Arbre à cames - conception. Quel est le rôle des cames d'arbre à cames ?

Les arbres à cames sont utilisés dans les véhicules à essence ou diesel à quatre temps. Leur tâche principale est de contrôler la levée et les temps d'ouverture des soupapes d'admission et d'admission. Ce travail demande une précision incroyable et se reflète dans l'efficacité de l'appareil et son bon fonctionnement. Tout d'abord, nous verrons comment les arbres à cames sont disposés.

Conception d'arbre à cames

Vu d'en haut, l'arbre à cames ressemble à un morceau de métal oblong avec des projections visibles. Souvent, il a également un engrenage extérieur et un engrenage intérieur plus grand et plus petit. De plus, chaque arbre à cames a des goupilles sur lesquelles des supports sont placés. L'arbre à cames peut entraîner à la fois les soupapes d'admission et d'échappement, et les voitures avec des culasses à 4 ou 5 soupapes peuvent avoir deux arbres à cames entraînant un seul type de soupape.

Arbres à cames - de quoi sont-ils faits ?

Les forces agissant sur ces pièces déterminent la production de matériaux très résistants et durs. Les arbres à cames sont d'abord forgés à partir d'acier faiblement allié et au carbone, puis leurs surfaces sont cémentées et durcies. Cela permet d'éviter une usure plus rapide des composants pendant le fonctionnement. Une autre façon consiste à dessiner un rouleau à froid. Après ce processus, les cames sont pressées sur la machine après durcissement des surfaces de travail de l'arbre.

Conception de came d'arbre à cames

L'emplacement et le profil des lobes de l'arbre à cames sont essentiels au fonctionnement de l'ensemble du système d'alimentation. Ils correspondent linéairement à l'instant et à l'heure d'ouverture et de fermeture des vannes. Leur forme dépend principalement de la nature de l'unité considérée. Trois types de cames sont les plus couramment utilisés :

• tangentiel;
• harmoniques ;
• synthétique.

Ils affectent directement le remplissage et la vidange des gaz de la chambre de combustion. 

Comment se déroule ce processus ?

Cames d'arbre à cames - quel est leur travail ?

Lorsque vous regardez les cames d'arbre à cames, vous remarquerez que quel que soit leur type, chacune est construite de la même manière. D'une part, il a un profil bas et ajouré, d'autre part, un profil très haut et tombant rapidement, que l'on appelle le nez. Les lobes d'arbre à cames sont donnés en millimètres et dans certains cas leurs valeurs sont les mêmes que la levée de soupape.

Quel est le temps d'ouverture de la vanne ?

Bien sûr, cela n'est pas spécifié en unités de temps. Il est donné en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin. En termes simples, tout le processus consiste à déplacer la soupape de sa position de repos afin de remplir la chambre de combustion avec le mélange de gaz approprié. Deux valeurs sont décisives à ce moment - TDC et BDC (point mort haut et bas du piston).

Les moteurs à quatre temps ont quatre cycles de travail :

• succion;
• compression;
• travailler;
• échappement.

Pendant le déroulement des travaux vilebrequin fait deux tours complets. Pendant ce temps, l'arbre à cames doit ouvrir les soupapes d'admission, les fermer, ouvrir les soupapes d'échappement et les fermer. Après ce processus, tout le cycle recommence. La course d'admission consiste en l'introduction des gaz comprimés de l'admission à travers les soupapes d'admission. Malheureusement, la mécanique à gaz ne leur permet pas de remplir rapidement la chambre de combustion, de sorte que les lobes d'arbre à cames responsables des soupapes d'admission doivent les ouvrir avant que le piston n'atteigne le PMH. Le moment de l'ouverture de la soupape pour atteindre ce point comprend une certaine quantité angulaire de rotation du vilebrequin.

C'est la même chose avec DMP. Les gaz ne peuvent pas sortir immédiatement après avoir atteint ce point, de sorte que la soupape d'échappement doit rester ouverte pendant un certain temps après que le piston a dépassé le PMB. En gardant à l'esprit que pendant la distance entre le PMH et le PMH, le vilebrequin tourne de 180 degrés, vous pouvez ajouter les valeurs décrites ci-dessus et ainsi obtenir le temps d'ouverture des soupapes. Selon le modèle de moteur et d'arbre, elle dépasse 250^o rotation de l'arbre.

Est-ce que plus gros est toujours mieux quand il s'agit d'arbres à cames?

Le but de la commande de soupape est de forcer un mélange air-carburant dans la chambre de combustion et d'éliminer les gaz pendant la course d'échappement. Elle est étroitement liée à la puissance atteinte par un moteur donné, car plus il y a de mélange dans la chambre de combustion, plus elle est capable de générer de l'énergie. Certaines personnes trouvent qu'il vaut la peine d'installer des caméras de sport ou de les emprunter à une autre voiture avec plus de puissance. Quelles sont les causes? 

Le temps de levée des soupapes est plus long, ce qui permet de remplir le cylindre avec plus de mélange. En même temps, il parcourt une plus grande distance car la hauteur du lobe de came est plus grande. Pour cette raison, la vanne revient à sa position d'origine en un temps plus court et à une vitesse plus élevée. Cela a un effet linéaire sur la génération de forces g et de températures plus élevées.

Si la vanne a un contact de siège plus court, elle n'aura pas le temps de dissiper l'excès de chaleur. En conséquence, un grillage des soupapes, des fuites et une perte de compression peuvent se produire. Et ce sont des problèmes très sérieux, car il faut alors compter avec une refonte complète de la tête. La conception de l'arbre à cames peut également affecter le calage des soupapes, les faisant rencontrer les pistons, ce qui détruira également l'ensemble.

Une caméra de sport vous donne-t-elle un coup de pouce ?

Définitivement oui. Cependant, ce n'est pas toujours une puissance utile. Pourquoi? L'échange de gaz avec ouverture simultanée des deux soupapes (comme dans le cas des arbres de sport) améliore considérablement les performances, mais augmente également la consommation de carburant. Cela est dû au fait que toute la quantité d'essence dosée n'est pas brûlée, ce qui, avec les gaz d'échappement, est aspiré dans l'échappement.

Tout aussi important, les arbres à cames sport ou rallye rendent le moteur difficile au ralenti et réduisent la puissance au bas des cames. Et cela est très fatigant dans la conduite de tous les jours. Les solutions de ce type sont principalement utilisées dans le sport automobile, car l'augmentation de la puissance est généralement perceptible à haut régime.

Si vous décidez de changer les arbres à cames pour augmenter la puissance de l'ensemble, n'oubliez pas de renforcer les autres pièces du moteur. 

Arbre à cames et vilebrequin

Quel est le point commun entre les arbres à cames et les vilebrequins ? Beaucoup, car il doit transmettre le couple généré à la boîte de vitesses. Par conséquent, regardez au moins à l'intérieur des tasses pour vérifier leur état et ne les retournez pas. Il serait également utile de remplacer les pistons et les soupapes par des pistons plus solides. Bien sûr, vous pouvez penser à changer les arbres eux-mêmes, mais avec le temps, il peut s'avérer que le moteur ne convient qu'à la révision.

Causes de l'usure de l'arbre à cames

Tout commence par une activité presque prosaïque, à savoir l'intervalle d'huile. Pourquoi? Le contact métal sur métal qui se produit dans la culasse entre les soupapes et les lobes de l'arbre à cames provoque des frottements. Une huile de mauvaise qualité ou usée peut provoquer une usure accélérée des surfaces de came. Comment le réparer? Voici les conseils : 

1. tout d'abord, choisissez la bonne huile selon les instructions du fabricant et changez-la toujours à temps;
2. choisissez également de très bons filtres pour éviter que des contaminants ne circulent dans le circuit.

Plus rarement, la raison réside dans le constructeur. Il arrive cependant que le concepteur ne puisse pas tout prévoir et, par exemple, un arbre d'échappement très faible a été mis en place dans la Honda Accord VIII. Les modèles Mazda SkyActiv-D produits avant 2014 souffraient également de défauts. Les arbres à cames ont échoué dans les moteurs 1.6 HDI et 2.2 du groupe PSA. Cependant, de tels cas sont rares par rapport à la négligence opérationnelle.

Comment vérifier l'usure de l'arbre à cames ?

Vous sentirez l'usure des arbres à cames après une baisse de puissance. De plus, les unités diesel auront des problèmes de fumée dans la plage de régime supérieure. Pour finalement confirmer ou exclure ce type de panne, le couvercle de soupape doit être retiré. Cela dissipera tous vos doutes. Vous pouvez également regarder à travers le bouchon de remplissage d'huile, mais vous ne verrez rien dans tous les modèles de voiture.

Arbres à cames - prix

Il existe des voitures dans lesquelles vous pouvez acheter un arbre à cames pour seulement 10 euros, bien sûr, nous parlons de celles d'occasion. Le plus souvent, cela représente un coût de plusieurs centaines de zlotys, voire plus d'un millier. Nous parlons d'une partie et d'une nouvelle copie. C'est pourquoi certaines personnes choisissent de se régénérer. 

Régénération d'arbre à cames - qu'est-ce que c'est et combien ça coûte ? 

Elle consiste à utiliser le procédé de surfaçage, c'est-à-dire appliquer une couche supplémentaire de matériau sur les cames. À cela s'ajoute le traitement et la force appropriée. Au prix de la régénération de l'arbre à cames, il faut ajouter le coût de la réparation de la culasse, du remplacement des joints, et souvent aussi des soupapes. Ainsi, le montant peut dépasser 150 euros.

La clé pour économiser de l'argent dans ce domaine est la vidange d'huile régulière et la sélection de filtres appropriés. Gardez également à l'esprit les conséquences de l'augmentation de la puissance en remplaçant les arbres à cames. Si vous entretenez correctement votre moteur, il vous remboursera avec un fonctionnement long et sans problème. Nous vous souhaitons une large route !