Le calage variable des soupapes n'est pas une idée nouvelle. L'idée d'augmenter le couple moteur à bas et à haut régime en avançant et en ralentissant automatiquement existe depuis un certain temps.
Dans les années 1960, vous pouviez obtenir un engrenage de distribution d'arbre à cames variable doté d'un dispositif à ressort de torsion qui retarde le calage des soupapes en réponse au couple de rotation accru nécessaire pour faire tourner l'arbre à cames à des régimes moteur plus élevés. En théorie, vous pouviez profiter des avantages du couple à basse vitesse et de la puissance à haute vitesse, mais cela ne semblait pas fonctionner en pratique en raison de sa dépendance au couple de rotation.
De nos jours, une discussion historique sur les différentes approches techniques du calage variable des soupapes pourrait remplir une encyclopédie. Mais les systèmes informatisés de gestion du moteur ont fait du calage variable des soupapes une réalité pratique pour la plupart des véhicules.
Je laisserai les conceptions VVT les plus uniques aux pages de l'histoire et le calage électronique des soupapes aux pages du futur. En attendant, examinons les bases de la façon dont le VVT affecte les performances du moteur, comment il peut échouer, puis suivons avec quelques conseils sur la façon de dépanner les systèmes VVT suspects.
Soupape contre arbre à cames
Le calage variable des « soupapes » que la plupart d'entre nous voient dans nos ateliers est en fait un calage variable de l'« arbre à cames » qui améliore le couple à basse et haute vitesse en avançant ou en retardant le calage de l'arbre à cames sur les applications de moteur à simple arbre à cames en tête (SOHC) .
En revanche, certaines applications à double arbre à cames en tête (DACT) remplissent ces mêmes fonctions en avançant ou en retardant séparément les arbres à cames d'admission et d'échappement.
Le calage entièrement variable des soupapes ne peut être obtenu qu'en utilisant des solénoïdes commandés par ordinateur pour contrôler avec précision les événements d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et d'échappement. Bien que les diverses combinaisons d'événements de calage des soupapes soient théoriquement infinies sur un système à commande électronique, ses applications sont limitées en raison de problèmes de coût et, dans certains cas, de fiabilité.
En théorie….
Le calage efficace des soupapes dépend fortement des vitesses de l'air d'admission circulant dans les orifices d'admission du moteur et des gaz d'échappement sortant des orifices d'échappement du moteur.
Lorsque l'air d'admission se déplace lentement à des régimes moteur inférieurs, la soupape d'admission doit se fermer tôt pour empêcher le piston de repousser l'air d'admission dans l'orifice d'admission et le collecteur.
Mais lorsque la vitesse de l'air d'admission augmente avec le régime du moteur, la soupape d'admission doit se fermer plus tard pour aider à emballer plus d'air dans le cylindre. En théorie, la plupart des conceptions VVT commencent à changer le calage des soupapes d'admission lorsque les vitesses d'air d'admission commencent à augmenter considérablement à 2 500 à 3 500 tr/min. Bien sûr, la stratégie de fonctionnement réelle du PCM dépend en grande partie de la conception du moteur et des limitations de vitesse du moteur.
Bien que le calage des soupapes d'échappement ne soit pas aussi critique pour les performances du moteur que le calage des soupapes d'admission, il peut théoriquement être avancé sur les applications DOHC pour augmenter le chevauchement du calage des soupapes à des régimes moteur plus élevés et retardé pour réduire le chevauchement des soupapes à des régimes moteur inférieurs.
Le chevauchement du calage des soupapes est souhaitable à des régimes moteur plus élevés. Maintenir simultanément les soupapes d'admission et d'échappement ouvertes pendant que le moteur passe de la course d'échappement à la course d'admission permet au moteur d'utiliser la légère pression négative créée par les gaz d'échappement sortant de l'orifice d'échappement pour aider à aspirer la charge d'admission dans le cylindre.
Mais à des régimes moteur et à des vitesses de gaz inférieurs, un chevauchement élevé des soupapes produit un ralenti saccadé en raison des gaz d'échappement repoussant dans le collecteur d'admission, en plus de réduire la compression du moteur en marche. Gardez également à l'esprit que la modification du calage des soupapes d'échappement peut créer un effet "EGR" qui aide à réduire les émissions d'oxyde d'azote (NO) dans certaines applications.
Conception du lobe de came
En passant, il est utile de comprendre les bases de la conception des lobes d'arbre à cames. Pour éviter une contrainte excessive sur le train de soupapes, un lobe de came doit être conçu pour accélérer progressivement la masse du poussoir, de la tige de poussée, du culbuteur et de la soupape. Les conceptions d'arbres à cames en tête réduisent les contraintes du train de soupapes en remplaçant ces composants par un simple suiveur de came.
Malheureusement pour les arbres à cames mécaniques, les variations du jeu des soupapes entraîneront de légers changements dans le calage des soupapes. Étant donné que les arbres à cames à réglage hydraulique ne nécessitent pas de jeu de jeu, le calage des soupapes reste très cohérent. Dans les deux cas, le lobe de came doit être conçu pour décélérer progressivement le train de soupapes afin d'empêcher les soupapes de rebondir sur les sièges de soupape aux régimes de pointe du moteur. . Alors que les lobes d'arbre à cames peuvent être rectifiés pour augmenter le débit d'air en augmentant la levée de soupape, l'augmentation de la levée de soupape augmente la contrainte sur le train de soupapes ainsi que le potentiel d'interférence piston-soupape.
Phasers prêts Le calage variable de l'arbre à cames sur les premiers moteurs à simple arbre à cames en tête (SOHC) a été obtenu en utilisant un "phaseur" d'arbre à cames composé d'un piston hydraulique à ressort forçant un engrenage d'entraînement biseauté contre un engrenage d'entraînement biseauté similaire monté sur l'arbre à cames.
Un calage précis de l'arbre à cames peut être obtenu en utilisant le module de commande du groupe motopropulseur (PCM) pour appliquer une pression d'huile au piston en pulsant une soupape de commande d'huile. Étant donné que le piston intègre un orifice pour évacuer la pression d'huile, le calage de la came peut être modifié en augmentant la largeur d'impulsion appliquée à la soupape de commande d'huile.
Si l'électronique tombe en panne, un ressort de rappel de phaseur poussera le piston dans sa position de synchronisation par défaut. Le PCM surveillera également la position de l'arbre à cames en comparant les positions relatives du capteur de position d'arbre à cames (CMP) et du capteur de position de vilebrequin (CKP). Si ces positions ne correspondent pas aux données programmées, le PCM doit définir un code d'anomalie de la série P0010 ou de la série P0340.
Certaines conceptions de VVT intègrent également un capteur de calage des soupapes (VTS) séparé pour fournir une rétroaction plus précise du calage des soupapes au PCM. Alors que la plupart des conceptions modernes de VVT utilisent les phaseurs à palettes plus compacts pour régler le calage des soupapes, elles continuent d'utiliser le même agencement de base de capteurs et de mécanismes de contrôle de la pression d'huile pour permettre le contrôle par ordinateur.
Échecs VVT
Comme vous l'avez peut-être déjà deviné, les diagnostics VVT sont très spécifiques à l'application, car ils dépendent non seulement du fait que le moteur est un bloc en ligne ou de type V, ou d'une configuration SOHC ou DOHC, mais également de la configuration. du phaser et de l'électronique du système.
De plus, il existe littéralement des dizaines de codes d'anomalie "globaux" des séries P0010 et P0340, sans parler des codes de la série P1000 spécifiques au fabricant qui peuvent être stockés en raison d'un problème de calage des soupapes.
Mais, en appliquant principes de fonctionnement de base, il est possible de diagnostiquer la plupart des pannes VVT, quelle que soit la configuration.
Il est évident que la plupart des pannes de VVT entraîneront une perte de couple moteur à bas ou haut régime et affecteront le vide du collecteur d'admission. Lorsque l'arbre à cames ne répond pas aux positions commandées par le PCM, le PCM doit stocker un code d'erreur de la série P0340 lié à la synchronisation de l'arbre à cames. Sur les moteurs à bloc en V, une erreur de synchronisation d'arbre à cames sur un banc peut également entraîner des codes de ratés d'allumage de la série P0300 pour tous les cylindres de ce banc.
De plus, rappelez-vous que le calage des soupapes et le chevauchement des soupapes affectent la compression des cylindres. Avec une panne d'un seul banc sur un moteur à bloc en V, la compression de démarrage d'un banc à l'autre devrait différer, tout comme les numéros de compensation de carburant d'un banc à l'autre.
De plus, gardez à l'esprit qu'avec la réintroduction des chaînes de distribution en acier, une seule chaîne lâche ou un tendeur ou un guide-chaîne usé sur une rangée peut retarder le calage de la came et peut-être affecter les performances de démarrage à froid et de maniabilité.
La viscosité de l'huile moteur ainsi que la capacité de débit du filtre à huile peuvent certainement affecter la capacité du phaseur de came à contrôler le calage des soupapes, tout comme les cotes de durée de vie de l'huile.
Dans de nombreux cas, une huile non approuvée par l'équipement d'origine, associée à un filtre à huile de faible capacité, peut provoquer des boues ou un vernissage, ce qui provoque le blocage des phaseurs de came dans des positions avancées ou retardées.
Cela peut également entraîner l'obstruction des passages d'huile dans la culasse, la soupape de commande d'huile et les phasers avec de la boue ou la contamination par des copeaux de métal. Même lorsque vous utilisez des huiles OE ou approuvées OE, gardez à l'esprit que l'huile moteur doit être changée aux intervalles recommandés.
Enfin et surtout, de nombreux techniciens de diagnostic avancés collectent régulièrement des échantillons de laboratoire de formes d'onde de capteurs CMP et CKP connues pour une comparaison future avec celles produites par un modèle similaire affligé d'un problème de synchronisation de soupape suspecté.
