interne effectue différentes phases réalisées dans un ordre précis appelées « temps ». Afin que celles-ci se déroulent d'une manière ordonnée, il est nécessaire de synchroniser les différentes phases. Un moteur à deux temps utilise peu de pièces mécaniques dans la mesure où il s'agit de découvrir lors de la course du piston différentes lumières d'entrées et de sortie du mélange carburé à l'admission et des gaz brulés à l'échappement et parfois d'actionner, par dépression, des clapets sur le circuit d'admission. Le moteur à quatre temps est un système plus complexe car utilisant de nombreuses pièces en mouvement simultané et synchronisé, se rapprochant d'un mouvement d'horlogerie1. Dans ce cas, le mouvement circulaire décrit par le vilebrequin est transmis au mécanisme d'ouverture des soupapes (le(s) arbre(s) à cames) soit par courroie, soit par chaîne de transmission, ou bien encore par une cascade de pignons. Différentes techniquer  Les moteurs de conception assez ancienne sont pourvus d'une chaîne, ou d'une cascade de pignons, pour transmettre le mouvement du vilebrequin à l'arbre à cames. Leur durée de vie est théoriquement égale à celle de l'ensemble du moteur, s'ils sont correctement lubrifiés, cependant ces techniques d'entraînement sont consommatrices de puissance, à l’accélération, du fait de leur inertie, car ils sont assez lourds ; ils nuisent donc à l'efficacité mécanique globale du moteur.  Dans les moteurs modernes, très souvent, des courroies de distribution sont utilisées. Elles ont l'avantage de ne nécessiter aucun graissage et d'être silencieuses ; par contre, leur remplacement périodique est impératif (tous les 50 000 à 240 000 kilomètres, mais aussi après quelques années, entre cinq et dix ans, lorsque le kilométrage n'est pas atteint, du fait de la dégradation progressive des composants de cette courroie, essentiellement du caoutchouc enrobant une tresse (âme) en aramide ou fibre de verre). La rupture de cette courroie est à coup sûr destructrice pour l'ensemble du haut moteur, sauf pour les moteurs à non-interférence (les pistons e Soupape (moteur) Une soupape à tige démontée d'un moteur thermique. Une soupape est un organe mécanique de la distribution des moteurs thermiques à quatre temps permettant l'admission des gaz frais et l'évacuation des gaz brûlés. De manière générale, une soupape d'admission sépare le conduit d'admission de la chambre de combustion et une soupape d'échappement sépare celle-ci du conduit d'échappement. Les soupapes se classent principalement en trois catégories : les soupapes à tige – aussi appelées soupapes à tulipe –, les soupapes rotatives et les soupapes à chemise louvoyante. Les plus répandues sont les soupapes à tige/tulipe qui équipent la quasi-totalité des moteurs à combustion interne actuels. Ces dernières soupapes sont le plus souvent actionnées par un arbre à cames et maintenues par un ou plusieurs ressorts de rappel. Intérêt Les soupapes constituent un organe mécanique important des moteurs thermiques puisqu'elles assurent :  l'admission des gaz frais dans la chambre de combustion — en général, le mélange air/essence pour les moteurs à allumage commandé ou seulement l'air pour les moteurs Diesel. La « levée » de la soupape d'admission, et la durée de son ouverture, déterminent la quantité d'air admise dans le cylindre1 ;  l'échappement des gaz brûlés vers l'extérieur. Séparant la chambre de combustion des conduits d'admission et d'échappement, elles assurent par conséquent l'étanchéité de la chambre lors des phases de compression et combustion des gaz frais2. Au début de l'automobile, la distribution était assurée par des soupapes automatiques constituées par des disques obturateurs, ouvertes par la dépression créée dans le cylindre à l'admission et rappelées par des ressorts. Bien que simple, l'ouverture de ce type de soupape est retardée d'autant plus que le régime moteur augmente. Le moteur ne pouvait donc pas ainsi dépasser les 1 000 à 1 300 tr/min3. Au début du XXIe siècle, les soupapes équipant la quasi-totalité des moteurs thermiques sont des soupapes à tige(appelées également à tulipe). Actionnée généralement par un arbre à cames, la tige coulisse dans la culasse, laissant la tête de la soupape découvrir les conduits. Elle est rappelée en position par un (ou plusieurs) ressort de rappel. Ce type de soupape s'est très tôt imposé en raison de sa forme tulipée offrant un passage « fluide » des gaz et une surface plane et épaisse capable d'encaisser le front de flamme4. Géométrie Anatomie Les soupapes à tige/tulipe sont constituées de quatre parties : la tête, le collet (ou tulipe), la tige et la queue. La tête de la soupape de forme circulaire, joue le rôle d'un disque obturateur entre les conduits d'admission/d'échappement et la chambre de combustion. Lorsque la soupape est en position fermée, elle vient s'appuyer sur le siège de soupape dessiné dans la culasse pour assurer l'étanchéité de la chambre2, ainsi qu'un centrage correct de la soupape évitant les déformations5. La partie de la soupape en contact avec le siège, de forme tronconique, est dénommée « portée » ; l'angle formé entre la portée et la tige est généralement de 45°, mais peut être réduit à 30° lorsque la hauteur de levée (hauteur entre la soupape ouverte et le siège de soupape) est limitée. La tête peut prendre trois formes aux caractéristiques différentes : convexe, concave ou plate. Les têtes convexes offrent une plus grande rigidité mais sont en revanche plus lourdes et leur siège est plus sensible aux effets de la température ; elles sont principalement utilisées pour des soupapes d'échappement3. Les têtes concaves ont l'avantage de conserver la forme du siège même sous de fortes contraintes thermiques ; c'est la raison pour laquelle elles équipent généralement les moteurs de compétition3. Enfin, les soupapes plates sont les plus utilisées car elles ne nécessitent pas d'usinage particulier6. Le collet partie reliant la tête à la tige, est formé par un congé de grand rayon de façon à faciliter la dissipation de la chaleur provenant de la chambre et éviter l'effet d'entaille dû au changement de section. La tige pièce cylindrique dont le diamètre est de l'ordre du quart de celui de la tête6, assure le guidage vertical de la soupape. La tige coulisse ainsi dans le guide de soupape, ouverture cylindrique pratiquée dans la culasse. En augmentant le diamètre de la tige, la dissipation de chaleur vers la culasse est facilitée mais la soupape est plus lourde. la queue partie terminale de la soupape, supporte l'action du poussoir actionné par l'arbre à cames. Elle comporte une ou plusieurs gorges, le plus souvent de section semi-circulaire, pour loger les clavettes qui transmettent à la soupape la tension du ressort de rappel. Critères de dimensionnement Deux principaux critères définissent les dimensions des soupapes :  le premier est un critère mécanique imposant des contraintes de dimensions en termes de vitesses d'impact admissibles par le matériau de la soupape. De ce critère est notamment déduit la masse maximale de la soupape puisque plus la masse augmente, plus son inertie augmente ;  le deuxième critère est un critère de performances lié à « 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 »6. En effet, pour assurer un bon remplissage en gaz frais du cylindre, ainsi qu'une bonne évacuation des gaz brûlés en fin de cycle, il faut que le diamètre de la soupape, et donc des conduits d'admission/échappement, l'angle au sommet et la hauteur de levée de la soupape soient suffisamment grands. Toute soupape de moteur à combustion interne actuel répond ainsi aux critères suivants :  le rapport longueur/diamètre de la tige cylindrique est compris entre 15 et 20 ;  le rapport diamètre de la tête sur diamètre de la tige est d'environ cinq7 ;  le diamètre des soupapes d'admission et d'échappement n'est d'ailleurs pas nécessairement identique afin d'offrir des propriétés différentes. Mais le diamètre des soupapes est rapidement limité étant donné qu'il dépend de la forme de la surface du haut du cylindre, forme qui ressemble, sur les moteurs actuels, à une « galette ». Il est alors courant d'augmenter le nombre de soupapes par cylindre ; ce nombre varie généralement entre deux et cinq6. Voir aussi Moteur multisoupape. Le gradient de température dans la tête de la soupape est proportionnel au diamètre du siège de soupape, et donc de la portée de la soupape ainsi qu'au flux thermique entrant, lui-même fonction de la température de l'air d'admission et de la quantité de combustible brûlée. Raymond Brun, dans l'ouvrage Science et technique du moteur diesel industriel et de transport, fournit ainsi : où est la surface d'entrée du flux thermique dans la soupape et la surface de sortie du flux. La portée de la soupape ne doit ainsi ni être trop uploads/s3/ nr-3.pdf