À l'heure actuelle, nous admettons que la «bonne» soupape et l'arrangement de la chambre de combustion pour les moteurs à quatre temps sont des soupapes en tête parce que cela minimise le volume de la chambre de combustion. Cela est vrai que l'on adopte le principe du clapet à cames en tête (la plupart des moteurs de moto et de voiture sont construits de cette manière) ou si l'on préfère les vannes à poussoir et à bascule (les fameuses Harleys et américaines Moteurs automatiques V8).
Au début de l'automobile, toutes les configurations de soupapes imaginables ont été essayées. Il y avait, par exemple, des moteurs avec une soupape d'échappement aérienne géante, directement au-dessus du piston, flanquée de deux ou même trois soupapes d'admission, situées de chaque côté de chaque cylindre, soit un total de cinq ou sept soupapes par cylindre. Si vous pouvez y penser, ils l'ont probablement essayé avant 1910.
Pourtant, dans les motos produites aux États-Unis au début, la plupart du temps, quatre arrangements de base, chacun avec des forces et des faiblesses bien comprises. Ceux-ci étaient:
l'OIE (admission-sur-échappement) ou, dans le langage américain, la «soupape de poche». C'est ainsi que le mécanicien du comte de Dion, Georges Bouton, disposa son premier et très copié Moteur, de nombreux motoristes l'ont adopté dans le monde entier, parmi eux Indian, Harley et Curtiss. La soupape d'échappement est située à côté du cylindre, la tige vers le bas, et l'admission est directement au-dessus d'elle, dans une petite cage. Dans sa forme d'origine, l'aspiration était actionnée par aspiration contre un ressort léger, mais plus tard une petite bascule mignonne était perchée sur un bord de la cage, également actionné par le poussoir.
La tête en T, qui a placé la soupape d'échappement un côté de l'alésage du cylindre, la tige vers le bas, et la soupape d'admission sur le côté opposé du cylindre, descendent. Cela a donné à la culasse une forme Alfred E. Neumann - un grand cercle avec une «oreille» ronde de chaque côté.
La tête en L, alias «flathead», ou en anglais, «side-valve». placées des soupapes d'admission et d'échappement d'un côté du cylindre avec leurs tiges vers le bas, donnant à la chambre de combustion la forme plan de trois cercles mélangés ensemble (un pour l'alésage du cylindre et deux plus petits à côté pour les deux soupapes). OHV, pour les vannes à tête haute, qui ne se trouvent pas dans la coulée du cylindre comme dans les trois types précédents, mais dans la culasse, avec leurs tiges pointant généralement vers le haut.
VALVE DE POCHE
IOE ou leader du choix des constructeurs de motos américains depuis de nombreuses années car avec ses soupapes l'une au-dessus de l'autre d'un côté du cylindre, il a ajouté un volume et une surface minimum. Cependant, tous les constructeurs de motocyclettes savaient d'expérience que le fait d'avoir un siège de soupape d'échappement chaud et une pièce moulée
faisant partie du cylindre provoquait un gonflement de la partie proche du cylindre de la dilatation thermique (entraînant une compression médiocre) ) et peut-être surchauffer (conduisant à l'ébullition locale du lubrifiant, à l'entaillage des cylindres et des pistons et à une saisie possible). Les concepteurs ont fait preuve d'ingéniosité en fournissant des passages d'air entre l'orifice et le cylindre, et en écartant le ressort de soupape thermosensible de la soupape d'échappement chaude en plaçant une entretoise ventilée entre les deux. Puisque les deux soupapes étaient situées à côté du cylindre, la tête elle-même pouvait être couverte d'ailettes de refroidissement efficaces. Une fois la soupape d'admission à succion remplacée par celle actionnée par poussoir et bascule, de lubrifier la bascule (porter un bidon d'huile, comme un ingénieur de locomotive?) et garder son huile de combiner avec la poussière de route pour faire la pâte de meulage, mais le moins ceci n'a pas été compliqué par la chaleur d'échappement. surface de la soupape de poche (deux soupapes dans le même espace, tête-à-tête), car cela réduit les pertes de chaleur dues à la combustion. Les moteurs à soupape de poche sont restés compétitifs dans les années 1920 contre les conceptions à flathead et OHV, suggérant qu'il y avait intérêt à rester avec le design que vous avez expérimenté.
Certains fabricants -
Moto Guzzi
et Indiens pour n'en nommer que deux - ont décidé de mettre fin à la distorsion thermique du cylindre en inversant les positions des soupapes. Ils ont placé la soupape d'échappement chaude dans la tête et la soupape d'admission beaucoup plus froide à côté du cylindre T-HEAD La tête en T semblait attrayante parce que sa forme, sinon sa température, était symétrique de chaque côté du cylindre. Cela pourrait compter pour beaucoup dans la stabilité d'une unité de tête et de cylindre moulée en une seule pièce. Mais du côté du débit, la tête en T avait plus de surface et de volume de chambre de combustion que les trois autres, et souffrait juste comme IOE et Flathead, à cause de la proximité d'un siège et d'un orifice d'échappement chauds vers le cylindre. Le moteur de tracteur de jardin Gravely de longue durée a continué la tête en T pendant de nombreuses années.
Encore une fois, le refroidissement de la tête était bon parce que les soupapes ne bloquaient pas le flux d'air de refroidissement. La configuration des vannes est devenue dominante car elle combinait plusieurs avantages. Contrairement à IOE ou OHV, il n'avait pas de joints lubrifiés exposés aux éléments (où est cette huile?) Car il était facile d'enfermer complètement ses soupapes, ressorts et poussoirs où ils pouvaient être lubrifiés en partie par les éclaboussures et en partie par la vapeur d'huile tubes à poussoir. Oui, un flathead avait besoin d'une poche de valve deux fois plus large que celle d'un design IOE, et même si cela ajoutait une surface et un volume supplémentaires non désirés, ce n'était pas le désavantage écrasant qu'ils seraient aujourd'hui. Aujourd'hui, nous pensons que quelque chose ne va pas si le taux de compression d'un moteur sportbike n'est pas
au moins
, mais à l'époque de la qualité de carburant basse indienne "Powerplus" (1916-on)
Le très gros avantage d'un flathead était que le «squish» accélérant la combustion pouvait être fourni en permettant à une partie du piston de venir très près de la tête au PMH. Au fur et à mesure que le piston s'élevait, le mélange air-combustible dans cet espace était rapidement comprimé, formant un jet à grande vitesse qui distribuait vigoureusement la flamme de combustion dans toute la chambre. Harley a continué à gagner des courses américaines avec sa tête plate KR 750 jusqu'en 1969. Le volume supplémentaire de la poche de soupape nécessaire réduit le taux de compression, mais toute tentative de presser la poche resserrement du débit d'admission et d'échappement. Ainsi, le KR s'est retrouvé à un taux de compression de la meilleure puissance de compromis d'un peu moins de 6 pour un. Du côté de l'automobile, Chrysler Corp. a poursuivi sa série de six cylindres à tête plate jusqu'en 1959.
VANNES Le système qui offre le plus d'avantages: des orifices droits et à débit élevé et un volume de chambre minimal pour un taux de compression élevé et une chaleur minimale perte-est des soupapes en tête. Mais les problèmes de mise en œuvre de l'OHV étaient importants. Lorsque les soupapes sont situées dans la culasse, leurs tiges vers le haut, l'ouverture de ces soupapes nécessite une combinaison de culbuteurs oscillants et / ou de cames tournantes qui doivent être lubrifiées. Cependant, comme il s'agissait de moteurs refroidis à l'air, rien ne pouvait bloquer le flux d'air de refroidissement avant-arrière sur les ailettes de la tête.
Par conséquent, les premières conceptions OHV viennent de boulonner les plaques de chaque côté de la tête. rocker broches entre eux. Les culbuteurs étaient actionnés par des tiges poussées exposées sortant du carter de distribution du moteur d'un côté. Le refroidissement était bon mais la lubrification était inexistante excepté pour la graisse ou l'huile régulièrement appliquée.
L'étape suivante consistait à enfermer la plupart des culbuteurs et des cames dans un boîtier en fonte, situé au-dessus de la tête sur les espaceurs. les ailettes de refroidissement de la tête. Les tiges de poussée ou l'arbre d'entraînement de la came peuvent maintenant être enfermés dans un tube ou des tubes scellés au carter de distribution du moteur en bas et à la bascule ou au boîtier de la came en haut. Les extrémités des bascules pourraient sortir à l'air libre pour actionner les soupapes, ou la came ou les cames aériennes pourraient actionner des «poussoirs» transportés dans le boîtier, en contact avec les tiges de soupape. Cela laissait les vannes elles-mêmes non lubrifiées, de sorte que de minuscules conduites d'huile pouvaient être acheminées vers les guides de soupape, lubrifiant mais causant un désordre (c'est la raison pour laquelle on utilisait la mousse absorbante pour les culasses Manx Norton). >Les stylistes doivent avoir détesté les premiers moteurs OHV parce que leur hauteur supplémentaire était en conflit avec le look "long et bas" populaire au début des années 1920.
Pourquoi ne pas tout entourer, comme c'est maintenant normal? Comment la tête serait-elle refroidie si elle était surmontée, non pas par des ailettes de refroidissement, mais par des soupapes de commande? Pendant un certain temps, chaque cam ou rocker a été donné sa propre enceinte, laissant un espace entre celui-ci pourrait être recouvert de palmes. Des exemples de cette étape de conception sont les moteurs de course classiques des années 1960 des Gilera-4 et des
Honda
. Leurs cylindres ont été inclinés vers l'avant pour donner un bon accès à ces ailettes par le courant d'air. Le refroidissement était moins essentiel pour les vélos de route parce qu'ils utilisent moins de puissance élevée. L'espace limité entre les boîtes à bascule portait des ailettes de refroidissement, mais l'accès à l'air de refroidissement était largement bloqué par ces boîtes à bascule.
Aujourd'hui, les têtes sont refroidies par des ailettes de refroidissement. La lubrification est assurée par l'huile de recirculation pompée.
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