Comme chacun le sait, le but des soupapes est de permettre l’admission du mélange air/essence et l’évacuation des gaz brûlées, mais aussi de rendre hermétique la chambre de combustion au moment de l’explosion.
Une soupape fonctionne dans des conditions extrêmes, la température tout d’abord de l’ordre de 500 C° la soupape d’échappement est la plus exposée, la température peut dépasser les 700 C°, la cadence, pour un moteur tournant à 4000 tours la soupape s’ouvre et se ferme 33 fois par seconde, vous comprendrez facilement que dans ces conditions le moindre écart de jeu peut poser problème.

Examinons les 3 cas de détérioration des soupapes :

1. Cassure radiale d’une tête de soupape
2. Tête de soupape brûlée
3. Portée d’une soupape sur son siège.

1 – CASSURE RADIALE D’UNE TETE DE SOUPAPE

Observation des dégâts :

La tête de cette soupape s’est rompue suivant une ligne transversale, sans la moindre présence de fissure radiale convergente vers le centre, comme cela est bien souvent observé sur des cassures de formes semblables.

Les causes :

Cette forme de détérioration relève de chocs de contacts entre tête et siège, quand sont exercées des forces de rappel excessives suivies de rebondissements.

Cet incident peut aussi être provoqué par un défaut de concentricité entre siège et guide entraînant des contraintes alternatives de flexion.

Cependant toutes les détériorations dues au choc de contacts ne se traduisent pas forcément par la rupture de la tête de soupape. Elles peuvent aussi entraîner la rupture de la tige elle-même ; à l’endroit d’un changement de diamètre de la tige.

Les remèdes :

1- Eviter les surrégimes qui, à coup sûr, tendent à provoquer l’affolement des soupapes.
2- Respecter le jeu aux culbuteurs en appliquant les données du constructeur, sachant que trop de jeu décale la cinématique du culbuteur et provoque un rappel brutal de la soupape sur son siège.
3- Remplacer les ressorts avachies (ou retendre les barres de torsions pour nos Panhard) ou tordus qui sont à même de provoquer des distorsions, en se souvenant que ceux-ci travaillent bien souvent dans le meilleur des cas à plus de 90% de limite élastiques.
4- Veiller à la parfaite concentricité du siège et du guide. Rectifier le siège si cette condition n’est pas remplie.

TETE DE SOUPAPE BRULEE

Observation des dégâts :

Sur les têtes de soupape du centre et de la droite, on observe que les portées sont parfaitement brûlées et érodées.

A gauche, la tête de soupape est beaucoup plus fortement abîmée : c’est le quart de sa périphérie qui est érodé et usé en forme de cuvette jusque vers le centre de la tête.

Les causes :

Bien que les soupapes soient élaborées dans des acier à très haute résistance, il existe cependant un seuil de résistance qu’elles ne peuvent supporter sans risquer de se détériorer.

Ici, on peut prétendre que le processus destructif a débuté par une mauvaise étanchéité des soupapes sur son siège de culasse.

Il y a donc lieu de penser que des particules carbonées qui se sont détachées du collet de la soupape, se sont insérées entre la portée de la soupape et son siège, provoquant ainsi dans un premier temps des fuites de gaz, puis de brûlage progressif de la tête par surchauffe.

Par ailleurs, il est aisé d’imaginer que se sont bien les contraintes thermiques répétées qui ont provoqué une fissuration radiale de la tête.

A la limite, si le moteur avait fonctionné plus longtemps dans cet état, une rupture par fatigue aurait pu se produire et endommager sérieusement le moteur.

Cette forme d’incident peut également avoir des origines très diverses :
1- Un graissage excessif des tiges de soupapes, consécutif à une absence totale de joints d’étanchéité de bonne conception.
2- Un excès de jeu d’assemblage entre tige et guide.
3- Une usure importante des guides, le plus souvent en forme de diabolo.
4- Un angle d’assise incorrect.
5- Une portée trop large ou mal répartie du siège de la culasse.
6- Des ressorts de soupapes fatigués, avachis ou tordus.
7- Un manque de jeu de fonctionnement aux culbuteurs : dans ce cas la soupape est laminée en permanence par les gaz chauds et corrosifs.
8- Un moteur insuffisamment refroidi.

Ainsi, tous ces éléments, pris séparément, peuvent contribuer à élever anormalement la température de fonctionnement du moteur et causer des dommages très graves aux soupapes.

Les remèdes :

1- Ne jamais installer des soupapes neuves sur des sièges non rectifiés.
2- Remplacer les guides usés afin de réduire les risques de surchauffe des têtes de soupapes et profiter de cette opération pour adapter des joints d’étanchéité efficaces, dont le rôle sera de réguler, à froid comme à chaud, le graissage entre la tige et le guide de soupape.
3- Vérifier ou remplacer systématiquement toutes les barres de rappel, tordues, avachies ou ayant parcouru un nombre de kilomètres impressionnant.
4- S’assurer du bon fonctionnement du refroidissement du moteur.
5- Respecter l’angle d’assise de la soupape sur son siège, tel qu’il a été défini par le constructeur, sachant toutefois qu’un angle plus ouvert de 1° permet de réduire notablement l’opération de rodage. Par exemple, pour des soupapes dont la portée a été usinée avec un angle de 30°, rectifier les sièges sur culasse à 31°. De même, pour des soupapes dont la portée a été usinée avec un angle de 45°, rectifier les sièges sur culasse à 45°.
6- Et enfin, attacher la plus grande importance à respecter une largeur correcte de la portée, en sachant qu’elle devra être aussi parfaitement bien centrée , et qu’une portée trop large ou trop mince n’est pas sans présenter certains inconvénients.

BONNE ET MAUVAISE PORTEE D’UNE SOUPAPE SUR SON SIEGE

Comme cela a été déjà dit par ailleurs, il importe d’attacher la plus grande importance au respect d’une largeur correcte ainsi qu’à la bonne répartition de la portée des soupapes sur leur siège.

On se souviendra que si la portée est trop large ou trop mince, elle peut présenter certains inconvénients :

Si une soupape neuve présentant une portée trop large sur son siège devait être montée, cet excès de portée tendrait à réduire dangereusement le pression unitaire (pression/mm2) exigée de la barre de rappel.

Cette anomalie ne tarderait pas à provoquer une mauvaise étanchéité.

L’accumulation des laques et l’incrustation des résidus carbonés qui ne seraient pas « cisaillés » conduiraient à une surchauffe exagérée de la tête, au grillage de la portée, puis à des fêlures radiales.

A l’opposé, une portée trop mince tendrait à augmenter, non moins dangereusement, la pression de la barre de rappel de la soupape sur son siège, jusqu’à rendre plus difficile l’échange thermique soupape-culasse.

La concentration excédentaire des calories qui seraient « bloquées » sur la tête de soupape conduirait à amoindrir sa résistance à la fatigue.

Par exemple, quand un déport est par trop exagéré vers l’intérieur de la tête, il peut engendrer le « brûlage » de celles-ci par suite du laminage constant des gaz chauds et corrosifs.

Les remèdes :

De tous les organes en mouvement dans un moteur, la soupape est une des pièces les plus sollicitées à la fois mécaniquement et thermiquement.

Pour résister à ces mauvais traitements, il est donc important de veiller lors du montage à sa bonne étanchéité, puis, par la suite, à contrôler périodiquement le jeu des culbuteurs.

Charly RAMPAL (Documentation Floquet-Monopole)