« Technologie/Moteurs thermiques/Moteur Diesel/Culasse » : différence entre les versions
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{{homon|Culasse}}
La '''culasse''' est la partie supérieure du [[moteur]]. Il s'agit d'une pièce complexe, en [[Fonte (métallurgie)|fonte]] ou en [[aluminium]] généralement obtenue par [[fonderie]] qui comporte le plus souvent, sur un [[moteur à quatre temps]] :
*les conduits d'[[admission]],
*les conduits d'[[échappement]],
*des chambres d'eau pour les moteurs à [[watercooling|refroidissement liquide]] ou de larges [[ailette]]s pour les moteurs à [[aircooling|refroidissement à air]].
D'autre part, suivant les types de moteurs, et les technologies retenues, elle est le support des dispositifs suivants :
*les [[soupape]]s et leur système de commande (distribution) et le sous-système de graissage associé,
*les dispositifs d'injection et/ou d'allumage,
*les dispositifs d'assemblage culasse/bloc-cylindres.
Sur un [[moteur à deux temps]], la culasse est généralement une pièce très simple, n'étant percée que d'un trou pour la [[Bougie d'allumage|bougie]].
La culasse ferme le haut des cylindres pour constituer ainsi les chambres de combustion. Généralement, elle est assemblée au bloc-cylindres au moyen de vis ou de goujons. Entre la culasse et le bloc-cylindres est placé le [[Joint de culasse (moteur)|joint de culasse]]. Sur les moteurs équipés de cylindres borgnes, la culasse est fixée à demeure au cylindre (moteurs à pistons d'avions légers, ex: moteurs [[Lycoming Engines|Lycoming]] et Teledyne Continental) ou même est coulée d'une pièce avec les cylindres (ex: moteurs [[Bugatti]]).
Sur les moteurs [[automobile]]s modernes, une seule culasse par rangée de cylindres constitue la partie supérieure du moteur. En revanche, sur les moteurs d'avions refroidis par air et sur les gros [[Moteur Diesel|Diesel]] de poids lourds, stationnaires et marins, pour autant que la distribution soit située latéralement dans le bloc-cylindres et non sur la culasse, chaque cylindre a sa propre culasse (c'est aussi le cas de la [[2CV]] [[Citroën]]) moins sensible à la déformation du plan de joint et facilitant la maintenance.
Les culasses sont soumises à de fortes contraintes mécaniques, chimiques et thermiques. Elles sont soigneusement refroidies par de larges chambres d'eau (ou des ailettes si le moteur est refroidi à air) qui entourent les chambres de combustion et les conduits d'échappement. Des passages dans le plan de joint relient ces chambres d'eau avec celles du bloc-cylindres et le circuit général de refroidissement du moteur. L'huile parvient sous pression à la distribution par des canalisations de lubrification qui traversent également le plan de joint.
==Différentes architectures de culasse==
===[[Moteur à soupapes latérales]]===
[[Image:Side valves engine top.jpg|thumb|right|350px|Le cylindre vu de dessus, culasse ôtée. Notez les encoches dans les têtes de soupapes, destinées à faciliter le rodage en y implantant un tournevis]]
[[Image:Side valves engine bottom.jpg|thumb|right|350px|Vue externe du même cylindre. On voit très nettement les queues de soupapes dirigées vers le bas]]
La culasse ne comporte qu'un système de refroidissement et le système d'allumage ou d'injection, les soupapes et l'(es) arbre(s) à cames sont dans le bloc moteur. Ce type de moteur est très ancien et n'est plus utilisé. Exemple : moteur de [[Renault Juvaquatre]].
'''Avantages'''
* Simplicité
* Robustesse
'''Inconvénients'''
* Du fait de la position des soupapes le rendement du moteur est faible
* Entretien difficile (réglage du jeux des soupapes)
'''Utilisation'''
Ce type de culasse/moteur se contente d'une lubrification sommaire. C'est pourquoi on le trouve toujours sur des moteurs "simples" : [[Tondeuse à gazon|tondeuse]], diesel marin. Ce type de moteur n'est plus utilisé dans l'automobile depuis les [[années 1940]].
===Moteurs à arbre à cames latéral et [[soupapes en tête]]===
Les soupapes sont dans la culasse, l'arbre à cames est dans le bloc moteur. Les soupapes sont actionnées par le biais des culbuteurs et des tiges de culbuteurs. Exemple : moteur de [[Renault 4]]
'''Avantages'''
* Robustesse
* Rendement supérieur
'''Inconvénients'''
* Du fait de la masse en mouvement nettement supérieure, ce type de moteur supporte mal les hauts régimes (affolement de soupapes)
'''Utilisation'''
N'est plus utilisé dans le secteur automobile. Toujours utilisé dans le secteur poids lourd et maritime. Ce type de moteur/culasse a été largement utilisé dans le secteur des véhicules particuliers des années 50 à la fin du siècle (ex : [[Renault Twingo]]).
===Moteurs à arbre à cames en tête culbuté===
Les soupapes sont dans la culasse, l'arbre à cames aussi, les soupapes sont actionnées par des culbuteurs.
'''Avantages'''
* rendement encore supérieur, la chambre de combustion pouvant être hémisphérique
* simplicité
* permet de plus haut régimes
'''Inconvénients'''
* lubrification plus difficile
* les culbuteurs limitent tout de même le régime maximum
'''Utilisation'''
Très courante depuis les années 70 dans l'automobile. Les progrès de la lubrification des moteurs ont permis d'utiliser cette architecture de culasse dans les véhicules grand public (ex : [[Peugeot 304]], plus récemment [[Peugeot 106]] ou [[Citroën AX]], équipées du moteur TU)
===Moteur à simple [[arbre à cames en tête]] à attaque directe===
[[Image:Nockenwelle1.jpg|200px|right|thumb|Arbre à cames en tête]]
Les soupapes sont dans la culasse, toutes alignées (admission et échappement) juste en dessous de l'arbre à cames. Celui-ci les commande via de simples poussoirs muni de systèmes de réglage de jeux (rattrapage hydraulique, cale, vis ou autre).
'''Avantages'''
* simplicité, robustesse
* permet les plus haut régimes (faible inertie)
'''Inconvénients'''
* entretien / réglage difficile (sauf réglage automatique)
* implique que les soupapes soient alignées dans la chambre de combustion, rendement diminué (sauf culasse à charge stratifiée)
* lubrification difficile
* Bougie décentrée, combustion moins performante
'''utilisation'''
Très courante à l' heure actuelle, mais semble aller en diminuant (dans l' automobile) ex: Opel Corsa
===Moteur à [[double arbre à cames en tête]]===
[[Image:DOHC-Zylinderkopf-Schnitt.jpg|thumb|350px|right|Coupe d'une culasse, montrant les cames au-dessus des soupapes]]
[[Image:Nockenwellenantrieb.jpg|200px|right|thumb|Chaîne de distribution qui entraîne 2 arbre à cames]]
Les soupapes sont dans la culasse, les admissions d'un côté, les échappements de l'autre. Au-dessus de chaque rangée de soupapes, 1 arbre à cames qui commande directement les soupapes via un poussoir ou un minuscule culbuteur.
'''avantages'''
* simplicité de la commande des soupapes
* permet de très hauts régimes (attaque directe des soupapes)
* permet un haut rendement (chambre de combustion hémisphérique)
* bougie dans l'axe du piston
'''inconvénients'''
* cher à fabriquer (pièces plus nombreuses)
* complexité de la cinématique de distribution
* réglage difficile du jeu des soupapes (sauf en cas de réglage automatique ou de petit culbuteur)
* encombrement
* lubrification difficile
'''Utilisation'''
Les culasses à double arbre à cames en têtes existent depuis très longtemps ([[Peugeot]] en [[1912]]). Mais, du fait des problèmes de coûts de fabrication et de maintenance qu'elles posaient, elles ont été très longtemps réservées à la compétition et aux voitures de sport ou de luxe. Cette architecture est la plus adaptée à l'utilisation de quatre soupapes par cylindre. Les avantages qui en découlent (meilleur remplissage à haut régime, rendement, dépollution) font que l'on utilise ce type de moteur de plus en plus souvent, quelle que soit l'utilisation.
En anglais, on dit ''Double Overhead Camshaft'', ce qui explique le sigle ''DOHC'' visible sur certaines motos.
En motocyclette, alors que la Honda CB 450 en était munie à la fin des années 1960, la prestigieuse CB 750 four de 1969 avait un simple arbre. Il faudra attendre la Kawasaki 900 Z1 en 1973 pour voir son usage commencer à se généraliser sur les 4 cylindres du commerce.
[[image:culasse.gif|left|thumb|300px|Schéma d'une culasse avec double arbre à cames en tête en cours de fonctionnement]]
[[Catégorie:Organe d'un moteur à explosion]]
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[[pt:Cabeça do motor]]
[[sv:Topplock]]
[[tr:Silindir kapağı]]
[[zh:汽缸蓋]]
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