Arbre à cames du moteur expliqué

Qu'est-ce qu'un arbre à cames ?

Pour qu'un moteur à combustion interne (IC) fonctionne, tous ses composants doivent accomplir leurs fonctions à des intervalles très précis par rapport au mouvement du piston. Pour ce faire, un composant appelé arbre à cames est utilisé. L'image ci-dessous montre un arbre à cames et un engrenage d'entraînement de l'arbre à cames.

Remarque : Les arbres à cames sont généralement installés sur des moteurs à quatre temps et des moteurs deux temps de grande taille uniquement.

Arbre à cames du moteur

Un arbre à cames est une longue tige avec des cames excentriques en forme d'œuf, une came pour chaque soupape et injecteur de carburant (si le moteur n'a pas de système d'injection de carburant à rampe commune). Chaque came a un suiveur. Lorsque l'arbre à cames tourne, le suiveur est contraint de monter et descendre en suivant le profil de la came. Les suiveurs sont connectés aux soupapes et injecteurs du moteur par divers types de liaisons appelées tiges de poussée et culbuteurs. Les tiges de poussée et les culbuteurs transmettent le mouvement alternatif généré par les cames de l'arbre à cames aux soupapes et injecteurs, les ouvrant et les fermant selon les besoins. Après que les soupapes ont été forcées à s'ouvrir par les culbuteurs, elles sont refermées par des ressorts.

Ensemble de soupapes du moteur (tiges de poussée, soupapes, ressorts de soupapes, arbre à cames)

Ensemble de soupapes

Lorsque la soupape est ouverte par l'arbre à cames, elle comprime le ressort de soupape. L'énergie stockée dans le ressort de soupape est ensuite utilisée pour fermer la soupape lorsque la came se dégage du suiveur. Comme un moteur subit des variations de température assez importantes (par exemple, de la température ambiante à une température de fonctionnement normale d'environ 190°F), ses composants doivent être conçus pour permettre l'expansion thermique. Par conséquent, les soupapes, les tiges de poussée et les culbuteurs doivent avoir une méthode permettant l'expansion thermique. Cela est réalisé par l'utilisation du jeu aux soupapes. Le jeu aux soupapes est le terme donné au "jeu" ou "mou" dans l'ensemble de soupapes avant que la came ne commence réellement à ouvrir la soupape.

Pignons intermédiaires et de distribution

L'arbre à cames est entraîné par le vilebrequin du moteur à travers une série de pignons appelés pignons intermédiaires et pignons de distribution. Les pignons permettent à la rotation de l'arbre à cames de correspondre à la rotation du vilebrequin. Les pignons permettent ainsi que l'ouverture des soupapes, la fermeture des soupapes et l'injection de carburant soient synchronisées pour se produire à des intervalles précis dans le déplacement du piston. Pour augmenter la flexibilité dans le calage de l'ouverture des soupapes, de la fermeture des soupapes et de l'injection de carburant, et pour augmenter la puissance ou réduire les coûts, un moteur peut avoir un ou plusieurs arbres à cames. Typiquement, dans un moteur en V de taille moyenne à grande, chaque banc aura un ou plusieurs arbres à cames par tête. Dans les moteurs plus grands, les soupapes d'admission, les soupapes d'échappement et les injecteurs de carburant peuvent partager un arbre à cames commun, ou avoir des arbres à cames indépendants.

Nombre et emplacement des arbres à cames

Selon le type et la marque du moteur, l'emplacement de l'arbre à cames ou des arbres à cames varie. L'arbre à cames d'un moteur en ligne se trouve généralement soit dans la tête du moteur, soit en haut du bloc courant le long d'un côté du banc de cylindres. Sur les moteurs en V de petite ou moyenne taille, l'arbre à cames est généralement situé dans le bloc au centre du "V" entre les deux bancs de cylindres. Dans les moteurs en V plus grands ou à plusieurs arbres à cames, les arbres à cames sont généralement situés dans les têtes.

Arbre à cames unique pour moteur en V

Ressources supplémentaires

https://en.wikipedia.org/wiki/Camshaft

https://auto.howstuffworks.com/camshaft.htm

https://energyeducation.ca/encyclopedia/Camshaft