Chaque moteur à combustion interne contient une culasse (culasse) - une partie importante qui, avec la tête de piston, forme une chambre de combustion et joue un rôle important dans le fonctionnement des systèmes individuels du groupe motopropulseur.Découvrez tout sur les culasses, leurs types, leur conception, leur applicabilité, leur entretien et leur réparation dans cet article.
Qu'est-ce qu'une culasse ?
La culasse (culasse) est un bloc moteur à combustion interne monté en haut du bloc-cylindres.
La culasse est l'une des pièces principales du moteur à combustion interne, elle assure son fonctionnement et détermine ses principales caractéristiques de performances.Mais le chef se voit confier un certain nombre de fonctions :
• Formation des chambres de combustion - dans la partie inférieure de la culasse, située directement au-dessus du cylindre, une chambre de combustion est réalisée (partiellement ou totalement), son volume complet se forme lorsque le piston atteint le PMH ;
• Alimentation en air ou en mélange air-carburant de la chambre de combustion - les canaux correspondants (admission) sont ménagés dans la culasse ;
• Évacuation des gaz d'échappement des chambres de combustion - les canaux correspondants (échappement) sont ménagés dans la culasse ;
• Refroidissement du groupe motopropulseur - dans la culasse se trouvent des canaux de la chemise d'eau à travers lesquels circule le liquide de refroidissement ;
• Assurer le fonctionnement du mécanisme de distribution de gaz (synchronisation) - des soupapes sont situées dans la culasse (avec toutes les pièces associées - bagues, sièges) qui ouvrent et ferment les canaux d'admission et d'échappement en fonction des courses du moteur.En outre, toute la distribution peut être située sur la culasse - le(s) arbre(s) à cames avec leurs roulements et engrenages, l'entraînement des soupapes, les ressorts de soupape et autres pièces connexes ;
• Lubrification des pièces de distribution - des canaux et des conteneurs sont ménagés dans la tête, à travers lesquels l'huile s'écoule vers les surfaces des pièces frottantes ;
• Assurer le fonctionnement du système d'injection de carburant (dans les moteurs diesel et à injection) et/ou du système d'allumage (dans les moteurs à essence) - des injecteurs de carburant et/ou des bougies d'allumage avec les pièces associées (ainsi que des bougies de préchauffage diesel) sont montées sur le tête;
• Agir comme une pièce de carrosserie pour le montage de divers composants - collecteurs d'admission et d'échappement, capteurs, tuyaux, supports, rouleaux, couvercles et autres.
En raison d'un si large éventail de fonctions, des exigences strictes sont imposées à la culasse et sa conception peut être assez complexe.Il existe également aujourd'hui de nombreux types de têtes dans lesquelles la fonctionnalité décrite est implémentée d'une manière ou d'une autre.
Types de culasses
Les culasses diffèrent par la conception, le type et l'emplacement de la chambre de combustion, la présence et le type de calage, ainsi que le but et certaines caractéristiques.
Les culasses peuvent avoir l'une des quatre conceptions suivantes :
• Culasse commune pour tous les cylindres des moteurs en ligne ;
• Culasses communes pour une rangée de cylindres dans les moteurs en forme de V ;
• Culasses séparées pour plusieurs cylindres des moteurs multicylindres en ligne ;
• Culasses individuelles pour moteurs monocylindres, bicylindres et multicylindres en ligne, en forme de V et autres.
Les principaux types de chambres de combustion des moteurs à combustion interne
Dans les moteurs en ligne conventionnels de 2 à 6 cylindres, les culasses communes sont le plus souvent utilisées pour couvrir tous les cylindres.Sur les moteurs en forme de V, les deux culasses communes à une rangée de cylindres et des culasses individuelles pour chaque cylindre sont utilisées (par exemple, les moteurs KAMAZ 740 à huit cylindres utilisent des culasses distinctes pour chaque cylindre).Les culasses séparées des moteurs en ligne sont utilisées beaucoup moins fréquemment, généralement une culasse couvre 2 ou 3 cylindres (par exemple, dans les moteurs diesel à six cylindres MMZ D-260, deux culasses sont installées - une pour 3 cylindres).Les culasses individuelles sont utilisées sur de puissants moteurs diesel en ligne (par exemple, sur les moteurs diesel Altai A-01), ainsi que sur des groupes motopropulseurs de conception spéciale (boxer bicylindre, étoile, etc.).Et bien entendu, seules des culasses individuelles peuvent être utilisées sur les moteurs monocylindres, qui remplissent également les fonctions de radiateur refroidi par air.
Selon l'emplacement de la chambre de combustion, il existe trois types de têtes :
• Avec une chambre de combustion dans la culasse - dans ce cas, on utilise un piston à fond plat ou doté d'un plongeur ;
• Avec une chambre de combustion dans la culasse et dans le piston - dans ce cas, une partie de la chambre de combustion est réalisée dans la tête du piston ;
• Avec une chambre de combustion dans le piston - dans ce cas, la surface inférieure de la culasse est plate (mais il peut y avoir des évidements pour installer les soupapes en position inclinée).
Dans le même temps, les chambres de combustion peuvent avoir différentes formes et configurations : sphériques et hémisphériques, en croupe, en coin et semi-coin, plates-ovales, cylindriques, complexes (combinées).
Selon la présence de pièces de distribution, les chefs d'unité sont :
• Sans distribution - culasses de moteurs multicylindres à soupapes basses et monocylindres à deux temps sans soupapes ;
• Avec soupapes, culbuteurs et composants associés - culasses avec arbre à cames inférieur, toutes les pièces sont situées sur le dessus de la culasse ;
• Avec distribution complète - arbre à cames, entraînement des soupapes et soupapes avec pièces associées, toutes les pièces sont situées dans la partie supérieure de la culasse.
Enfin, les culasses peuvent être divisées en fonction de leur objectif en de nombreux types - pour les groupes motopropulseurs diesel, essence et gaz, pour les moteurs à basse vitesse et forcés, pour les moteurs à combustion interne refroidis par eau et par air, etc. , les culasses présentent certaines caractéristiques de conception - dimensions, présence de canaux de refroidissement ou d'ailettes, forme des chambres de combustion, etc. Mais en général, la conception de toutes ces culasses est fondamentalement la même.
conception de culasse
Section de la culasse
Structurellement, la culasse est une pièce moulée solide constituée d'un matériau à haute conductivité thermique - aujourd'hui, on utilise le plus souvent des alliages d'aluminium, de la fonte blanche et certains autres alliages.Toutes les parties des systèmes qui s'y trouvent sont formées dans la culasse - canaux d'admission et d'échappement, trous de soupape (des bagues de guidage de soupape y sont enfoncées), chambres de combustion, sièges de soupape (ils peuvent être constitués d'alliages plus durs), surfaces d'appui pour le montage pièces de distribution, puits et trous filetés de montage pour l'installation de bougies et/ou de buses, canaux du système de refroidissement, canaux du système de lubrification, Si la culasse est destinée à un moteur avec un arbre à cames en tête, alors un lit est formé sur sa surface supérieure pour la pose de l'arbre (à travers les doublures).
Sur les surfaces latérales de la culasse, des surfaces de remplissage sont formées pour le montage des collecteurs d'admission et d'échappement.L'installation de ces pièces est réalisée au moyen de joints d'étanchéité qui excluent les fuites d'air et les fuites d'échappement.Sur les moteurs modernes, l'installation de ces composants et d'autres sur la tête s'effectue au moyen de goujons et d'écrous.
Sur la face inférieure de la culasse, une surface de remplissage est réalisée pour le montage sur le bloc.Pour assurer l'étanchéité des chambres de combustion et des canaux du système de refroidissement, un joint est situé entre la culasse et le centre d'affaires.L'étanchéité peut être réalisée avec des joints conventionnels en paronite, en matériaux à base de caoutchouc, etc., mais ces dernières années, ce que l'on appelle des paquets métalliques ont été de plus en plus utilisés - des joints composites à base de cuivre avec des inserts synthétiques.
La partie supérieure de la tête est fermée par un couvercle (en métal ou en plastique embouti) muni d'un goulot de remplissage d'huile et d'un bouchon.L'installation du couvercle s'effectue à travers le joint.Le couvercle protège les pièces de distribution, les soupapes et les ressorts de la saleté et des dommages, et empêche également les déversements d'huile pendant que la voiture roule.
Conception de la culasse
L'installation de la culasse sur le bloc s'effectue au moyen de goujons ou de boulons.Les goujons sont préférables pour les blocs en aluminium, car ils fournissent un serrage fiable sur la tête et répartissent uniformément les charges dans le corps du bloc.
Les culasses des moteurs refroidis par air (motos, scooters et autres) ont des ailettes sur la surface extérieure - la présence d'ailettes augmente considérablement la surface de la culasse, assurant son refroidissement efficace par le flux d'air venant en sens inverse.
Problèmes d'entretien, de réparation et de remplacement de la culasse
La culasse et les composants qui y sont montés sont soumis à des charges importantes, ce qui entraîne leur usure intensive et leur panne.En règle générale, les dysfonctionnements de la tête elle-même sont rares - il s'agit de diverses déformations, fissures, dommages dus à la corrosion, etc. Pour le remplacement, vous devez sélectionner une tête du même type et du même numéro de catalogue, sinon la pièce ne tombera tout simplement pas dans lieu (sans modifications).
Le plus souvent, des pannes de culasse se produisent dans les systèmes qui y sont installés - distribution, lubrification, etc. Il s'agit généralement de l'usure des sièges et bagues de soupape, des soupapes elles-mêmes, des pièces d'entraînement, de l'arbre à cames, etc. ou réparé.Cependant, dans un garage, certains types de réparations sont difficiles à effectuer, par exemple le pressage et le pressage des bagues de guidage de soupape, le rodage des sièges de soupape et d'autres travaux ne sont possibles qu'avec un outil spécial.
Une attention particulière doit être portée à l'installation correcte de la culasse.Il est important de rappeler que le joint de culasse est jetable, il doit être changé si la culasse est démontée, la réinstallation de cette pièce est inacceptable.Lors de l'installation de la culasse, le bon ordre de serrage des fixations (goujons ou boulons) doit être respecté : généralement le travail commence à partir du milieu de la culasse avec un mouvement vers les bords.Grâce à ce serrage, la charge sur la tête est répartie uniformément et les déformations inacceptables sont évitées.
Pendant le fonctionnement de la voiture, l'entretien de la culasse et des systèmes qui s'y trouvent doit être effectué conformément aux instructions et recommandations du constructeur.Avec un entretien et une réparation en temps opportun, la culasse et l'ensemble du moteur fonctionneront de manière fiable et efficace.
Heure de publication : 21 août 2023