Commande desmodromique

Une commande desmodromique est un dispositif mécanique de commande des soupapes qui réalise la fermeture de celles-ci sans ressort de rappel. Le terme « desmodromique » est issu des deux mots grecs : « desmos » (« lien ») et « dromos » (« course »)^[1].

L'adjectif « desmodromique » s'applique de façon générale à des dispositifs mécaniques où la fonction de rappel utilise une commande active. Par exemple, beaucoup de motos possèdent une commande d'accélérateur sur laquelle un deuxième câble permet de couper activement les gaz au cas où le ressort de rappel des carburateurs lâcherait, ou si un grippage du câble d'accélération résistait davantage que la force du ressort de rappel. On parle alors de commande de gaz desmodromique.

Histoire

Une Mercedes 300 SLR

Dans la réalisation d'un moteur automobile, les phases d'admission et d'échappement étaient les phases les plus complexes à traiter pour les ingénieurs. Diverses solutions ont été mises au point : soupapes à tiroir, soupapes automatiques à disques obturateurs, etc. Ces systèmes présentaient tous le désavantage de ne pouvoir atteindre des régimes élevés. De ce fait ils furent rapidement abandonnés et ne sont plus aujourd'hui utilisés que sur des moteurs très lents (marine ou pompes mécaniques à essence) ou sur certains moteurs à deux temps (clapet)^[2].

Dans un moteur classique, utilisant les systèmes à ressorts et culbuteur, chaque soupape doit s'ouvrir et se fermer environ 50 fois et 100 fois par seconde (3000-6000 tours par minutes); si le temps laissé pour que le ressort passe de sa phase de compression à sa phase d'étirement n'est plus suffisant c'est le sur-régime, avec une probable casse moteur.

La commande desmodromique fut alors trouvée par les ingénieurs, permettant notamment d'atteindre des régimes supérieurs à 10 000 tr/min. L'invention fut brevetée, le 1^er avril 1893, par le parisien Claude Bonjour^[3]. La première tentative de commande desmodromique date de 1910. Elle fut installée sur le moteur d'une Arnott, un modèle anglais et utilisait le principe de la came à rainure^[4].

• Dès 1912, Peugeot s'intéressa au système et opta pour une came tournant dans un cadre.
• En 1914, Delage entreprit également la fabrication d'un moteur où levée et fermeture étaient assurées par une double came.
• En 1916, Isotta Fraschini s'engagea dans cette voie et développa des moteurs desmodromiques « mixtes » (le ressort existait toujours mais son mouvement était contraint par un asservissement mécanique). Ces moteurs étaient essentiellement destinés à l'aéronautique naissante^[5].

La mise en place du système desmodromique, très complexe, mit un terme à son utilisation dans les années 1930. Il fallut attendre 1954 pour le voir réapparaître. La première firme à se lancer à nouveau dans l'aventure fut Mercedes-Benz qui équipa ses Formule 1 et son modèle 300 SLR de deux systèmes desmodromiques. Tous deux faisaient appel à une double came, mais l'un utilisait un basculeur à levier, l'autre un basculeur à pincette. Cette technique a été utilisée également par la firme OSCA appartenant aux frères Maserati sur la barquette 2000 Desmodrimico présentée en 1960.

Principe

Photo de distribution desmodromique Ducati - Notez le culbuteur de rappel sous la queue de soupape

Dans un système classique, à chaque ouverture, le culbuteur exerce une force pour comprimer le ressort, force qui n'est pas intégralement « récupérée » lors de sa détente. Il y a là une source importante de perte de rendement. La « distribution desmodromique » (ou commande desmodromique) est une forme de commande de soupapes sur les moteurs à combustion interne dans laquelle, non seulement la commande d'ouverture de la soupape est commandée par un culbuteur, mais la commande de fermeture aussi, contrairement à la distribution classique qui fait appel à un ou plusieurs ressorts pour l'opération de fermeture. Du fait que le rappel de la soupape est contrôlé, il n'y a plus de danger que la soupape reste enfoncée trop longtemps : on évite alors l'affolement de soupapes.

En effet, sur un moteur quatre-temps, à 6 000 tr/min, chaque soupape doit s'ouvrir et se fermer cinquante fois par seconde. Si le ressort est trop faible, son inertie ne permet pas aux spires de se détendre suffisamment vite et les soupapes ne se ferment pas à temps, ne remplissant plus leur rôle et se désynchronisent. Ce décalage se traduit par un rebondissement du poussoir qui vient heurter l'arbre à cames qui, dans l'intervalle de temps nécessaire à la détente du ressort, a tourné^[2].

Du fait que l'affolement de soupapes est également dû à des phénomènes vibratoires dans le ressort, on le combat le plus souvent en montant deux ressorts de diamètre différent, qui ont donc un régime d'affolement différent, pour chaque soupape.

Cette technologie est rare. Elle présentait un avantage certain à une époque où les aciers employés pour les ressorts étaient de moyenne qualité, afin de prévenir l'affolement des ressorts. En effet, lorsque le moteur monte en régime, les ressorts de soupape subissent des oscillations très rapides jusqu'à un régime limite (fréquence de résonance), où les ressorts ne déplacent plus les soupapes sur toute leur amplitude. De ce fait, l'utilisation d'une commande desmodromique permet d'avoir des régimes moteur très élevés. Cependant, elle est plus complexe, car elle met en jeu plus d'éléments mécaniques. Le constructeur de motos Ducati est l'un des seuls à l'employer sur certains de ses modèles : c'est sa marque de fabrique.

Ce système est rare également en raison de la complexité des pièces en mouvement. Les nombreux frottements entre les pièces limitent le gain et nécessitent évidemment une lubrification de haute qualité. Son coût est également important, ce qui a pour conséquence une production en série marginale.

Notes et références

Lien externe

• (en) Desmodromology - Site dédié à la « distribution desmodromique »

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