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La distribution variable expliquée

Dernière modification : 10/04/2025 - 20

Que veut dire avoir une distribution variable et quels avantages peut elle amener ? Décortiquons cette technique qui est employée chez quelques motoristes.

Comprendre la distribution classique "fixe"

Comme vous le savez certainement, la distribution permet de synchroniser le mouvement du vilebrequin avec celui des soupapes d'admission et d'échappement. Cela se produit donc par une courroie ou une chaîne qui relie le vilebrequin à l'arbre à cames. Cet arbre tourne alors au même rythme que le vilebrequin, les cames situées dessus viennent alors ouvrir temporairement les soupapes en les poussant (elles reviennent en position grâce à des ressorts). Le degré et le temps d'ouverture sont donc relatifs à la forme des cames. Plus elles sont arrondies plus le temps d'ouverture sera long, plus elle sont longues plus l'ouverture sera grande.

Notions de base sur les cames

Selon la forme des cames, l'ouverture des soupapes sera différentes. Voici les grandes notions qui serviront à mieux comprendre la suite. Pour les plus débutants, sachez que les cames tournent sur elles-même comme une aiguille de montre (elles viennent toucher à chaque tour la soupape pour la faire descendre), sans cela vous ne comprendrez pas les schémas.

Forme plus ou moins conique

Plus la came sera "pointue", moins la durée d'ouverture sera longue. En effet, la came de droite viendra forcément ouvrir la soupape sur une durée plus longue puisque son extrémité va être en contact plus longtemps (elle appuiera sur la soupape pendant une durée plus longue donc, elle sera donc ouverte plus de temps).

Si le bout est de la même taille mais que la came est plus grande, et bien la soupape sera poussée plus loin vers le bas (sans toutefois que la durée d'ouverture ne change).

Ici on décale juste la position de la came par rapport à l'arbre (d'où le petit repère placé sur l'axe de l'arbre pour que vous le voyiez)

Distribution variable : principe

Vous l'aurez donc compris, le distribution variable consiste à pouvoir moduler les paramètres (pas forcément tous, cela dépend des systèmes) des soupapes d'admission et d'échappement (souvent que d'admission), à savoir :

• Moment d'ouverture des soupapes (plus ou moins en avance), qu'on appelle déphasage / déphaseur / VVT
• Durée d'ouverture (plus ou moins longtemps) qu'on appelle levée variable / VVL
• Degré d'ouverture (plus ou moins ouvert) qu'on appelle levée variable / VVL

On a donc deux dispositifs qu'il faut distinguer : le VVT qui permet de différer dans le temps l'ouverture des soupapes, à savoir le moment, et la levée variable VVL qui permet quant à elle de modifier l'amplitude d'ouverture et la durée d'ouverture des soupapes.

1) VVT (ex : VANOS chez BMW) : En avançant ou en retardant le calage selon le contexte (régime, charge) on peut améliorer le couple à bas régime, la puissance à haut régime ou encore réduire les émissions polluantes. Le système permet aussi le croisement entre admission et échappement, ce qui peut aider la recirculation des gaz d’échappement ou améliorer le remplissage des cylindres.

2) VVL (ex : Valvetronic chez BMW) : À faible charge une faible levée des soupapes réduit la quantité d’air admise tout en limitant les pertes par pompage ce qui améliore le rendement. À forte charge, une levée maximale permet un meilleur remplissage des cylindres. En modifiant cette levée on peut se passer en partie du papillon, rendre le moteur plus réactif et réduire la consommation

Les types de mécanismes de calage variable (VVT)

VVT hydraulique : Le plus courant : la pression d’huile moteur actionne un rotor à l’intérieur de la poulie d’arbre à cames pour faire varier l’angle de calage. Piloté par électrovanne via le calculateur ou par pression d'huile.

VVT électrique : Plus moderne, ce système emploie un petit moteur électrique intégré à la poulie pour modifier directement le calage. Il offre une grande réactivité, même à froid, et une meilleure précision.

Pour approfondir le sujet consultez la page dédiée aux différents types de déphaseurs.

Mécanismes internes
Deux approches mécaniques principales :

• À denture hélicoïdale (piston qui fait pivoter un engrenage)
• À palettes (rotor hydraulique dans des chambres dites « avance » ou « retard »)

Les types de mécanismes de levée variable (VVL)

Par cames multiples : L’arbre à cames porte plusieurs profils ; un basculement mécanique permet de passer de l’un à l’autre selon le régime moteur. Solution simple mais à variations limitées.

Came intermédiaire mobile : Un levier intermédiaire modifie l’attaque entre la came et la soupape, modulant la levée de manière continue. Contrôle précis et souple, sans multiplication des profils.

Commande électro-hydraulique directe (type Multiair) : Une seule came agit sur une colonne d’huile dont la pression est modulée par une électrovanne. Cela permet de contrôler très finement chaque cycle d’ouverture, voire d’annuler totalement une levée.

Pour approfondir consultez la page dédiée aux différents systèmes de levée variable VVL

Avantages de la distribution variable

Le fait de contrôler le degré et le temps d'ouverture selon le régime moteur permet beaucoup d'avantages ... En effet, le contrôle de la modularité du temps et du degré d'ouverture a des bienfaits sur la consommation, l'agrément et les performances, rien de moins !

Pour la consommation, on réduit l'effet de pompage des moteurs essence en permettant alors de fonctionner avec le papillon des gaz ouvert le plus possible. Car un moteur essence ne fonctionne pas en excès d'air comme sur un diesel, il faut limiter l'arrivée d'air pour ne pas que le mélange soit trop pauvre. En permettant de réduire l'ouverture des soupapes d'admission on peut alors ouvrir plus grand le papillon (on limite donc la prise d'air par la soupape et non par le papillon).
De plus, les ingénieurs se sont aperçus que le rendement moteur était un peu meilleur à haut régime quand les soupapes d'admission et d'échappement étaient ouvertes ensembles pendant un tout petit laps de temps. Cependant cette manière de fonctionner n'est pas possible sur les petits régime, notamment le ralenti car l'aspiration n'est plus assez "brutale" pour exploiter ce phénomène. La distribution variable par les cames permet donc d'avoir des soupapes qui s'ouvrent et se ferment à la suite dans les bas régimes mais qui en même temps peuvent avoir une ouverture commune (une toute petite partie du temps) à haut régime.

Inconvénients ?

Le système apporte de la complexité au moteur et donc potentiellement plus de pannes ... De plus, tout le dispositif alourdit un peu le travail du vilebrequin qui est alors pénalisé par une petite résistance supplémentaire (très légère baisse du rendement), sauf sur le VVT de Toyota qui reste un module électrique qui fait varier la position de l'axe de l'arbre à cames.

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