Ressort pneumatique de soupape

Le ressort pneumatique de soupape ^[1] utilise comme sont nom l'indique un gaz en guise de ressort, pour fermer les soupapes d'un moteur à combustion interne. Ce système fut introduit en 1986 par Renault sur son moteur de F1 "V6 turbo EF 15" monté sur la Lotus 98T (en), depuis il a fait de nombreux émules sur les moteurs utilisés en compétition moto et auto.

Concept

Les concepteurs de moteurs à fortiori de compétition sont confrontés pour la commande des soupapes à des paramètres totalement opposés : réduire l'inertie et la résistance offerte par le système, tout en gardant une commande fiable et puissante des dites soupapes.

Les ressorts et assemblages de ressorts ont vite montré leur limites et leur inconvénients : fréquence d'utilisation relativement basse et prélèvement de puissance important au moteur. Donc pour augmenter la vitesse de fonctionnement du moteur, il faut utiliser des ressorts plus durs et les combiner pour contourner leurs fréquences de résonance, ces techniques sont au antipode du rendement du moteur.

Schéma du système.

Les ingénieurs de Renault Sport eurent l'idée de remplacer les ressorts de rappel de soupape par un soufflet à gaz comprimé, (comme une pompe à air fermée). Le système comporte un piston, solidaire de la queue de soupape, munit d'un joint d'étanchéité, qui coulisse dans un cylindre solidaire de la culasse. Ce cylindre est traversé par la tige de soupape et, est alimenté en azote sous une pression environ 7 bar, avec un clapet anti-retour, afin de compenser les pertes en gaz. L'azote prisonnier dans le cylindre fait office de ressort avec des caractéristiques intéressantes pour cette utilisation.

Une réserve d'azote sous haute pression (200 Bar), largement suffisante pour la durée d'un grand prix, alimente via un détendeur tous les rappels de soupape du moteur.

Avantages

• Le système permet des lois de levée de soupapes plus sévères : levées plus longue, fréquence de fonctionnement plus élevé, les effets de rebond de soupape à la fermeture sont enrayé.
• Il suffit de faire varier la pression d'alimentation en gaz pour modifier les caractéristiques du rappel des soupapes, alors qu'avec les ressorts, il faut démonter tout le haut moteur pour modifier les paramètres!
• Ce système est de plus d'une redoutable fiabilité, il faut juste assurer son alimentation permanente en gaz sous pression.

Inconvénients

Il faut impérativement que le système soit sous pression avant le démarrage du moteur et le reste durant tout son fonctionnement:

• Ce qui implique une réserve importante de gaz (azote) sous haute pression à recharger très régulièrement;
• Ou une réserve plus modeste associée à un compresseur d'air, ce qui sous entend aussi de n'utiliser que l'air ambiant et non pas de l'azote, qui est à priori plus stable.

Notes et références

A voir

Distribution pneumatique Renault F1

La Lotus 98T

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