Optimisation du ressort de soupape
Comportement dynamique des ressorts

Les diverses expérimentations effectuées sur des ressorts de soupapes montrent que la fréquence propre, le déplacement des spires, les efforts aux extrémités sont obtenus avec une bonne précision lorsqu’on assimile le ressort à un barreau équivalent.

Pour optimiser les dimensions du ressort, nous proposons de suivre l’algorithme ci-après qui utilise les résultats obtenus avec le modèle continu, non amorti, fonctionnant dans l’air.

On prendra un modèle discrétisé lorsque l’amortissement externe dû au brouillard d’huile ne pourra plus être considéré comme négligeable.

• Algorithme d’optimisation des dimensions du ressort :

  • (1) données :

    • Y_max levée maximale de la soupape,

    • Y loi de levée de la soupape,

    • F_I quantités d’accélération appliquées à la culbuterie au régime maximal,

    •  : développement en série de Fourier de la loi de levée Y (les harmoniques de rang supérieur à N ont des amplitudes C_q négligeables),

    • F₀ précharge minimale du ressort,

    • D_m diamètre moyen maximal du ressort (déterminé en fonction des impératifs technologiques),

    • Ω ₁ à Ω ₂ plage de vitesses de rotation de l’arbre à cames ;

  • (2) calcul de la raideur minimale k _1m du ressort, avec une précharge F ₀ ;

  • (3) calcul de la raideur maximale k _1M du ressort, avec précharge F ₀ , en fonction de la pression de hertz admissible sur la came ;

  • (4) à partir de k _1m , F ₀ et Y_max , calculer les diamètres d, D, le nombre de spires utiles et le pas de l’hélice (une distance minimale entre les spires, pour la levée Y_max , a pour effet d’arrêter les vibrations) ; vérifier que le rapport longueur du ressort écrasé sur diamètre extérieur est sensiblement égal à un (flambement) ;

  • (5) calculer la masse M du ressort ;

  • (6)...