Les mécaniciens et les amateurs de voitures savent que l' arbre à cames est l'élément essentiel, bien que souvent méconnu, du bon fonctionnement des moteurs à combustion. Ce blog explique pratiquement tout ce que vous devez savoir sur les arbres à cames.
Qu'est-ce qu'un arbre à cames dans un moteur ? Quel est son rôle ? Combien de pièces composent un arbre à cames ?
Cet article abordera tous les aspects, du fonctionnement d'un arbre à cames à son entretien.
Qu'est-ce qu'un arbre à cames ? Le héros méconnu des performances des moteurs automobiles
Chaque moteur à quatre temps possède un ou deux de ces composants de précision. Un arbre à cames actionne les soupapes d'admission et d'échappement, permettant ainsi au mélange air-carburant d'entrer et de sortir des chambres de combustion. Certains moteurs à combustion modernes peuvent même en comporter deux.
Les arbres à cames comportent des cames qui poussent contre des poussoirs de soupapes (appelés « suiveurs »). C'est ainsi qu'ils optimisent les performances du moteur grâce à leur mouvement de rotation dans un moteur à combustion interne à quatre temps.
Emplacement et fonctionnalité de l'arbre à cames
Les moteurs modernes sont équipés d'arbres à cames situés au-dessus des cylindres, notamment ceux à distribution par arbre à cames en tête (ACT). La conception ACT permet une distribution plus précise, ce qui permet au moteur de fonctionner à des régimes plus élevés.
Cependant, ces performances agressives entraînent souvent une surconsommation de carburant, c'est pourquoi les moteurs modernes sont équipés de systèmes de calage variable des soupapes ( VVT ) pour ajuster le calage de l'arbre à cames en fonction des conditions de conduite du véhicule.
Comment fonctionne un arbre à cames ? Inspection du fonctionnement de l'arbre à cames
Vous vous demandez peut-être : « À quoi sert concrètement un arbre à cames sur une voiture ? » La fonction d'un arbre à cames est simple : il ferme et ouvre les soupapes du moteur grâce à ses lobes en forme d'œuf (également appelés « cames », d'où le nom d'arbre à cames) ; les arbres à cames tournent et ce mouvement de rotation fait monter et descendre les soupapes afin que le mélange air-carburant puisse facilement entrer et sortir des chambres de combustion.
Les arbres à cames assurent l'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement à intervalles réguliers pendant le cycle à quatre temps (admission, compression, combustion et échappement).
Fonctionnement de l'arbre à cames : pourquoi est-il si important pour les performances du moteur
C'est ainsi qu'un arbre à cames régule non seulement la quantité de mélange air-carburant entrant dans le cylindre, mais aussi le moment d'échappement des gaz. Il synchronise le moment et la durée d'ouverture des soupapes pour obtenir une combustion optimale.
Comme expliqué ci-dessus, les moteurs modernes compatibles VVT ajustent le moment d'ouverture des soupapes en fonction de la vitesse du moteur et des conditions de charge actuelles.
On peut dire que le rendement d'un arbre à cames influe sur les performances du moteur, et plus précisément sur sa puissance et ses émissions. En assurant l'ouverture et la fermeture des soupapes d'échappement au bon moment , ces arbres permettent un débit d'air maximal lors des cycles de combustion.
Les différentes parties d'un arbre à cames : l'anatomie complète de l'arbre à cames de votre voiture
Lobes d'arbre à cames
Ces lobes déterminent le moment et la durée d'ouverture des soupapes. Chaque lobe est doté d'un profil défini qui dicte la rapidité (durée) et la distance (levée) à laquelle une soupape reste ouverte pendant la rotation de la came. Les lobes régulent ainsi le flux d'air dans les chambres de combustion.
Roulements d'arbre à cames
Les paliers supportent les arbres à cames en réduisant le frottement entre les arbres et la culasse . C'est ainsi que l'arbre peut tourner sans à-coups. Les paliers assurent également l'alignement et la stabilité de l'arbre à cames et ralentissent son usure.
Pignon de distribution
La chaîne (ou la courroie) de distribution entraîne l'arbre à cames (ou, dans certains cas, un engrenage le relie au vilebrequin). Cette courroie synchronise la rotation de l'arbre à cames avec celle du vilebrequin. Ainsi, les soupapes d'échappement s'ouvrent et se ferment au moment précis, sans délai significatif.
Lorsque le moteur à combustion démarre, le vilebrequin se met à tourner et entraîne le mécanisme de distribution qui fait tourner simultanément l'arbre à cames.
Divers
Parmi les autres composants d'un arbre à cames de moteur, on trouve les rondelles de butée (qui contrôlent le mouvement axial de la came) et les supports de came (qui maintiennent l'arbre en place dans son châssis ou dans le bloc moteur).
Il existe également un capteur pour les arbres à cames, mais nous en discuterons dans une autre section à la fin de ce blog.
Tous les arbres à cames ne sont pas fabriqués de la même manière : exploration de 4 types principaux
Conduire une voiture à arbre à cames est la norme aujourd'hui. Mais savez-vous combien de types d'arbres à cames il existe ? Nous allons brièvement aborder ici quatre types principaux :
Cames à poussoir plat
Les cames à poussoirs plats sont très répandues et présentent une surface plane munie de poussoirs . De conception simple, elles sont peu coûteuses. Cependant, elles nécessitent un entretien important et leurs poussoirs peuvent s'user rapidement.
Les automobiles plus anciennes utilisent des cames à poussoir plat et même les moteurs modernes avec des profils de levée de soupape moins agressifs les utilisent.
Cames à rouleaux
Comme leur nom l'indique, les arbres à cames à rouleaux sont équipés de roulements à rouleaux sur les cames . Ces roulements réduisent la friction et rendent les arbres à cames à rouleaux moins exigeants en entretien que les modèles à poussoirs plats. Les arbres à cames à rouleaux supportent des levées de soupapes et des régimes moteur plus élevés.
C'est pourquoi les moteurs hautes performances les utilisent. Cependant, compte tenu de leur durabilité et de leur efficacité, ces conceptions peuvent s'avérer coûteuses. Les passionnés de performance privilégient les arbres à cames à rouleaux aux arbres à cames à poussoirs plats.
Cames en fonte
Les moteurs anciens utilisaient des arbres à cames en fonte en raison du faible coût et de la durabilité de ce matériau. De nos jours, on trouve rarement des arbres à cames en fonte dans les moteurs modernes, car ces derniers privilégient des matériaux plus légers comme l'acier ou l'aluminium.
C'est pourquoi les modèles en fonte sont passés de mode.
Arbres à cames en billettes d'acier
Cependant, les cames en fonte obsolètes ont été remplacées par des modèles en acier usiné, fréquemment utilisés dans les moteurs hautes performances où la vitesse est primordiale. Ces arbres à cames sont usinés à partir de billettes d'acier massif pour obtenir des profils personnalisés qui améliorent considérablement les performances du moteur.
Ces conceptions sont populaires en Formule 1 où l'optimisation du calage et de la levée des soupapes permet aux pilotes de réaliser des gains substantiels en puissance et en couple.
Comment le font-ils ? La fabrication des arbres à cames expliquée
Les constructeurs automobiles utilisent différents métaux pour la conception des arbres à cames des moteurs. Les constructeurs automobiles se concentrent sur la durabilité et les caractéristiques de performance du matériau.
Par exemple, ces matériaux dans la construction d’arbres à cames :
- Fer durcissable : Le fer qui peut être durci sous pression remplace les arbres à cames en acier dans le processus de construction car il est robuste, durable et résistant aux frottements.
- Fonte chromée réfrigérée : Ce matériau joue un rôle clé dans le processus de moulage car il permet aux fabricants de trouver un équilibre entre résistance, robustesse et flexibilité.
- Acier au carbone (EN8/EN9) : Les fabricants utilisent de l'acier au carbone pour les rouleaux et les cames trempées en raison de sa résistance et de sa ténacité. L'acier En8 a une teneur en carbone allant jusqu'à 0.50 % tandis que l'acier En9 a une teneur en carbone allant jusqu'à 0.60 %.
- Acier nitruré (En40B) : Également appelée 722M24, cette alliage de chrome-molybdène Ce matériau est la meilleure option pour la fabrication d'arbres à cames grâce à sa finition de surface dure et à sa légèreté. Les fabricants le privilégient pour ses performances exceptionnelles et sa longue durée de vie.
Courroie de distribution et son effet particulier sur les performances de l'arbre à cames
Lors de la discussion sur les composants d'un arbre à cames, ce blog a abordé la courroie ou la chaîne de distribution.
Cette courroie ou chaîne maintient la rotation de l'arbre à cames en synchronisation avec le vilebrequin. C'est ainsi que les lobes de came fonctionnent à l'unisson avec le piston en mouvement.
L'arbre à cames tourne à une vitesse deux fois supérieure à celle du vilebrequin. La courroie relie ces deux éléments et les maintient en contact. Ainsi, la chaîne de distribution assure le calage précis des soupapes nécessaire au fonctionnement optimal du moteur durant son cycle (les quatre temps ).
Si la courroie de distribution tombe en panne ou devient défectueuse, elle perturbe cette synchronisation ; dans ce cas, l'arbre à cames dysfonctionne et dégrade les performances du moteur.
Pourquoi avez-vous besoin d'une caméra qui fonctionne bien ? Découverte des avantages
Vous devriez comprendre à ce stade pourquoi une voiture à arbre à cames a besoin de ce composant crucial.
Voici les principaux avantages d'un arbre à cames en bon état de fonctionnement pour vous aider à mieux comprendre pourquoi un arbre à cames défectueux nuit aux performances de votre moteur :
- Les cames maintiennent les moteurs à leurs performances optimales et garantissent qu'un moteur délivre une puissance maximale.
- Les arbres à cames régulent le moment et la durée d'ouverture et de fermeture des soupapes pour optimiser l'économie de carburant.
- Un arbre à cames améliore l'efficacité de la combustion pour réduire les émissions et offre aux propriétaires de voitures un moteur plus propre.
- Une came minimisera la contrainte sur les autres composants du moteur comme les ressorts et les poussoirs de soupapes ; ainsi, la durée de vie de votre moteur est prolongée grâce à la came.
Dépannage de la caméra 101 : 5 problèmes courants expliqués
- Lubrification insuffisante : Étant donné que l'arbre à cames repose sur un mince film d'huile pour réduire la friction, échauffement peut diminuer la lubrification et entraîner une usure prématurée.
- Installation défectueuse : Des composants usés ou incompatibles peuvent provoquer une usure prématurée d'une came, en particulier lorsque le fabricant ne l'installe pas correctement.
- Interférence mécanique : Les pièces mobiles qui se heurtent constamment les unes contre les autres peuvent entraîner des fissures ou des fractures dans l'arbre à cames de votre voiture.
- Rodage inapproprié : Les nouvelles cames nécessitent une procédure de rodage pour développer des modèles d'usure particuliers. Lorsque le rodage échoue, la came commence à mal fonctionner.
- La fatigue du matériaux: Une contrainte constante et une exposition à la chaleur peuvent entraîner une fatigue du matériau, de sorte que la came peut commencer à se fissurer ou à perdre sa forme robuste.
Votre arbre à cames est-il défectueux ? 7 signes qui crient « oui »
- Le Vérifier la lumière du moteur L'allumage est souvent le premier signe que la caméra fonctionne mal.
- Lorsque votre moteur semble instable pendant la conduite, cela peut être dû à un dysfonctionnement de l'arbre à cames.
- Un arbre à cames défectueux empêche un moteur de maintenir sa vitesse ou de répondre immédiatement aux sollicitations de l'accélérateur.
- Une consommation de carburant accrue ou un faible rendement énergétique peuvent également indiquer un arbre à cames défectueux.
- Des bruits de tapotement ou de tic-tac bruyants sont un autre signe révélateur.
- Si vous voyez des débris métalliques lors d’une vidange d’huile, prenez rendez-vous avec votre mécanicien.
- Une came défectueuse peut entraîner des ratés d'allumage dans un ou plusieurs cylindres en raison d'un calage incorrect des soupapes.
Performances de pointe : 6 conseils d'entretien de l'arbre à cames
- Gardez un moteur propre et remplacez vos filtres à air.
- Utiliser une huile moteur de qualité pour une lubrification suffisante du moteur.
- Vérifiez vos chaînes de distribution pour détecter des signes d’usure, de fissures ou d’étirement.
- Réglez les problèmes tels que le ralenti irrégulier ou puissance réduite tout de suite.
- Ne poussez jamais votre moteur au-delà des limites de régime recommandées.
- Respectez les consignes d’entretien du constructeur de votre véhicule concernant l’entretien de l’arbre à cames.
Capteur de position d'arbre à cames : qu'est-ce que c'est et à quoi sert-il ?
Comme promis, ce blog va maintenant aborder un composant souvent négligé des arbres à cames : le capteur de position d'arbre à cames . La plupart des moteurs modernes sont équipés de ce capteur qui permet de surveiller la vitesse et la position de l'arbre à cames.
Examinons le fonctionnement et la valeur du capteur d’arbre à cames.
Où
Le capteur est situé près de l'arbre à cames ou du couvercle de soupape du moteur. Cependant, les emplacements de ce capteur varient selon les marques et les modèles.
Working : un espace de travail commun
Le capteur d'arbre à cames fournit des données essentielles à l'unité de commande du moteur (ECU). Il peut ainsi ajuster le calage de l'injection de carburant et le calage de l'allumage en fonction de la position de l'arbre à cames.
Complications
Un capteur de position d'arbre à cames défectueux peut entraîner des problèmes tels qu'un ralenti instable, des ratés d'allumage , une perte de puissance et une surconsommation de carburant. En cas de panne du capteur, le témoin de dysfonctionnement moteur s'allume et des codes d'erreur liés au calage de l'arbre à cames sont générés.
Remplacement
Si un défaut est détecté au niveau du capteur de position d'arbre à cames , son remplacement peut s'avérer nécessaire pour rétablir le bon fonctionnement du moteur. Le remplacement de ce capteur est généralement une opération simple, mais le propriétaire du véhicule doit s'assurer de sa compatibilité avec les spécifications du véhicule.
Conclusion
Ce blog explique que la rotation de l'arbre à cames entraîne le mouvement de va-et-vient des soupapes du moteur lors de l'admission et de l'échappement, et régule le flux du mélange air-carburant entrant et sortant du système. C'est pourquoi il est important d'investir dans un arbre à cames de qualité pour moteur afin d'optimiser ses performances.
À propos de nous
Nanjing Woda Auto Technology Co., Ltd. est une référence dans le secteur des pièces de moteurs automobiles depuis 1999. Forte de 25 ans d'expérience, notre entreprise est spécialisée dans la distribution de composants de moteurs de haute qualité et à longue durée de vie.
Nous proposons un catalogue de plus de 100 000 références et exportons vers plus de 100 pays et régions, notamment en Europe, en Amérique du Nord et du Sud, en Afrique et au Moyen-Orient. Notre engagement envers la qualité , la fiabilité et un support international fait de nous un partenaire privilégié pour les grossistes, les distributeurs et les prestataires de services automobiles du monde entier.
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