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Les différents systèmes de levée variable des soupapes

Dernière modification : 08/04/2025 - 0

Pour améliorer le rendement des moteurs thermiques, les constructeurs ont développé plusieurs techniques de distribution variable. La levée variable, ou VVL (pour Variable Valve Lift), permet de moduler l’amplitude d’ouverture des soupapes, et ce contrairement au VVT qui modifie le moment d'ouverture des soupapes (plus tôt ou plus tard que la normale). En plus de l'amplitude d'ouverture de la soupape le VVL influe également parfois sur la durée d’ouverture, lorsqu’elle est mécaniquement liée à la forme de la came.

A lire : fonctionnement de la distribution variable VVT et VVL

L’objectif est d’optimiser le remplissage des cylindres tout en réduisant les pertes par pompage. À faible charge, on peut ainsi limiter la levée pour n’admettre que l’air strictement nécessaire, tout en maintenant le papillon des gaz largement ouvert, ce qui diminue les pertes énergétiques. À l’inverse, à pleine charge, la levée est augmentée pour maximiser le débit d’air et la puissance. Le moteur devient alors plus souple, plus sobre et plus efficace dans toutes les situations.

La levée variable des soupapes repose généralement sur l’ajout d’un élément intermédiaire mobile entre la came et la soupape, qui permet de moduler l’ouverture sans modifier le profil de came. Ce dispositif de levier, poussoir ou circuit hydraulique ajuste le mouvement permettant alors une levée variable et adaptative selon les directives du calculateur moteur ECU.

A lire aussi : les types de déphaseurs

Systèmes à cames multiples (type VTEC)

Cette technbique repose sur l’utilisation de plusieurs lobes de came par soupape. En fonction du régime moteur un système hydraulique active ou désactive des basculeurs pour que la soupape suive l’un ou l’autre profil. À bas régime un lobe au profil doux limite la levée alorqu'à haut régime un lobe plus "agressif" prend le relais pour ouvrir plus largement. C’est une solution simple qui est très populaire chez Honda. Son principal inconvénient réside dans le fait qu’elle ne permet que des variations par "crans", souvent deux ou trois positions fixes et non pas quelque chose de progressif.

Fonctionnement VTEC
 

Vue de profil : les cames du "premier plan sont sur le même plan" et les deux du fond aussi (bleu clair et rose). Notez que l'arbre du haut tourne sur lui même au même rythme que le vilebrequin (c'est un arbre à cames classique). Le deuxième du dessous ne tourne pas sur lui-même, il ne peut qu'être incliné vers le bas et revenir à sa position initiale (voir le vidéo du dessus).

Vue de dessus pour mieux comprendre le premier schéma


Fonctionnement "normal"

Ici tout se produit comme avec un arbre à cames normal, on peut donc oublier les deux cames du fond (bleu clair et rose). La came du haut (AAC moteur) vient pousser la came de l'arbre intermédiaire du bas qui elle-même pousse la queue de soupape. La longue came du haut vient pousser assez bas la came rose du deuxième arbre. Mais comme elle n'est pas fixée à son arbre cela n'influe sur rien ...



Avec distribution variable active


Ici les choses changent un peu, les deux cames de l'arbre du dessous (l'arbre intermédiaire) sont désormais fixées entre elles par un loquet. De ce fait, la came rose est en prise avec son arbre, résultat la longue came de l'arbre du haut (bleu clair) pousse la came rose qui entraine donc en même temps la bleue située à ses côté. Cela fait donc varier plus l'inclinaison du deuxième arbre de manière plus importante car la deuxième came du haut est plus longue.

Came intermédiaire mobile (type Valvetronic)

BMW a développé une solution plus progressive dans laquelle un levier intermédiaire est intercalé entre la came et la soupape. Ce levier, dont l’angle est modulé par un petit moteur électrique, modifie l’effet du lobe sur la soupape. Résultat : une levée ajustable en continu, sans avoir besoin de multiplier les profils de cames. Cette technologie permet même de se passer du papillon des gaz, car c’est la levée qui détermine directement le volume d’air admis.

Ici un actionneur permet de modifier le position du basculeur, ce qui induit que lorsque la came viendra appuyer dessus cela ne poussera pas la soupape de la même intensité

Commande électro-hydraulique directe (type Multiair)

Ici, la came ne commande pas directement la soupape mais agit sur une colonne d’huile. Une électrovanne module la pression dans ce circuit hydraulique à chaque cycle moteur. Si la vanne reste fermée, la soupape suit fidèlement la came. Si elle s’ouvre brièvement, la levée est raccourcie, voire annulée. Ce système offre un contrôle extrêmement fin, permettant par exemple d’ouvrir brièvement une soupape à l’admission pour favoriser les turbulences, ou même de désactiver complètement une levée. Le pilotage se fait électroniquement cylindre par cylindre. C’est une solution très performante, mais aussi complexe, et qui demande une excellente maîtrise de la lubrification et du pilotage moteur.

À ne pas confondre avec la désactivation de cylindres

Certains dispositifs apparentés (qui modifient le positionnement de l'arbre à cames) permettent de désactiver entièrement l’ouverture des soupapes sur un ou plusieurs cylindres à faible charge. Le principe repose souvent sur des basculeurs désolidarisables ou des poussoirs verrouillables. Ce n’est pas de la levée variable à proprement parler, car il n’y a pas modulation continue, mais suppression temporaire de l'ouverture de certaines soupapes.

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