Arbre à cames
Questions principales
Quel est le rôle d'un arbre à cames dans un moteur à combustion interne ?
L'arbre à cames actionne les soupapes d'admission et d'échappement des cylindres à pistons, en veillant à ce que le calage des soupapes soit coordonné avec le mouvement du piston afin que le moteur fonctionne sans à-coups.
L'arbre à cames actionne les soupapes d'admission et d'échappement des cylindres à pistons, en veillant à ce que le calage des soupapes soit coordonné avec le mouvement du piston afin que le moteur fonctionne sans à-coups.
Comment l'arbre à cames interagit-il avec le vilebrequin dans un moteur à quatre temps ?
L'arbre à cames est relié au vilebrequin par engrenages, chaînes ou courroie, tournant à la moitié de la vitesse du vilebrequin et coordonnant le calage des soupapes avec le mouvement du piston.
L'arbre à cames est relié au vilebrequin par engrenages, chaînes ou courroie, tournant à la moitié de la vitesse du vilebrequin et coordonnant le calage des soupapes avec le mouvement du piston.
Quels sont les noms des quatre temps d'un cycle à quatre temps ?
Le cycle à quatre temps comprend le temps d'admission, le temps de compression, le temps de combustion et le temps d'échappement.
Le cycle à quatre temps comprend le temps d'admission, le temps de compression, le temps de combustion et le temps d'échappement.
Quels sont les différents types d'arbres à cames ?
Les différents types d'arbres à cames sont : poussoir plat mécanique, poussoir plat hydraulique, à rouleau mécanique et à rouleau hydraulique.
Les différents types d'arbres à cames sont : poussoir plat mécanique, poussoir plat hydraulique, à rouleau mécanique et à rouleau hydraulique.
arbre à cames, dans les moteurs à combustion interne, un arbre tournant sur lequel sont fixés de manière irrégulière des disques (les cames), qui actionnent les soupapes d'admission et d'échappement d'un piston et d'un cylindre. Les cames et l'arbre à cames sont généralement formés en une seule pièce, les cames étant disposées à angles déterminés pour ouvrir et fermer les soupapes selon une séquence prescrite à mesure que les cames tournent. Un arbre à cames indépendant par rangée de cylindres est entraîné par engrenages ou chaînes depuis le vilebrequin. Certaines conceptions de moteur comportent deux arbres à cames par rangée de cylindres.
Fonction
L'arbre à cames est relié mécaniquement au vilebrequin par engrenages, ou via des chaînes ou une courroie, de sorte que le calage des soupapes (commandé par l'arbre à cames) reste coordonné avec le mouvement du piston (qui entraîne le vilebrequin). L'arbre à cames tourne généralement à la moitié de la vitesse du vilebrequin dans un moteur à quatre temps.
À mesure que le piston se déplace de haut en bas, l'arbre à cames ouvre et ferme les soupapes d'admission et d'échappement. Cette coordination précise est essentielle pour qu'un moteur fonctionne sans à-coups au cours d'un cycle typique à quatre temps.
Le cycle à quatre temps
Temps d'admission : L'ouverture de la soupape d'admission du cylindre laisse entrer le mélange air-essence dans le cylindre à mesure que le piston descend.
Temps de compression : La soupape d'admission se ferme à mesure que le piston remonte, comprimant le mélange air-essence.
Temps de combustion : Une bougie, en haut du cylindre, enflamme le mélange. La force de l'explosion pousse le piston vers le bas. C'est de là que provient la puissance du moteur.
Temps d'échappement : L'arbre à cames ouvre la soupape d'échappement du cylindre, laissant les gaz sortir à mesure que le piston remonte.
L'arbre à cames tournant à la moitié de la vitesse du vilebrequin, un cycle à quatre temps est accompli tous les deux tours de vilebrequin.
Types d'arbres à cames
Il existe quatre types d'arbres à cames selon la conception des pièces qui relient les lobes de came aux soupapes.
Poussoir plat mécanique : C'est une conception traditionnelle dans laquelle la came appuie directement sur un poussoir plat. Elle fonctionne bien à haut régime, mais elle est plus bruyante et nécessite des réglages réguliers pour maintenir le jeu correct (jeu aux soupapes).
Poussoir plat hydraulique : Bien que similaire au type à poussoir plat mécanique, le poussoir hydraulique contient une petite chambre remplie d'huile qui maintient automatiquement le jeu correct. Cela le rend plus silencieux, plus souple et plus facile d'entretien.
À rouleau mécanique : Au lieu d'une surface plane, le poussoir porte une petite roulette qui roule sur la came. Cela réduit la friction et permet d'utiliser des cames supplémentaires aux profils plus ouverts pour obtenir plus de puissance. Comme le type à poussoir plat mécanique, il nécessite des réglages réguliers.
À rouleau hydraulique : Celui-ci combine la roulette, avec sa friction réduite et son plus grand potentiel de puissance, à un système d'huile à réglage automatique, ce qui supprime le besoin de révisions manuelles du jeu. Cette conception est silencieuse, durable et peu exigeante en entretien.
Les arbres à cames peuvent également être classés selon leur position par rapport aux soupapes et la manière dont leur mouvement leur est transmis :
Culasse dans le bloc (soupapes en tête) : Dans cette conception, l'arbre à cames est placé à l'intérieur du bloc moteur. Les tiges de poussée transmettent le mouvement des cames aux culbuteurs, qui actionnent les soupapes.
Arbre à cames en tête : L'arbre à cames est situé au-dessus des soupapes, dans la culasse. Cela supprime le besoin de tiges de poussée et permet des régimes moteur plus élevés.
Arbre à cames simple en tête : Un seul arbre à cames est utilisé pour tous les cylindres et commande à la fois les soupapes d'admission et d'échappement.
Double arbre à cames en tête : Deux arbres à cames sont utilisés pour les cylindres du moteur. L'un actionne toutes les soupapes d'admission, l'autre les soupapes d'échappement. Cela offre une plus grande souplesse dans le calage des soupapes.
Glossaire
Lobe de came : La partie surélevée, à peu près en forme d'œuf, de l'arbre à cames. À mesure qu'elle tourne, sa forme transforme le mouvement rotatif en un mouvement de va-et-vient vertical pour ouvrir et fermer les soupapes.
Poussoir (ou suiveur de came) : Un petit composant qui se déplace sur le lobe de came et transmet son mouvement au reste du train de soupapes. Il peut être de type plat ou à rouleau, et mécanique ou hydraulique.
Tige de poussée : Une fine tige utilisée sur les moteurs à arbre à cames dans le bloc pour transmettre le mouvement vers le haut, du poussoir dans le bloc moteur jusqu'au culbuteur dans la culasse.
Culbuteur : Un petit levier qui pivote pour pousser une soupape à l'ouverture lorsqu'il est soulevé.
Soupape : Un composant maintenu par ressort dans la culasse qui s'ouvre pour admettre le mélange air-essence (soupape d'admission) ou évacuer les gaz d'échappement (soupape d'échappement) et se ferme hermétiquement pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion.
Jeu aux soupapes :
Le petit jeu laissé entre les composants du train de soupapes (généralement entre l'extrémité de la queue de soupape et le culbuteur ou le suiveur) lorsque la soupape est complètement fermée et que le lobe de came n'actionne pas les soupapes.
Calage variable des soupapes
La durée fixe pendant laquelle les soupapes d'admission et d'échappement du cylindre s'ouvrent et se ferment permet un fonctionnement régulier, mais cela présente des inconvénients. Lorsque le vilebrequin tourne plus lentement, les soupapes devraient s'ouvrir et se fermer plus tôt ; s'il tourne plus vite, elles devraient s'ouvrir plus tôt puis rester ouvertes plus longtemps. La durée fixe du calage des soupapes ne peut s'adapter à de tels réglages. Les moteurs modernes incorporent souvent un calage variable des soupapes, dans lequel la phase de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin peut être ajustée même lorsque le moteur tourne.
Ce système améliore la puissance et l'efficacité énergétique à différents régimes moteur et réduit les émissions. Certaines conceptions avancées comprennent des systèmes de soupapes sans cames ou électrohydrauliques, dans lesquels les actionneurs mécaniques, tels que les cames, sont remplacés par des éléments fonctionnant à l'énergie électrique.