La culasse : descriptif, composition et types d’architecture

La culasse est une pièce qu’on trouve au-dessus du bloc moteur et qui assure la fermeture de cylindres par le biais de goujons ou de vis. Elle permet ainsi la constitution des chambres de combustion. Elle permet également d’échanger les gaz d’échappement et d’admission dans les soupapes.

1. Description de la culasse

La culasse peut être en alliage d’aluminium ou en fonte. C’est une pièce obtenue souvent par fonderie.

Sur un moteur à quatre temps

Sur un moteur à quatre temps, elle comprend :

• Les conduits d’échappement et d’admission
• Des ailettes pour les moteurs à refroidissement à air
• Des chambres d’eau dans le cas des moteurs à refroidissement liquide

La culasse : un support pour

En ajout, en fonction du type de moteur et des technologies utilisées, elle assure le support de :

• Le sous-système de graissage
• Les soupapes ainsi que leurs systèmes de commande
• Les dispositifs d’assemblage culasse/bloc-cylindres
• Les dispositifs d’allumage et/ou d’injection

Sur un moteur sans soupapes

Sur un moteur sans soupapes, généralement, les moteurs à deux temps, la culasse représente une pièce simple qui est juste percée d’un trou pour la bougie.

La culasse et le refroidissement du moteur

De larges chambres d’eau (qui entourent les conduits d’échappement et les chambres de combustion) permettent le refroidissement des moteurs soumis à des contraintes thermiques. Ces chambres sont reliées avec celles du bloc-cylindres et avec le circuit général de refroidissement grâce à des passages dans le plan de joint.

D’autre part, l’huile arrive à la distribution sous pression, par le moyen des canalisations de lubrification traversant dans la plupart des cas le plan de joint.

2. Les diverses architectures de culasse

La culasse - Le moteur à soupapes latérales

Des encoches dans les têtes de soupapes permettent le rodage. Les queues de soupapes sont orientées vers le bas.

La culasse comprend le système d’injection ou d’allumage et un seul système de refroidissement. Les soupapes ainsi que les arbres à cames (ou l’arbre à cames) sont situés dans le bloc moteur.

Certes, ce type de moteurs est robuste, cependant, son rendement est faible et son entretien est difficile. Il n’est plus utilisé dans les voitures depuis 1950.

Le moteur à arbre à cames latéral et à soupapes en tête

Les soupapes sont situées dans la culasse et l’arbre à cames est situé dans le bloc moteur.

En ajout, l’arbre à cames se trouve sur des tiges permettant de pousser les culbuteurs.

Ce type de moteur favorise un démontage et un graissage faciles, toutefois, il ne supporte pas bien les hauts régimes à cause de ses nombreuses pièces.

Aujourd’hui, le moteur à arbre à cames latéral et à soupapes en tête est en voie de disparition.

La culasse - Le moteur à arbre à cames en tête culbuté

Les soupapes et l’arbre à cames se trouvent dans la culasse. Les culbuteurs permettent d’actionner les soupapes.

Ce type de moteur assure une mécanique de distribution simple et permet d’atteindre des régimes plus hauts. Néanmoins, la lubrification est un peu délicate et le régime maximum est quand même limité par les culbuteurs. Par ailleurs, certaines techniques ont permis l’amélioration de la lubrification d’où une utilisation fréquente aujourd’hui.

L’arbre à cames en tête

Toutes les soupapes se trouvent alignées dans la culasse en dessous de l’arbre à cames. Ce dernier peut commander grâce à des poussoirs associés à des systèmes de réglage de jeux.

Ce type de moteur est simple et robuste. Il permet aussi d‘atteindre les plus hauts régimes. Cependant, il présente un entretien, une lubrification et un réglage compliqués ainsi qu’un rendement réduit à cause de l’alignement des soupapes. La combustion est aussi moins performante.

L’arbre à cames en tête ne respecte pas vraiment les normes antipollution.

La culasse - Le double arbre à cames en tête

Les cames se trouvent au-dessus des soupapes. Ces derniers sont situés dans la culasse. L’ensemble des admissions et l’ensemble des échappements se trouvent chacun d’un côté. Un arbre à cames commande chaque rangée de soupapes à travers un culbuteur ou un poussoir.

Le moteur à double arbre à cames en tête présente une commande de soupapes simple, un réglage du calage dynamique, des régimes plus hauts et un rendement meilleur. Toutefois, il est cher à fabriquer, présente une distribution et une lubrification plus complexes et un réglage du jeu des soupapes difficile.

Ce type de moteur n’est pas très utilisé vu son prix cher. Il est cependant récurrent dans les voitures destinées aux compétitions.

3. Les pannes du joint de culasse

Les risques d’un joint en panne

Le joint de culasse claque lorsqu’il est endommagé. Ce défaut, en fonction de l’endroit de la rupture du joint, peut présenter plusieurs risques :

• Une perte de lubrification engendrant une surconsommation d'huile moteur ;
• La perte de puissance de façon anormale ;
• Et encore, l’existence de liquide de refroidissement dans le cylindre. Cela est susceptible d’empêcher le moteur de fonctionner.

Les symptômes d’un joint de culasse en défaillance

Lorsque le joint de culasse est défaillant, il engendre une réaction en chaîne avec des symptômes comme :

• Une fumée blanche importante qui peut s’échapper du pot d'échappement ;
• La surchauffe du moteur ;
• Une réduction du niveau de liquide de refroidissement ;
• La baisse de l'huile moteur.