A quoi sert un arbre à cames ?

A quoi sert un arbre à cames: L'arbre à cames est essentiel à la fonction de base d'un moteur. Constitué de deux parties distinctes, les cames et l’arbre, l’arbre à cames est l’élément qui permet l’ouverture des soupapes. Au fur et à mesure que l'arbre tourne, les cames (ou "lobes") en forme d'œuf poussent les soupapes en même temps que le pignon de vilebrequin.

A quoi sert un arbre à cames

A quoi sert un arbre à cames

Identifier l'arbre à cames

A quoi sert un arbre à cames
Une collection d'arbres à cames des moteurs des voitures et des camions.

Dans les moteurs à cames en tête (OHC) modernes, l'arbre à cames est situé dans la culasse. Les moteurs monocylindres (SOHC) ont une came par banque, généralement montée entre les tiges des vannes. Les culbuteurs transmettent le mouvement SOHC aux vannes. Les moteurs Dual OHC (DOHC) ont deux cames par banque, généralement directement sur les tiges de la vanne, une pour les soupapes d'admission et une pour les soupapes d'échappement. La force est transmise directement à la valve. Un moteur SOHC i4 (quatre cylindres) possède un arbre à cames, tandis qu’un moteur V6 ou V8 SOHC en possède deux. Un moteur i4 DOHC a deux arbres à cames, tandis qu'un moteur V6 ou V8 DOHC a quatre arbres à cames. Les moteurs à cames en tête ont trois à cinq soupapes par cylindre, mais généralement deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement.

Les moteurs plus anciens et quelques nouveaux moteurs à poussoir ont un seul arbre à cames dans le bloc-cylindres. De longs poussoirs en métal transmettent le mouvement de l'arbre à cames aux culbuteurs, qui transmettent ce mouvement aux soupapes. Les moteurs de bielles ont généralement deux ou trois soupapes par cylindre, généralement une soupape d'admission et une soupape d'échappement.

L'arbre à cames typique est fraisé à partir d'une pièce brute en acier moulé. Certains arbres à cames de performance et personnalisés peuvent être fraisés à partir d'un bloc d'acier solide.

Comment fonctionnent les arbres à cames

A quoi sert un arbre à cames

Lorsque l'arbre à cames tourne, les lobes de came montent et descendent. Dans les moteurs à DACT, chaque rotation provoque un seul lobe de came qui pousse la soupape vers le bas et l’ouvre dans le cylindre. De même, dans les moteurs à SACT et à biellettes, le lobe de came pousse les culbuteurs (ou les poussoirs puis les culbuteurs), ouvrant la vanne. Lorsque le lobe de la came tourne davantage, le ressort de la vanne force la vanne à se refermer et à la fermer.

L'arbre à cames est généralement connecté au vilebrequin à l'aide d'une chaîne de distribution ou d'une courroie de distribution. Dans certains moteurs de poussoirs, des engrenages de synchronisation peuvent également être utilisés. Le pignon d'arbre à cames a deux fois plus de dents que le pignon de vilebrequin, ce qui lui permet de tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin. L'arbre à cames a quatre courses distinctes: l'admission, la compression, la puissance et l'échappement.

Les arbres à cames courants sont conçus pour correspondre aux caractéristiques de fonctionnement typiques et peuvent accentuer l'efficacité de la croisière sur route ou la puissance à bas régime. De même, la vanne "lift" se réfère à la hauteur du lobe par rapport au centre de l'arbre, ce qui détermine la distance d'ouverture de la vanne. Sur les arbres à cames fixes, ce n'est pas réglable, mais il y a des circonstances dans lesquelles le moteur pourrait mieux "respirer" si seulement les soupapes pouvaient s'ouvrir un peu plus. De plus, un arbre à cames fixe pourrait ouvrir la soupape d’admission 10 ° avant le TDC (BTDC) et la fermer 5 ° après le point mort bas et ouvrir la soupape d’échappement 15 ° avant le point mort bas et la fermer 5 ° ATDC. C'est ce que l'on appelle la durée d'ouverture de la vanne. Cela fonctionne bien en moyenne mais n'excelle pas dans une situation de conduite particulière.

Fonctions spécialisées de l'arbre à cames

A quoi sert un arbre à cames
Ces phaseurs hydrauliques à arbre à cames effectuent un calage variable des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement.

Le timing est important. Les vannes doivent s'ouvrir et se fermer à des intervalles spécifiques par rapport à la position du cylindre. Par exemple, lorsque le cylindre n ° 1 arrive au-dessus du point mort (TDC) lors de la course d'échappement, l'arbre à cames ouvre les soupapes d'admission et ferme les soupapes d'échappement. Au même moment, le cylindre n ° 3 pourrait atteindre le PMH lors de la course de compression, de sorte que l'arbre à cames laisserait les soupapes fermées.

Les arbres à cames équipés d'un calage variable des soupapes (VVT) utilisent des actionneurs hydrauliques pour faire avancer ou retarder la distribution des soupapes en fonction de l'angle du vilebrequin. Le VVT permet une efficacité à grande vitesse ou une vitesse faible.

En utilisant des arbres à cames spéciaux à levée de soupape variable (VVL) et des solénoïdes ou des actionneurs hydrauliques contrôlés par ordinateur, l'ECM peut choisir entre deux options de levée de soupape, en fonction de la demande du conducteur.

Sur les véhicules à injection directe, certains moteurs diesel et la plupart des moteurs à essence à injection directe, la pompe à carburant haute pression (HPFP) est entraînée par un lobe sur l'un des arbres à cames.


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Problèmes courants de l'arbre à cames

L'arbre à cames étant un composant en acier solide, il n'est pas sujet à l'usure ou à la casse. Dans la plupart des moteurs, d’autres pièces s’useront avant l’arbre à cames. Cependant, il y a quelques problèmes d'arbre à cames communs qui peuvent survenir.

  • Les lobes de cames usés (aussi appelés "effacés" ou "fouettés") désignent les lobes de came qui ont été usés. Les lobes de came usés n'ouvriront pas les soupapes autant que prévu, ce qui entraînera une mauvaise performance du moteur et des ratés de cylindre. Si cela affecte le HPFP, une pression de carburant insuffisante entraînera une augmentation des émissions et des ratés aléatoires.
  • Les élévateurs usés ne se réfèrent pas à un problème exclusif d'arbre à cames, mais peuvent être entraînés par l'arbre à cames. Un lève-personne usé ne soulèvera pas la valve autant que possible et est généralement entendue comme un cliquetis ou un tapotement dans le couvercle de la vanne.
  • Un arbre à cames cassé se réfère à une défaillance catastrophique de l'arbre à cames. Cela pourrait être un défaut de fabrication ou être causé par le grippage de l'arbre à cames. Dans les moteurs à bielles, un arbre à cames cassé pourrait endommager de manière significative les bielles, le bloc-cylindres, les pistons ou le vilebrequin. Dans les moteurs à interférence, un arbre à cames cassé pourrait endommager la culasse, les soupapes ou les pistons.

Ces trois problèmes sont dus à un manque de maintenance du moteur. Évitez les problèmes d'arbre à cames en procédant à des vidanges d'huile régulières avec une huile de qualité, en respectant les recommandations du fabricant concernant l'intervalle de vidange, le type d'huile et la viscosité de l'huile et en évitant la surchauffe du moteur.

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Diagnostic et réparation automobile: A quoi sert un arbre à cames ?
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A quoi sert un arbre à cames?: L'arbre à cames permet au moteur de fonctionner en ouvrant les vannes à temps avec le vilebrequin. Maintenant, en savoir plus sur le fonctionnement de l'arbre à cames.
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