Le cœur du moteur d'une voiture est la soupape. Elle assure le bon fonctionnement du moteur grâce à l'arrivée contrôlée d'air frais et à l'expulsion des gaz de combustion. Sans ce composant, le moteur de la voiture ne serait pas en mesure de produire de la puissance.
Il existe deux catégories de soupapes pour voitures. La soupape d'admission du moteur laisse entrer le mélange air-carburant tandis que la soupape d'échappement libère les gaz d'échappement. La fabrication d'une soupape implique plusieurs processus, notamment Services d'usinage CNC.
Comme il s'agit d'une pièce sensible d'une voiture, il est essentiel de s'assurer qu'elle est en parfait état. Le choix de la meilleure soupape n'est que la première étape ; vous devez l'entretenir et la remplacer si nécessaire. Compte tenu des nombreux défis à relever pour obtenir des performances optimales de la soupape, il peut être utile de suivre les conseils d'experts en matière de performances.
Ce guide pratique aborde ces aspects et d'autres de la soupape du moteur de la voiture. Veuillez lire la suite.
Quels sont les types de soupapes de moteur de voiture ?
Pour ceux qui apprécient les performances d'une voiture et qui souhaitent en savoir plus sur le fonctionnement du moteur, il est judicieux de commencer par les types et les conceptions des soupapes du moteur. La soupape d'admission et la soupape d'échappement sont cruciales pour le contrôle de l'arrivée du mélange air-carburant et de l'expulsion des gaz d'échappement.
Soupape d'admission
La soupape d'admission permet l'admission d'un mélange air-carburant dans les chambres de combustion. Pendant la course d'admission, un vide se forme dans le cylindre lorsque le piston s'abaisse. En même temps, la soupape d'admission s'ouvre et laisse entrer le mélange air-carburant provenant du collecteur d'admission. Le montage utilise l'arbre à cames pour ouvrir la soupape d'admission au bon moment et à la bonne vitesse.
La soupape d'échappement
Le rôle de la soupape d'échappement est de faciliter l'expulsion des gaz d'échappement de la chambre. Lorsque le piston force les gaz d'échappement après la course de combustion, la soupape s'ouvre de manière appropriée en synchronisation avec l'arbre à cames.
Pièces d'une soupape de moteur de voiture
Avant de mettre en évidence les différentes parties et fonctions des moteurs automobiles, il convient de noter qu'il existe plusieurs types de soupapes de véhicule. Les principaux types sont :
- Soupape de ventilation
- Vanne à manchon
- vanne rotative
- soupape à clapets
Le soupape de ventilation est également appelée soupape champignon en raison de sa forme intéressante. La face de la soupape a une face à 30 ou 45 degrés pour un ajustement serré. Ces soupapes fonctionnent en tandem avec un arbre à cames.
Vannes Poppet
Pour le vanne à manchon, la forme est tubulaire. Cette forme est destinée à un fonctionnement plus silencieux.
Le type de vanne rotative La soupape est dotée d'un disque rotatif et d'un orifice. Le positionnement est tel que lorsque le disque tourne, la fermeture et l'ouverture des côtés admission et échappement alternent. Avec un minimum de contraintes et de vibrations, cette conception de soupape est idéale pour les moteurs de voiture à grande vitesse.
Enfin, il y a le soupape à clapets, qui est comparable à un clapet anti-retour. Les clapets à clapets des véhicules permettent l'entrée d'air frais tout en bloquant la sortie des gaz d'échappement, et vice versa. Vous trouverez principalement ce type dans les moteurs à deux temps.
Voici les principales pièces d'une soupape de moteur de voiture :
Composants de soupapes du moteur
Tête de soupape
La tête de soupape est la partie plate de la soupape qui ressemble à un disque. Elle s'aligne parfaitement avec le siège de soupape pour former un joint étanche, une propriété de conception importante pour un contrôle parfait du flux du mélange air-carburant.
Potence
La tige est la partie cylindrique étroite de la valve. Elle s'étend de la tête de valve jusqu'à l'autre extrémité de la valve.
Siège de soupape
Comme son nom l'indique, le siège de soupape du moteur automobile est la partie de la soupape qui fournit la surface de stabilisation pendant la phase de fermeture du cycle de combustion. Le matériau du siège est thermoconducteur et résistant à l'usure.
Printemps
Cette partie de la soupape du moteur automobile fournit la force nécessaire pour maintenir la soupape fermée pendant la compression et la course motrice. Elle ferme la soupape après l'ouverture par l'arbre à cames.
Guide de soupape
Guides de soupape
Il s'agit de composants cylindriques de soupapes de moteur qui aident à aligner la soupape sur son trajet. Le guide de soupape joue également un rôle essentiel pour minimiser l'usure de la tige.
Soupape de levage
Le poussoir de soupape repose sur l'arbre à cames et utilise le mouvement du lobe de came pour actionner les soupapes. Il peut s'agir d'un poussoir solide ou d'un poussoir hydraulique.
Retenue de soupape
Cette partie de la soupape du moteur de la voiture maintient principalement le pas de soupape et le ressort ensemble.
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Comment fonctionne la soupape du moteur d'une voiture
Lorsque vous manipulez une voiture, vous êtes-vous déjà demandé quelle est l'étonnante interaction des pièces du moteur qui fait rugir la voiture ? Comme l'explique cette section, tout dépend du fonctionnement parfait des soupapes du moteur en conjonction avec les autres composants du moteur.
Schéma du mécanisme entre le vilebrequin, l'arbre à cames et les soupapes
L'arbre à cames contrôle les pièces de la soupape et est en synchronisation avec le vilebrequin. Les lobes reliés à l'arbre à cames poussent les soupapes du véhicule dans la séquence prévue. La force est transmise par des intermédiaires tels que des poussoirs et des tiges de poussée. Les lobes ferment et ouvrent les soupapes en tandem avec l'arbre à cames en rotation.
Soupapes de moteur
Interaction de la soupape avec l'arbre à cames
Il existe quatre temps dans un moteur : la course d'admission, la course de compression, la course de combustion et la course d'échappement.
La première étape est l’alimentation électrique du vilebrequin.
À l’étape suivante, le vilebrequin, par son mouvement rotatif, déplace l’arbre à cames, qui contrôle le mouvement de haut en bas de la soupape du moteur de la voiture.
Pendant la course d'aspiration, l'arbre à cames pousse la soupape vers le bas, créant ainsi de l'espace pour le mélange air-carburant dans la chambre de combustion.
Au cours de l'étape suivante, le piston change de direction et comprime le mélange air-carburant dans la chambre de combustion. À ce moment, l'arbre à cames ferme la soupape du moteur. Un mécanisme à ressort assure que la soupape reste dans cette position fermée.
Pendant la course de puissance et lorsque le piston descend, les soupapes d'admission et d'échappement restent fermées pendant un certain temps pour maintenir la pression.
La course d'échappement se produit lorsque le piston se déplace vers le haut et que la soupape d'échappement s'ouvre pour laisser sortir les gaz d'échappement.
Représentation schématique d'un moteur à quatre temps d'une voiture
A quoi servent les soupapes dans un moteur ?
Sans soupapes, le moteur ne tournerait pas et aucun voyage ne pourrait avoir lieu. Elles sont les poumons et le cœur de la voiture, et voici pourquoi :
Ils délimitent la chambre d'air et la chambre de combustion
C'est le rôle principal de la soupape du moteur automobile. Une étanchéité fiable entre l'air et la chambre de combustion est essentielle pour contrôler l'admission d'air et de carburant dans les moteurs à quatre temps. L'absence de canal d'admission dans ce type de moteur signifie qu'une séparation efficace entre la chambre et l'air est nécessaire.
Ils refroidissent le moteur
Le fonctionnement harmonieux des soupapes d'admission et d'échappement contribue à maintenir le moteur à une température agréable. Tandis qu'une soupape expulse l'air chaud, une autre laisse entrer l'air frais. Un flux d'air constant assure la fraîcheur et la sécurité du moteur.
Ils minimisent le bruit du moteur
Les deux types de soupapes du véhicule s'ouvrent et se ferment en douceur. La synchronisation de ces opérations est précise, ce qui permet un flux parfait d'air et de carburant. Par conséquent, les perturbations de pression sont évitées. Les soupapes du moteur de la voiture atténuent les ondes sonores qui peuvent émaner du processus de combustion.
Ils se débarrassent du gaz
Une fois allumé, le mélange air-carburant génère une puissance qui force le piston à se déplacer. Après la course motrice, le piston change de direction et provoque l'ouverture de la soupape d'échappement. Cela entraîne à son tour l'expulsion des gaz d'échappement. La soupape d'échappement est conçue pour s'ouvrir au moment exact pour éliminer tous les gaz. Cela prépare la chambre à l'entrée d'air frais pour le début d'un autre cycle.
Ils protègent le moteur contre le reflux
Le reflux peut nuire au moteur de plusieurs façons. En plus de réduire l'efficacité du moteur, le reflux peut provoquer une surchauffe des composants du moteur, ce qui peut entraîner des dommages. Une mauvaise combustion et une augmentation des émissions sont également des conséquences probables du reflux.
Une bonne soupape de moteur de voiture prévient ce problème en formant une barrière fiable contre l'entrée et la rentrée libre des gaz. L'arbre à cames joue également un rôle essentiel dans ce renforcement car il assure l'ouverture et la fermeture synchronisées des soupapes d'admission et d'échappement.
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Matériaux pour la fabrication de soupapes de moteur de voiture
Vous conviendrez que la résilience des soupapes du moteur de voiture est inégalée. La pression et la température monumentales dans le moteur nécessitent un composant résistant. La fabrication de soupapes de moteur à l'aide des matériaux suivants garantit des performances fluides pendant longtemps :
Alliages de titane
Le titane présente un rapport résistance/poids élevé. Experts en Prototypage rapide en Chine alliez ce métal solide avec du cuivre, du molybdène et d'autres métaux pour le rendre plus adapté aux performances des valves.
Inox
Les soupapes automobiles en acier inoxydable sont disponibles en différentes qualités. Cependant, la préférence la plus courante est l'EV8, en particulier pour les performances élevées. Les fabricants utilisent ce matériau de différentes manières. Par exemple, certains l'utilisent uniquement pour la soupape d'admission du moteur tandis que d'autres l'utilisent pour les deux types de soupapes.
Acier à haute vitesse
La température de travail de l'acier rapide peut atteindre 600 °C, ce qui en fait un matériau unique et applicable dans l'environnement chaud des moteurs à combustion. Les soupapes X45CrSi93 sont courantes dans le industrie automobile pour leur durabilité et leur résistance à la chaleur.
Une soupape de moteur de voiture X45CrSi93
Inconel
Les superalliages à base de nickel (Inconel) sont très résistants à la corrosion et à l'oxydation. Ce matériau est idéal pour les soupapes automobiles utilisées dans les voitures hautes performances.
Procédés de fabrication courants pour les valves automobiles
Pour garantir des performances fiables à la voiture, une soupape de moteur de voiture subit une série de processus de fabrication avant d'être prête à l'emploi. Voici une brève description des principaux processus.
a. Coupe
Cela commence par la découpe d'une pièce de métal à la bonne taille.
La matière première, l'acier inoxydable, l'inconel, le titane ou un autre matériau approprié, se présente initialement sous forme de barres. Le machiniste réduit le stock au diamètre souhaité en fonction de la taille envisagée de la soupape du moteur de la voiture. Un tour CNC peut être utilisé pour ce processus.
b. Rejoindre
Parfois, la tige et la tête de soupape doivent être constituées de matériaux différents. Cela est dû aux exigences particulières de résistance à la température de la tête et de résistance à la traction de la tige. Les deux pièces métalliques sont assemblées par soudage par friction.
c.Bouleversant
À ce stade, la forme initiale de la soupape du moteur de la voiture est générée en vue de l'étape de forgeage. Le but du refoulement est de réduire la hauteur et d'augmenter le diamètre, la pièce est donc comprimée à l'aide d'une paire de matrices. Le composant est souvent chauffé à ce stade pour le rendre malléable.
d. Forgeage
Le forgeage est essentiel pour les propriétés mécaniques des vannes
Cette étape consiste à chauffer la pièce métallique à une température donnée, puis à la façonner mécaniquement. Si ce procédé permet d'obtenir la forme souhaitée pour la soupape du moteur de la voiture, il améliore également les propriétés mécaniques de la pièce. Le forgeage en matrice fermée est la méthode privilégiée.
e.Traitement thermique
Le traitement thermique de la valve est un processus en trois étapes visant à réduire la cristallinité et la fragilité du métal.
f. Traitement de surface et finition
En empruntant à cette couverture sur méthodes de fabrication de prototypes métalliques expliquées, les étapes de finition sont aussi cruciales que les autres étapes.
Le traitement de surface et la finition sont les procédures de finition du processus de fabrication des soupapes automobiles. Le traitement de surface nettoie la surface de la pièce tandis que la finition de surface affine la forme. En ajoutant du placage de chrome, la finition de surface contribue également à augmenter la durabilité de la vanne.
Un moteur avec des pièces chromées
Comment savoir si la valve de ma voiture est défectueuse ?
Une soupape de voiture en difficulté communiquera toujours. Des bruits de moteur inquiétants aux fuites, savoir identifier les signes d'un dysfonctionnement peut aider à résoudre les problèmes de soupape de voiture en temps opportun. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des signes courants de soupapes automobiles défectueuses :
1. Fuites
Une soupape qui fuit ne peut pas sceller complètement la chambre de combustion. Cela entraîne une perte d'efficacité du moteur en raison de la perte de compression. Parmi les causes courantes de fuites, on peut citer un siège de soupape mal placé, un ressort de soupape cassé, un jeu de retenue délogé et une courroie de distribution défectueuse. L'identification du problème spécifique et la réparation ou le remplacement de la pièce devraient arrêter la fuite.
2. Éclatement des soupapes de la voiture
Ce problème résulte du fait que la soupape est soumise à une chaleur élevée pendant une longue période. Le signe d'un épuisement est une perte de puissance du moteur. Étant donné que la cause la plus courante est un mauvais alignement de la soupape sur le siège de soupape, il est important de résoudre ce problème rapidement.
Soupape et siège de soupape brûlés
3. Soupapes collantes du moteur de la voiture
Lorsque du carbone et de la saleté s'accumulent autour de la soupape, ils peuvent gêner le processus d'ouverture et de fermeture en douceur. Les ratés d'allumage et les mauvaises accélérations du moteur se produisent souvent en raison de soupapes collantes. L'utilisation d'un carburant de qualité est souvent une solution efficace pour les soupapes collantes.
Conclusion
Comme nous le réitérons à Tech ProléanLe cœur du moteur d'une voiture est la soupape du moteur. Il est essentiel de comprendre les pièces et les fonctions du moteur automobile pour maintenir des performances optimales du moteur.
Étant donné que la soupape de la voiture régule la combustion dans le moteur, il est nécessaire de comprendre son fonctionnement et de lui accorder les soins et l'entretien nécessaires. La meilleure stratégie consiste à utiliser la bonne soupape de voiture dès le départ.
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QFP
Qu'est-ce que la valve sur une voiture ?
Il s'agit d'un dispositif mécanique qui fonctionne en synchronisation avec l'arbre à cames du moteur et d'autres composants pour permettre l'entrée d'air frais ou éliminer les gaz d'échappement du cylindre.
Combien coûte le remplacement d'une valve de voiture ?
En moyenne, le remplacement complet d’une valve coûtera entre 900 $ et 2,000 200 $, tandis que le remplacement d’une seule valve peut coûter jusqu’à XNUMX $.
Comment s'appelle la valve de la voiture ?
La soupape de voiture est parfois appelée soupape. Certains mécaniciens l'appellent également « soupape à champignon », qui est le nom de l'un des principaux types de soupapes automobiles couramment utilisés.
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