Qu'est-ce qu'un culbuteur sur une voiture ? Types et fonctionnement

Le culbuteur d'une voiture est un levier oscillant qui échange le mouvement d'une roue à aubes à une roue à aubes. arbre à cames à l'ouverture et à la fermeture du robinet de chaque cylindre. Examinons les différents types, leur fonctionnement et leur fonction.

Types de culbuteurs

Culbuteurs en acier estampé

Les culbuteurs en acier estampé sont généralement constitués d'une seule pièce métallique et sont souvent en acier. Ils sont peu coûteux et sont couramment utilisés dans de nombreux moteurs standard. Le pivot du tourillon a l'écrou fixé dans l'extrémité arrondie tandis que le bras est pivoté vers le haut et vers le bas.

Culbuteurs à embout à rouleaux

Leur construction est fondamentalement comparable à celle des culbuteurs en acier estampé, mais ils comportent un galet supplémentaire à l'extrémité. Ce type de construction réduit la zone de contact tribo et améliore ainsi l'efficacité et les performances de la soupape dans le bloc de soupapes. Un culbuteur à galet utilise également l'écrou de pivot du tourillon et le goujon.

Culbuteurs à rouleaux complets

Les culbuteurs à rouleaux complets sont parfois usinés en acier ou en aluminium, le pivot du tourillon étant remplacé par un roulement. Ils n'utilisent pas d'écrous mais des goujons et un pivot de tourillon. Le culbuteur est livré avec un arbre court, muni de roulements aux deux extrémités. Les roulements ne soutiennent pas seulement le bras mais sont également boulonnés sur l'arbre.

Arbres à bascule

On retrouve des éléments de construction similaires à ceux des culbuteurs à rouleaux complets, mais dans le cas des culbuteurs à arbre, l'arbre traverse les culbuteurs. L'objectif d'un arbre est d'apporter la rigidité et la flexibilité nécessaires, ce qui est beaucoup plus efficace que de simples goujons. L'un des avantages d'une commande de soupapes très solide et rigide est qu'il ne peut y avoir de déviation ou d'emballement dans aucune partie de la commande, même à haut régime.

Basculeurs courts (doigts)

Certains moteurs à arbre à cames en tête comportent également des culbuteurs simples, plus courts, également appelés doigts, où le lobe de la came pousse vers le bas (pôle nord) sur le culbuteur pour ouvrir la soupape. Ces types de culbuteurs ont leur point d'appui situé à l'extrémité, et la came travaille au centre du bras. L'autre extrémité, qui dépasse de la tête, ouvre la soupape. Sur ces moteurs, ils constituent souvent une excellente alternative aux poussoirs situés sous l'arbre à cames.

Fonctionnement des culbuteurs

Lorsque le moteur tourne, l'arbre à cames tourne avec les lobes, qui pressent le culbuteur. Le culbuteur, dans ce processus, tourne en partie sur l'axe d'une goupille et utilise généralement l'arbre comme autre extrémité pour créer une force de pivotement. D'un côté, le culbuteur est poussé vers le bas et la soupape s'ouvre, tandis que l'autre extrémité revient à sa position initiale, permettant au ressort de soupape de fermer la soupape.

Les performances du traitement sont influencées par la conception du culbuteur, en particulier par son rapport. Le rapport du culbuteur est la longueur du mouvement de la tige de poussée divisée par la longueur du mouvement de la soupape. Par exemple, un culbuteur ayant un rapport de 1,5:1 crée un mouvement de la soupape pour chaque pouce de déplacement de la tige de poussée, mais 1,5 pouce est utilisé dans la soupape. Cet avantage mécanique permet d'augmenter la levée de la soupape sans modifier l'arbre à cames.

Quelle est la fonction du culbuteur ?

Les culbuteurs sont des composants essentiels du système de commande des soupapes d'une voiture, qui jouent un rôle vital dans les performances et l'efficacité globales du moteur. Voici un aperçu complet de leurs fonctions :

Actionnement de la vanne

La fonction première des culbuteurs est d'actionner les soupapes du moteur. Ils transforment le mouvement de rotation de l'arbre à cames en mouvement linéaire nécessaire à l'ouverture et à la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement. Ce contrôle précis du calage des soupapes est crucial pour le cycle à quatre temps du moteur (admission, compression, puissance et échappement).

Amplification du mouvement

Les culbuteurs agissent comme des leviers, amplifiant le mouvement de l'arbre à cames. Les lobes de l'arbre à cames assurent une certaine levée, mais la conception du culbuteur permet d'augmenter cette levée au niveau de la soupape. Cette amplification permet une plus grande ouverture des soupapes, ce qui peut améliorer la respiration du moteur et les performances globales.

Avantage mécanique

En fonctionnant comme un levier, le culbuteur offre un avantage mécanique. Cela signifie qu'il peut appliquer une force plus importante pour ouvrir la soupape que celle appliquée par l'arbre à cames, ce qui rend le système de commande des soupapes plus efficace.

Précision du calage des soupapes

Les culbuteurs veillent à ce que les soupapes s'ouvrent et se ferment exactement au bon moment dans le cycle du moteur. Cette synchronisation précise est essentielle pour optimiser les performances du moteur, le rendement énergétique et le contrôle des émissions.

Ajustement de l'espace libre

Réglage du jeu Dans de nombreux moteurs, les culbuteurs intègrent des mécanismes de réglage pour maintenir un jeu correct entre les soupapes. Il peut s'agir d'une vis de réglage ou d'un poussoir hydraulique, ce qui permet un fonctionnement régulier des soupapes au fur et à mesure de l'usure du moteur.

Répartition de la charge

Les culbuteurs permettent de répartir la charge de l'arbre à cames sur une plus grande surface de la tige de soupape, ce qui réduit l'usure et prolonge la durée de vie des soupapes et de leurs sièges.

Réduction du bruit

Des culbuteurs bien conçus et correctement réglés contribuent à un fonctionnement plus silencieux du moteur en assurant un actionnement en douceur des soupapes et en minimisant le contact métal sur métal.

Optimisation des performances

Dans les applications de performance, différentes conceptions de culbuteurs (telles que la variation du rapport de culbuteur) peuvent être utilisées pour modifier la levée et la durée des soupapes, ce qui permet de régler le moteur sans changer l'arbre à cames.

Distribution du pétrole

Dans de nombreux moteurs, les culbuteurs jouent un rôle dans la distribution de l'huile. L'huile circule souvent à travers ou autour des culbuteurs, contribuant ainsi à lubrifier les composants de la commande des soupapes.

Conclusion

Le culbuteur convertit la rotation de l'arbre à cames en mouvement de haut en bas des soupapes du moteur, assurant ainsi une synchronisation précise du processus de combustion. Les différents types de culbuteurs varient en termes d'efficacité et de durée de vie, ce qui a un impact sur les performances du moteur. Une bonne compréhension et un bon entretien des culbuteurs sont essentiels pour un fonctionnement optimal du moteur.