Que fait un arbre à cames?

L'arbre à cames est essentiel à la fonction de base d'un moteur. Composé de deux pièces distinctes, les cames et l'arbre, l'arbre à cames est l'élément qui permet aux vannes d'ouvrir. Lorsque l'arbre tournait, les cames en forme d'oeuf (ou "lobes") poussent les vannes ouvertes en synchronisation avec l'engrenage du vilebrequin.

Identification de l'arbre à cames

Une collection d'arbres à cames des moteurs des voitures et des camions. Thyssenkrupp Presta Chemnitz GmbH / Wikimedia Commons

Dans les moteurs modernes de caméra aérienne (OHC), l'arbre à cames est situé dans la culasse. Les moteurs OHC (SOHC) simples ont une came par banque, généralement monté entre les tiges de soupape. Les bras de culbuteur transmettent le mouvement SOHC vers les valves. Les moteurs Dual OHC (DOHC) ont deux cames par banque, généralement directement sur les tiges de soupape, une pour les vannes d'admission et une pour les vannes d'échappement. La force est transmise directement à la valve. Un moteur SOHC i4 (quatre cylindres) a un arbre à cames, tandis qu'un moteur SOHC V6 ou V8 en a 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 came aérienne ont trois à cinq vannes par cylindre, mais généralement deux vannes d'admission et deux vannes d'échappement.

Les moteurs plus anciens et quelques moteurs plus récents "Pushrod" ont un seul arbre à cames dans le bloc de cylindre. Les longues titres de poussée métallique transmettent un mouvement d'arbre à cames vers les bras de culbuteur, qui transmettent ce mouvement aux valves. Les moteurs de tige de poussée ont généralement deux ou trois vannes par cylindre, généralement une soupape d'admission et une vanne d'échappement.

L'arbre à cames typique est frais. Certaines performances et arbres à cames personnalisés peuvent être fraisés à partir d'un bloc en acier solide.

Comment fonctionnent les arbres à cames

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Alors que l'arbre à cames tourne, les lobes de came se déplacent de haut en bas. Dans les moteurs DOHC, chaque rotation provoque un seul lobe à came pour pousser la valve vers le bas, l'ouvrant dans le cylindre. De même, dans les moteurs SOHC et Pushrod, le lobe de came pousse les bras de culbuteur (ou les tiges alors Rocker Arms), ouvrant la valve. Alors que le lobe de came tourne plus loin, le ressort de soupape force la valve sauvegarde, la fermant.

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 tige de poussée, les engrenages de synchronisation peuvent également être utilisés. L'engrenage d'arbre à cames a deux fois plus de dents que l'engrenage du vilebrequin, ce qui lui permet de tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin. L'arbre à cames a quatre traits distincts: l'admission, la compression, la puissance et l'échappement.

Les arbres à cames communs sont conçus pour correspondre aux caractéristiques de fonctionnement typiques et peuvent accentuer l'efficacité de croisière routière ou la puissance bas de gamme. De même, la valve «lifte» fait référence à la hauteur du lobe par rapport au centre de l'arbre, qui détermine jusqu'où la vanne s'ouvre. Sur les arbres à cames fixes, ce n'est pas réglable, mais il y a des circonstances dans lesquelles le moteur pourrait «respirer» mieux si seulement les vannes pouvaient ouvrir un peu plus. De plus, un arbre à cames fixes peut ouvrir la soupape d'admission 10 ° avant TDC (BTDC) et le fermer 5 ° après le centre mort inférieur (ABDC) et ouvrir la soupape d'échappement de 15 ° avant le centre mort inférieur (BBDC) et le fermer 5 ° ATDC. Ceci est appelé durée d'ouverture de la valve. Cela fonctionne bien en moyenne mais n'excelle dans une situation de conduite.

Fonctions d'arbre à cames spécialisées

Ces phaseurs hydrauliques d'arbre à cames affectent la synchronisation variable de la vanne sur les vannes d'admission et les vannes d'échappement. Dmitryko / Wikimedia Commons

Le timing est important. Les vannes doivent s'ouvrir et se fermer à intervalles spécifiques par rapport à la position du cylindre. Par exemple, comme le cylindre n ° 1 arrive au centre mort supérieur (TDC) sur la course d'échappement, l'arbre à cames ouvre les vannes d'admission et ferme les vannes d'échappement. Dans le même temps, le cylindre # 3 pourrait atteindre TDC sur la course de compression, de sorte que l'arbre à cames laisserait ces vannes fermées.

Arbres à cames équipés d'une synchronisation variable (VVT) Utilisez des actionneurs hydrauliques pour avance ou retard Time de la valve par rapport à l'angle de vilebrequin. VVT permet une efficacité à grande vitesse ou une puissance à basse vitesse.

En utilisant des arbres à cames spécialisés de soupape de soupape (VVL) et des solénoïdes contrôlés par ordinateur ou des actionneurs hydrauliques, l'ECM peut sélectionner entre deux lifting de soupape Options, selon la demande du conducteur.

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

Problèmes d'arbre à cames communs

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Parce que l'arbre à cames est un composant en acier solide, il n'est pas enclin à porter ou à se casser. Dans la plupart des moteurs, d'autres pièces s'usent avant l'arbre à cames. Pourtant, il y a quelques problèmes communs d'arbre à cames qui pourraient survenir.

• Lobes de caméra usés (également appelé «anéanti» ou «fouetté») fait référence aux lobes de came qui ont été usés. Les lobes de came usés n'ouvriront pas les vannes autant que prévu, conduisant à de mauvaises performances du moteur et à un raté de cylindre. Si cela affecte le HPFP, une pression de carburant insuffisante entraînera des émissions plus élevées et des ratés aléatoires.
• Haltérophiles usés Ne vous référez pas à un problème exclusif d'arbre à cames, mais peut être motivé par l'arbre à cames. Un levage usé ne soulèvera pas la vanne autant que stimulé, le cas échéant, et est généralement entendu comme un clic ou un tapotement dans le couvercle de la soupape.
• Arbre à cames cassé fait référence à une défaillance catastrophique de l'arbre à cames. Cela pourrait être un défaut de fabrication ou être causé par la saisie de l'arbre à cames. Dans les moteurs de tige de poussée, un arbre à cames cassé pourrait endommager considérablement les biels de connexion, le bloc-cylindres, les pistons ou le vilebrequin. En moteurs d'interférence, un arbre à cames cassé pourrait endommager la culasse, les vannes ou les pistons.

Ces trois problèmes sont causés par le manque de maintenance du moteur approprié. Empêchez les problèmes d'arbre à cames en obtenant des changements réguliers d'huile moteur avec une huile de qualité, en adhérant aux recommandations du fabricant concernant l'intervalle de changement d'huile, le type d'huile et la viscosité de l'huile et d'éviter la surchauffe du moteur.