La distribution, commandes, soupapes et types 

 

Les divers modes d'entraînements des arbres à cames


Au cours de son développement, le moteur à 4 temps à distribution par soupapes a connu plusieurs types de dispositions de celles-ci et d'entraînement du ou des arbres à cames.
Les différents moyens les plus courants sont détaillés ci-dessous il est intéressant de noter que le Ø du pignon de l'arbre à cames est toujours 2 fois le Ø du pignon du vilebrequin car il tourne à mi-vitesse.
Dans le cas d'entraînement par pignons (le plus grand généralement en Céloron pour une atténuation du bruit) il est bon de se rappeler que le pignon de l'arbre à cames tourne toujours dans le sens inverse du sens de rotation du moteur sauf, cas particulier par exemple des RENAULT 4 CV et Dauphine qui ont un entraînement par pignons et dont l'arbre à cames tourne dans le même sens que le moteur car il s'agit en fait, d'une "cascade" de pignons, le pignon Céloron étant placé entre les 2 pignons principaux.
Dans le cas de transmissions par chaînes ou courroies il tourne toujours dans le sens de rotation du moteur.
NB : Les transmissions par courroies crantées se sont actuellement généralisées et s'il faut leurs reconnaître des qualités de silence de fonctionnement, un prix de revient peu élevé et une relative simplicité de montage il est conseillé de les remplacer régulièrement car leur rupture sont souvent la cause de dégâts très importants sur nos moteurs modernes qui voient souvent une fameuse salade de pistons/soupapes généralement très indigeste pour le porte-feuille.
Le calage (synchronisation des mouvements) dans tous les cas est une opération à effectuer avec grand soin et précision.

La soupape :

La soupape, organe à priori très simple est en réalité très complexe, elle est en effet soumise à d'énormes contraintes thermiques et mécaniques.
Les soupapes "classiques" sont fabriquées à base d'alliages très durs souvent au nickel/chrome si destinées à un moteur peu sollicité avec cordon de stellite sur la portée du siège (alliage à base de cobalt et de chrome) elles sont également soumises à des traitements thermiques spéciaux comme par exemple le chromage ou la nitruration douce sur les portées, toujours afin d'en augmenter la dureté. D'autres traitement de plus en plus pointus sont maintenant appliqués lors de la fabrication des soupapes toujours dans le but d'en augmenter la résistance et la dureté surtout depuis l'emploi de carburant sans plomb, idem pour les sièges dans la culasse. Sans oublier les soupapes creuses contenant du sodium liquide ou des sels de lithium et de potassium pour améliorer les échanges thermiques donc le refroidissement de la soupape, voir la vue en coupe de ce type particulier ci-contre à droite.
Il est donc exclu d'envisager une fabrication artisanale mais par contre, ce qui se pratique lors de la révision d'un moteur ancien dont les pièces sont devenues introuvables, c'est la mise à la taille d'une soupape neuve existante, provenant d'un autre moteur plus moderne et dont la taille est fort approchante, quitte à modifier guides et sièges dans la culasse.

 

Entraînement par pignons de l'arbre à cames latéral de la «WILLYS MB»
(4 cylindres en ligne)

 

Entraînement par chaîne & pignons, de l'arbre à cames en tête de la «HILLMAN IMP»
(4 cylindres en ligne)

Entraînement par courroies crantées des 2 arbres à cames de la «SUBARU 1800L»
(4 cylindres à plat).



Soupape creuse au sodium.

 

Les divers modes de distribution par soupapes appliquées au moteur à quatre temps à travers les âges.

Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes latérales

Deux arbres à cames latéral
avec soupapes latérales

Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes en tête, tiges et culbuteurs

Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes d'échappement latérales
et soupapes d'admission culbutées

Un seul arbre à cames
en tête

Un seul arbre à cames
en tête avec culbuteurs et soupapes en V

Un seul arbre à cames
en tête avec culbuteurs à doigts

Deux arbres à cames en tête
avec soupapes en V
"Twin Cam"