Le système « ValveLift » à l'admission

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Description détaillée

La plage d'utilisation d'un moteur à essence est principalement déterminée par les points d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et par leur hauteur de levée. Le profil des cames d'admission a donc un impact direct sur le remplissage du moteur.
Ainsi des cames optimisées pour un bon remplissage des cylindres à bas régime diminuent le remplissage et le rendement à haut régime. Il est donc difficile de déterminer le profil de came idéal qui permet un bon fonctionnement du moteur sur toutes les plages de régime.

Pour remédier à ce problème, certains constructeurs vont utiliser une paire de cames pour chaque soupape. La première came est utilisée pour optimiser le fonctionnement du moteur à bas régime, la seconde pour optimiser le fonctionnement à haut régime.

Audi propose sur les moteurs V6 2,8L et 3,2L FSI à 4 soupapes par cylindre le système « Valvelift ». Ce dispositif s'applique à toutes les soupapes d'admission et permet deux lois de levée de soupape.

Lors des phases de démarrage et lors des phases de fonctionnement au ralenti, à faible charge et à des régimes inférieurs à 4000 tr/min, le moteur fonctionne avec des levées de soupape faibles (cames basses de couleur verte).

Lors des phases de fonctionnement à des régimes supérieurs à 4000 tr/min ou au-dessus d'un seuil de couple cartographié, le moteur fonctionne avec des levées de soupape grandes (cames hautes de couleur rouge).

Audi propose un second système « ValveLift » qui s'applique aux soupapes d'échappement. Le rôle de ce dispositif est d'optimiser le fonctionnement du turbocompresseur sur certains moteurs à essence 4 cylindres. (Lien vers fiche valvelift échappement)

Les éléments constitutifs du système :

Les 2 arbres à cames d'admission du moteur V6 sont spécifiques. Il s'agit d'arbres cannelés sur l'extérieur. Trois blocs multicames cannelés sur l'intérieur de leur alésage sont emmanchés sur chaque arbre à cames. Chaque bloc multicames est doté de 4 cames (2 à grandes levées « B », 1 à levée moyenne « C », et 1 à petite levée « D »). Un bloc multicames assure l'ouverture des 2 soupapes d'admission d'un cylindre. Le moteur est donc doté de 6 blocs multicames. Grâce aux cannelures, les blocs multicames peuvent coulisser en translation sur les arbres à cames.

Chaque bloc multicames est  doté de 2 gorges hélicoïdales, l'une est inclinée vers la gauche, l'autre vers la droite.

Les 6 blocs multicames sont déplacés en translation par 2 actionneurs électromagnétiques (1 et 2). L'un permet le passage des cames basses vers les cames hautes, l'autre le passage des cames hautes vers les cames basses.

Le fonctionnement :

En fonction des performances recherchées, les soupapes d'admission vont être ouvertes soit par les cames à profil bas, soit par les cames à profil haut.

Pour basculer du mode faible charge (profil bas, cames C et D) au mode forte charge (profil haut, cames B), le calculateur pilote l'actionneur (1) lorsque les soupapes sont fermées et que le rouleau du basculeur se trouve en appui sur le cercle de base commun aux deux cames. Le bloc multicames se déplace axialement (vers la gauche) sur l'arbre cannelé pour venir buter en appui sur le carter palier. Il est maintenu en position par un verrouillage à billes et ressort. Le mouvement de translation est généré par le doigt métallique de l'actionneur qui vient s'engager dans la gorge hélicoïdale. Lorsque l'actionneur n'est plus alimenté, le doigt métallique est repoussé par la fin du profil de gorge en forme de rampe. Lors du repositionnement du doigt métallique, une tension d'induction est générée dans l'actionneur. Cette tension permet au calculateur de reconnaître que le bloc multicames a atteint sa position. Durant les phases de repos, le doigt métallique est maintenu en position grâce à un aimant interne à l'actionneur.

Pour basculer du mode « forte charge » (profil haut) au mode « faible charge » (profil bas), le calculateur pilote l'actionneur (2). Suivant le même principe, le bloc multicames se déplace axialement (vers la droite).

La tension d'induction générée par le doigt métallique permet de confirmer que le bloc multicames à atteint sa position repos.

Lors des phases de fonctionnement à forte charge, toutes les soupapes d'admission s'ouvrent simultanément de 11 mm (levée « B »).

Lors des phases de fonctionnement à faible charge, une soupape d'admission s'ouvre de 5,7 mm (levée « C ») l'autre soupape s'ouvre de 2 mm (levée « D ») et ce pour tous les cylindres.

Toutes les soupapes d'échappement s'ouvrent en permanence de 8,9 mm (levée "A").

A : Levée soupape d'échappement (2 par cylindre).

B : Levée soupape d'admission « forte levée » (2 par cylindre).

C : Levée soupape d'admission « faible levée » (1 par cylindre).

D : Levée soupape d'admission « très faible levée » (1 par cylindre).

À faible charge, la différence de levée des 2 soupapes d'admission d'un même cylindre (2 mm et 5,7 mm), combinée à un point d'ouverture décalé, permet de créer dans le cylindre :

Une turbulence hélicoïdale appelée « Swirl »,

Une turbulence en rouleau appelée « Tumble ».

La combinaison de ces deux tourbillons, appelée « Drumble », a permis à Audi de supprimer les volets de turbulence présents dans les collecteurs d'admission de ses moteurs V6 des générations précédentes.

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Méthodes et pratiques

Avant de remplacer un actionneur « Valvelift » ou un bloc multicame, il faudra procéder à un diagnostic complet du système de gestion moteur. Le dysfonctionnement d'un ou plusieurs actionneurs fait remonter des défauts dans le calculateur moteur. Le calculateur applique un mode "dégradé", le moteur fonctionne en mode forte charge (cames à profil haut) .
Le remplacement d'un actionneur ou d'un bloc multicame consiste à déposer l'élément hors service et à reposer un élément neuf.

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaitre le fonctionnement des systèmes de gestion moteur essence.
• Connaitre le fonctionnement du système d'admission d'air d'un moteur essence.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic dans ses fonctions : lecture des paramètres, lecture et effacement des défauts, test des actionneurs...
• Savoir utiliser un multimètre.

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Exemple d’outillage approprié

• Outils de diagnostic,
• Multimètre,
• Outils spécifiques pour la dépose / repose des blocs multicame.