Federal-Mogul abaisse la température des soupapes

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L’équipementier américain profitera du prochain Salon IAA de Francfort pour annoncer l’adoption de nouveaux matériaux à destination de la fabrication des sièges et guides de soupape permettant d’abaisser significativement la température de la tête de soupape.

Le revêtement TIM de Federal-Mogul Powertrain améliore le flux thermique à la frontière entre la culasse et la bague.
Le revêtement TIM de Federal-Mogul Powertrain améliore le flux thermique à la frontière entre la culasse et la bague.

Les températures extrêmes des soupapes que l’on rencontre sur les moteurs downsizés actuels fortement suralimentés sont susceptibles de réduire la durée de vie « en fatigue » des soupapes. Ces températures s’avèrent critiques au niveau des guides et joints de queue de soupape, rendant nécessaire l’emploi d’alliages d’acier spécifiques.

Moins onéreux

Pour éviter de recourir à ces alliages onéreux, Federal-Mogul s’est orienté vers de nouveaux matériaux à haute conductivité thermique (HTC) et un nouveau revêtement d’interface thermique (TIM). Les matériaux HTC sont des formulations de poudres métalliques employées dans les guides et sièges de soupape, avec des spécifications extrêmement configurables. Les sièges de soupape font appel à une infiltration de cuivre pour accroître le transfert thermique alors que les guides de soupape, où les températures sont moins élevées, ont eux besoin de porosité afin de retenir l’huile. Ils utilisent un savant mélange de particules libres de cuivre et des alliages de cuivre fins reliés entre eux.

De son côté, le revêtement TIM améliore sensiblement le transfert thermique à travers l’espace entre la bague de siège ou guide et la culasse en remplissant les interstices entre les irrégularités des surfaces opposées. On élimine ainsi les minuscules poches d’air qui interrompent habituellement le chemin thermique tout en améliorant la conformabilité par rapport à la surface de la culasse.

Tests à l’appui

Les matériaux HTC sont à même de réduire la température des soupapes, mais les résultats des tests montrent que sur certains moteurs le revêtement TIM peut offrir une réduction nettement plus importante en faisant office de pont thermique et en supprimant la barrière entre les deux composants.
Les tests réalisés par l’équipementier sur des moteurs essence à injection directe turbocompressés sophistiqués et très cotés ont prouvé l’efficacité des nouveaux matériaux. L’association des technologies HTC et TIM s’est traduite par une baisse de 26 à 32 °C des pics de température des têtes de soupape d’admission. L’amélioration des températures de têtes de soupape d’échappement s’est avérée encore plus marquante : le pic a été réduit de 70 °C sur une soupape à tige pleine et de 67 °C sur une soupape creuse à remplissage sodium.

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