La levée de la soupape peut être décrite assez approximativement par une fonction de la forme L(1-cos(wt))/2. Cependant, lorsque l'on dérive une ou deux fois cette expression par rapport au temps, les expressions de la vitesse et de l'accélération que l'on obtient ainsi sont très nettement fausses.
Rappelons l'allure de la levée de la soupape en fonction de l'angle vilebrequin
La vitesse a pour sa part plutôt l'allure suivante :
Et l'accélération :
Quelques ordres de grandeur :
masse mobile typique pour un ensemble soupape/came/ressort (dont on compte la moitié
de la masse) = 200 g pour un moteur à arbre en tête. Le double pour un moteur culbuté.
Effort fourni par le ressort en position soupape fermée : 300 à 400 N
Effort fourni par le ressort à la levée maxi : 600 N
Raideur d'un ressort de soupape : 70 N/mm ???
(... à suivre ...)
Les paragraphes qui précèdent ont montré que le choix des caractéristiques de la distribution résulte de compromis entre différents facteurs. Pour essayer de mieux négocier ces compromis, il est clairement intéressant de chercher à faire varier les diagrammes de distribution selon les conditions de fonctionnement du moteur.
La première solution est de faire "tourner" les arbres à cames l'un par rapport à l'autre,
c'est-à-dire à décaler angulairement l'échappement par rapport à l'admission. La levée et
le profil des cames ne sont évidemment pas modifiés, et ce n'est envisageable que sur un
moteur à double arbres en tête. On joue ainsi sur la durée de la phase de croisement et
le retard de fermeture à l'admission. Le croisement devra être réduit au ralenti pour en
favoriser la stabilité, et on cherchera à augmenter le plus possible RFA à haut régime
lorsqu'on cherchera de la puissance, ce qui se traduira là aussi par un croisement faible.
En revanche, lorsque l'on cherchera à avoir le plus de couple possible à (relativement)
faible vitesse de rotation moteur, on diminuera RFA, ce qui augmentera le croisement.
Des variantes de ces dispositifs sont mises en place par Porsche avec le Variocam (sur la
968), ou par Alfa-Romeo et Nissan, chez qui le pignon entraîné par le vilebrequin est
connecté à l'arbre à cames par une denture hélicoïdale. Le déplacement axial du piston
est contrôlé par pression hydraulique, déplacement qui permet une rotation relative par
rapport à l'arbre.
Le système V-Tec proposé par Honda est quelque peu différent. Pour chaque paire de soupapes d'admission on trouve trois linguets et trois cames. Les linguets peuvent être rendus solidaires par l'action de petits pistons contrôlés hydrauliquement. A bas régime, les linguets ne sont pas "verrouillés" entre eux, et les deux linguets extérieurs agissent sur les cames en vis-à-vis de manière indépendante. La levée de l'une des cames est beaucoup plus faible que l'autre, ce qui permet de générer un swirl important. A haut régime, les pistons verrouillent les trois linguets, et c'est alors le linguet central qui agit sur la came "grande vitesse" centrale, la levée étant alors identique pour les deux soupapes d'admission. Ce système offre donc plus de flexibilité que les précédents en termes de modification des diagrammes, avec l'inconvénient d'une transition brutale entre les deux "modes" de fonctionnement.
Le système conçu par Ferrari sur ses V8 est lui aussi plus qu'un simple "déphaseur" d'arbres à came, puisqu'il permet de jouer sur la levée et l'allure du profil. Les cames ne sont en effet plus "cylindriques", c'est-à-dire que leur profil varie quand on se déplace suivant l'axe de l'arbre à cames. Une translation de l'arbre pilotée hydrauliquement permet donc de faire varier le diagramme, le poussoir étant capable de mouvements de rotation pour compenser la "multidimensionalité" de la came. La fabrication d'une telle came est complexe, et cette solution engendre des efforts axiaux dont l'intensité relative est de l'ordre de 10%.
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