Arbre à cames : Comment ça marche, et qu'est-ce que vous ne saviez pas à ce sujet ?
L'arbre à cames est l'arbre qui ouvre les soupapes d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne, permettant ainsi le remplissage ou la vidange des cylindres. Un arbre à cames est un levier rotatif sur lequel se trouvent les cames.
Le nombre de cames sur l'arbre à cames dépend du nombre de cylindres dans une rangée du moteur et du nombre de soupapes par cylindre.
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Le fonctionnement de l'arbre à cames en bref
Les cames sont en forme d'œuf et sont tournées dans des directions différentes, comme l'exige le calage des soupapes de chaque cylindre. Sur les moteurs à quatre temps, la soupape ne s'ouvre qu'une seule fois pendant deux tours de vilebrequin.
Vilebrequin : A quoi sert-il et à quelles forces doit-il résister ?
Cela signifie que si le manivellearbre tourne à une vitesse de 2000 tours par minute, l'arbre à cames ne tourne que 1000 fois par minute.
Composants d'arbre à cames
L'arbre à cames se compose de plusieurs composants clés, notamment :
- Los de came : ces protubérances en forme d'œuf contrôlent le calage des soupapes en appuyant sur des poussoirs ou des culbuteurs, qui ouvrent les soupapes.
- Roulements d'arbre à cames : ces roulements permettent à l'arbre à cames de tourner en douceur dans le bloc moteur ou la culasse.
- Pivots d'arbre à cames : les pivots servent de points d'appui pour les roulements d'arbre à cames.
- Entraînement par engrenage ou chaîne de distribution : Il relie l'arbre à cames au vilebrequin, grâce auquel ils sont correctement synchronisés.
Types d'arbres à cames
Il existe trois principaux types d'arbres à cames, chacun avec des caractéristiques uniques :
- Arbres à cames à poussoir plat : ces arbres à cames utilisent une surface plane sur le poussoir qui entre en contact avec le lobe de came. Les arbres à cames à poussoirs plats sont généralement plus abordables, mais peuvent avoir un potentiel de performances limité en raison de leurs capacités de levage inférieures.
- Arbres à cames à rouleaux : les arbres à cames à rouleaux comportent un roulement à rouleaux sur le poussoir en contact avec le lobe de came, réduisant la friction et permettant des profils de levée et de durée plus élevés. Ces arbres à cames offrent de meilleures performances mais sont plus chers.
- Arbres à cames avec calage variable des soupapes (VVT) : les arbres à cames VVT (calage variable des soupapes) permettent un réglage en douceur du calage des soupapes, offrant ainsi de meilleures performances et une meilleure efficacité dans un large plage de révolutions.
Ouverture et fermeture de vannes
Dans le cas du fonctionnement de la vanne, le plus important est le degré d'ouverture de la vanne et la durée d'ouverture. Si nous voulons extraire autant de puissance du moteur, nous devons faire entrer autant de mélange de carburant et d'air dans le cylindre que possible. C'est pourquoi les soupapes d'admission doivent être ouvertes le plus possible et le plus longtemps possible.
Puissance et couple moteur : lequel de ces paramètres est le plus important ?
Cependant, les soupapes d'échappement doivent également être ouvertes le plus possible et le plus longtemps possible, afin que le maximum de gaz d'échappement puisse sortir du cylindre. La came ne touche pas le poussoir de soupape lorsque la soupape est fermée. Si l'arbre à cames tourne, la came commence à courir contre le poussoir de soupape, poussant le ressort de soupape et provoquant l'ouverture de la soupape.
Si la came pousse le poussoir de soupape au maximum, la soupape s'ouvrira au maximum. La hauteur du sommet (partie la plus haute) de la came détermine la levée maximale de la soupape. La course maximale de la vanne doit avoir une certaine limite. Sinon, la soupape et le piston pourraient se rencontrer, entraînant par la suite la destruction du moteur.
Caméras Sharp : quels sont leurs avantages et leurs inconvénients ?
La forme de la came de l'arbre à cames détermine la vitesse et le temps d'ouverture de la soupape. Les cames de forme plus arrondie sont appelées cames pointues et permettent ainsi à la vanne de s'ouvrir plus longtemps.
Faits intéressants sur l'arbre à cames
- Origines historiques : le concept de l'arbre à cames remonte aux civilisations anciennes, où les arbres à cames entraînés par l'eau étaient utilisés dans diverses machines. L'application des arbres à cames dans les moteurs à combustion interne a commencé à la fin du 19e siècle.
- Effet sur le son du moteur : le son distinctif des moteurs plus puissants est souvent le résultat de profils d'arbre à cames agressifs, ce qui se traduit par une sonorité d'échappement unique due au calage des soupapes.
- Double arbre à cames : les moteurs de performance utilisent souvent une conception à double arbre à cames en tête (DACT), qui permet un meilleur contrôle du calage des soupapes et une puissance de sortie plus élevée.
FAQ sur l'arbre à cames
Q : Comment puis-je savoir si mon arbre à cames est usé ou endommagé ?
Réponse : Les symptômes d'un arbre à cames usé ou endommagé peuvent inclure une réduction de la puissance du moteur, un bruit excessif du train de soupapes ou une faible économie de carburant. Il est important d'inspecter soigneusement le train de soupapes et, si nécessaire, de consulter un mécanicien professionnel pour le diagnostic.
Q : Un arbre à cames avec un profil plus agressif est-il toujours meilleur pour les performances ?
Réponse : Pas nécessairement. Alors que les profils d'arbre à cames agressifs peuvent augmenter la puissance à haut régime, le couple et la maniabilité à bas régime peuvent en souffrir. Le choix idéal de l'arbre à cames dépend de l'utilisation prévue du moteur et de la plage de puissance souhaitée.
Q : Comment le calage variable des soupapes (VVT) affecte-t-il les performances de l'arbre à cames ?
Réponse : les systèmes VVT permettent d'ajuster en continu le calage des soupapes, offrant de meilleures performances et une meilleure efficacité sur une large plage de régimes. Cette technologie permet un contrôle plus précis des soupapes et une optimisation de la puissance et du couple sans sacrifier les caractéristiques de conduite et la consommation de carburant.
Conclusion
L'arbre à cames joue un rôle clé dans le fonctionnement du moteur à combustion interne, car il contrôle l'ouverture et la fermeture des soupapes qui permettent au mélange air-carburant d'entrer dans la chambre de combustion et les gaz d'échappement.