Culasse
La culasse ferme la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne en haut. Le terme « sommet » est à comprendre du point de vue du piston oscillant. Dans le cas des moteurs boxer ainsi que des moteurs qui sont installés de manière suspendue (comme les moteurs d'avion), on parle de culasse, bien que ce ne soit pas spatialement au-dessus. Dans tous les moteurs à quatre temps modernes , il abrite les canaux d'admission et de sortie et le contrôle des soupapes pour les processus d'échange de gaz , les canaux d'huile pour la lubrification de la commande des soupapes et dans les moteurs refroidis à l' eau également les canaux de refroidissement, dans les moteurs à essence les bougies d'allumage , dans l'injection directe d'essence également les soupapes d'injection ou dans les moteurs diesel les injecteurs et les bougies de préchauffage . En raison de la production compliquée, la culasse est l' une des pièces les plus complexes et les plus chères d'un moteur, avec le bloc moteur .
Dans les moteurs à deux temps sans soupape et à quatre temps à commande latérale, l'extrémité supérieure du cylindre, qui ne contient aucun élément de commande, est souvent appelée couvercle de cylindre . Le couvre- culasse , en revanche, mieux et plus communément appelé couvre -culasse, repose sur la culasse d'un moteur à combustion interne. Il forme le couvercle amovible du boîtier pour la commande de la vanne et empêche l' huile de graissage de s'échapper et la saleté de pénétrer. Dans certains moteurs très anciens, ce carter et donc le couvercle sont manquants, de sorte que les ressorts de soupape et, si nécessaire, l'actionnement de la soupape peuvent être vus pendant le fonctionnement.
Typologie
Les culasses peuvent être classées selon les caractéristiques suivantes :
- Moteurs Otto (avec bougies) ou moteurs diesel (sans bougies, à la place des injecteurs).
- Refroidissement par air (nervuré) ou refroidissement par eau (double paroi)
- Arbre à cames en tête ou en tête .
- Un ou deux arbres à cames.
- Type d'actionnement de soupape: culbuteurs , culbuteur , poussoir
- Culasse à contre-courant ou culasse à contre- courant ( rinçage à contre- courant ). Certains types de moteurs ne rentrent pas tout à fait dans ce schéma : l'admission est sur le dessus et la sortie sur le côté, par exemple dans le moteur de la BMW 328 , chez Borgward , le moteur de l' Opel Kadett A et les moteurs douze cylindres de Lamborghini.
Composants
Selon la combinaison des critères ci-dessus, une culasse contient :
- Soupapes d'admission : Soit de l'air (dans les moteurs diesel) soit le mélange air-carburant généré par le carburateur ou le système d'injection est aspiré à travers elles . Ces gaz aspirés étant froids (température maximale du moteur dans les moteurs à aspiration naturelle ou température de l'air de suralimentation dans les moteurs suralimentés ), les soupapes d'admission ne sont donc pas soumises à des températures élevées, comme les soupapes d'échappement.
- Soupapes d' échappement : à travers elles, les gaz d'échappement s'échappent dans le tuyau d'échappement ( collecteur d' échappement ), également connu familièrement sous le nom d' échappement . Les soupapes d'échappement sont donc exposées à des températures élevées.
- Arbre (s) à cames : Dans les moteurs modernes, les arbres à cames sont en tête et reposent dans la culasse. Par exemple, ils sont entraînés par le vilebrequin avec une chaîne de distribution . Dans les moteurs à quatre temps, la vitesse des arbres à cames est la moitié de celle du vilebrequin, car il faut deux tours de vilebrequin pour chaque cycle de travail. Une distinction est faite entre les moteurs à un ou deux arbres à cames en tête. ( OHC = arbre à cames en tête ou DOHC = double arbre à cames en tête). Ouvrez les arbres à cames les soupapes sur le vérin , le remorquage ou les culbuteurs , ils sont généralement fermés par les ressorts de soupape.
- Bougies d'allumage : Dans les moteurs à essence à quatre temps, elles émettent une étincelle d'allumage tous les deux tours de vilebrequin pour initier la combustion , dans les moteurs à deux temps à chaque tour de vilebrequin. Les moteurs diesel sont à allumage automatique et n'ont pas de bougies d'allumage, mais des bougies de préchauffage comme aide au démarrage à froid .
- Position des buses d'injection : Dans les moteurs diesel à injection directe, elles injectent directement dans la chambre de combustion à haute pression. Dans les moteurs diesel à préchambre ou à chambre de turbulence, ils injectent dans la préchambre ; la pression d'injection peut être plus faible.
- Injecteurs essence : certains sont montés à demeure sur la culasse (souvent avec des injecteurs individuels pour chaque cylindre, "multi-point"), mais parfois aussi sur la tubulure d'admission devant la culasse (avec des injections "mono-point") . Dans les moteurs à injection d'essence conventionnels, ils sont situés dans la zone froide du tuyau d'admission, dans la culasse ou dans le collecteur qui la précède, et sont séparés de la chambre de combustion par les soupapes d'admission. Avec les nouveaux moteurs à essence à injection directe, cependant, ils se trouvent dans la culasse, injectent directement dans la chambre de combustion, où ils sont exposés à des températures plus élevées et au risque de cokéfaction.
- Conduits d'admission et de sortie : Pour l' échange de gaz , c'est-à-dire pousser les gaz d'échappement hors de la bouteille et remplir la bouteille de gaz frais, des conduits mènent de l'extérieur aux vannes à travers lesquelles les gaz sont dirigés. Avec la purge à flux inversé, les orifices d'admission et de sortie sont du même côté de la culasse, avec une purge à flux croisé sur les côtés opposés de la culasse. Les conduits d'admission sont rarement dirigés vers le haut. Ils s'ouvrent à côté du couvercle du cylindre ou, en cas de soupapes opposées, entre les couvercles du cylindre. Si la pipe d'admission est intégrée dans la culasse, le carburateur peut être placé directement sur le couvercle du cylindre.
Caractéristiques de conception
Lors du processus de combustion dans un cylindre, la même pression agit sur la culasse que sur le piston . La culasse est donc exposée à des efforts très importants qui la poussent vers l'extérieur. Pour cette raison, il n'est souvent pas vissé au cylindre , mais directement au carter de vilebrequin, avec de longs tirants ou goujons qui sont passés à travers le bloc moteur à travers des alésages longs correspondants. La force de précontrainte générée par le serrage de la connexion à vis a un effet élastiquement résilient sur les boulons longs. En conséquence, le bloc moteur entre les deux est serré de manière fiable avec les joints et le moteur reste étanche.
Les vis d'expansion sont étirées en les serrant comme prévu et ne peuvent être utilisées qu'une seule fois. Il est donc très important d' utiliser une clé dynamométrique lors de l'assemblage afin que le couple de serrage spécifié par la conception structurelle et la force de précharge d'assemblage de cet assemblage vissé fortement sollicité soient respectés. Il est également nécessaire de respecter la procédure spécifiée en ce qui concerne la séquence de vissage, les niveaux de couple et toute obligation de contrôle après écoulement du temps.
Les pièces mobiles sont incluses dans le circuit d'huile de tous les moteurs modernes. L'huile de lubrification est généralement acheminée via un canal de cylindre et le joint de culasse vers la culasse, dans de rares cas et avec les anciens types de moteurs via une conduite d'huile vissée séparée. Un simple couvre - culasse à paroi mince avec un joint en caoutchouc ou en liège est suffisant pour protéger contre la fuite d'huile de pulvérisation sans pression au niveau de la culasse .
Lorsque l'arbre à cames est situé en dessous, les culbuteurs des soupapes sont généralement reliés à l'arbre à cames situé à l'extérieur de la culasse par l'intermédiaire de poussoirs et de tiges de poussée , qui s'étendent parallèlement aux cylindres et transmettent un mouvement axial. Les arbres à cames en tête sont entraînés soit par une chaîne de distribution, soit par une courroie crantée. Les cascades d'engrenages droits ou les arbres s'étendant longitudinalement sur le cylindre avec des engrenages coniques, appelés « arbres verticaux », sont moins souvent utilisés.
Il existe aussi des culasses très simples dans les moteurs à quatre temps : dans les moteurs à soupapes latérales ( disposition SV , « soupapes latérales »). Ces culasses sont similaires dans leur conception plate aux culasses à deux temps, car la disposition des soupapes fait partie du cylindre et non de la culasse. Les moteurs SV ont depuis longtemps cessé d'être à la pointe de la technologie, même s'ils sont encore construits dans des cas isolés ( Russie , République populaire de Chine ).
Le refroidissement s'effectue via de l'eau de refroidissement s'écoulant longitudinalement ou transversalement. Avec le flux croisé, le fluide de refroidissement s'écoule du côté sortie vers le côté entrée ou vice versa ; dans le cas d'un écoulement longitudinal, essentiellement de l'arrière dans le sens longitudinal du vilebrequin vers l'avant. Le flux croisé est plus avantageux car les cylindres individuels sont refroidis presque aussi bien et la perte de pression est plus faible, ce qui signifie que la pompe à eau a besoin de moins de puissance d'entraînement.
Les culasses des moteurs de navires sont souvent entourées d'une galerie de plain-pied afin qu'ils puissent travailler confortablement, et elles sont équipées de capteurs de pression et de température qui intègrent les culasses dans le système d'information avec lequel le moteur est surveillé et contrôlé à distance depuis le pont ou le poste de pilotage.
Pièces adjacentes
La culasse est fermée en haut avec le couvre -culasse ( couvercle de culasse). Il protège les éléments d'actionnement supérieurs de la commande des soupapes et empêche l'huile de graissage de s'échapper. Entre les deux se trouve le joint du couvercle de soupape .
Le bloc moteur ou le bloc -cylindres suit si le carter moteur est un composant séparé. Entre les deux se trouve le joint de culasse . Dans le cas des cylindres à sac , le cylindre et la culasse sont combinés en un seul composant, le joint de culasse n'est pas nécessaire.
Travaux typiques sur la culasse
- Vérifiez les bougies
- Ajuster le jeu aux soupapes : Soit avec les vis de réglage appropriées, soit avec des rondelles rectifiées de l'épaisseur appropriée ("shims") (maintenant souvent inutile en raison des poussoirs hydrauliques )
- Rectifier les soupapes pour rétablir une compression suffisante (rarement nécessaire, seulement si le moteur est usé ou si une seule soupape est défectueuse)
- Renouveler le joint de culasse
- Renouvellement de la courroie crantée / chaîne de distribution et tendeur ( tendeur de chaîne ) - pour les courroies crantées : galet(s) tendeur
- Test de compression : A la place de la bougie, un appareil de mesure de pression est utilisé. Ceci permet d'évaluer l'état général du moteur ; dans quelle mesure les soupapes, cylindres, pistons et segments de piston sont usés et une révision est en cours. Ce qui importe avant tout, ce n'est pas le niveau absolu de compression, mais plutôt une valeur approximativement égale sur tous les cylindres. Un test de compression est utile lors de l'achat d'un véhicule d'occasion avec un kilométrage élevé.
- Dans le cadre d'une réparation moteur : alésage ou rodage des guides de soupapes, renouvellement des ressorts de soupapes , perçage des roulements d'arbres à cames, meulage à plat des portées d'étanchéité.
Galerie
Couvercle de cylindre retiré, côté tourné vers le cylindre avec surfaces d'étanchéité, chambre de combustion et canaux d'eau de refroidissement
Couvercle de cylindre simple d'un moteur d'avion modèle 6,9 cm³, avec filetage de bougie de préchauffage et quatre vis
Couvercle de cylindre sur un Piaggio-Ciao -ofa, avec connecteur de bougie
Couvercle de cylindre avec soupape de décompression sur le moteur d'un NSU Quickly
Culasse d'une Mazda 323 BG 1,3 litre 16V - après que la pompe à eau a été endommagée, la culasse a surchauffé et s'est fissurée à plusieurs endroits. La fissure entre la sortie et le filetage de la bougie dans la chambre de combustion à l'extrême droite et les fissures dans la deuxième chambre de combustion de la droite de l'entrée à la sortie et plus loin de la sortie au bord sont clairement visibles
Littérature
- Richard van Basshuysen, Fred Schäfer : Manuel de base des moteurs à combustion, composants, systèmes, perspectives. 3. Édition. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6 .
- Wilfried Staudt : Handbook Vehicle Technology Volume 2. 1ère édition. Bildungsverlag EINS, Troisdorf 2005, ISBN 3-427-04522-6 .
- Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle : Expertise en technologie automobile. 27e édition, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2001, ISBN 3-8085-2067-1 .
- Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk : Expertise en technologie automobile. 5e édition. Hollande + Josenhans Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-7782-3520-6 .
