La relation entre les arbres à cames et les vilebrequins affecte tous les domaines de la performance du moteur. Bien que la fonction d’un arbre à cames soit très différente de celle d’un vilebrequin, ce n’est qu’en se déplaçant ensemble et en maintenant la synchronisation que l’un ou l’autre peut fonctionner.
Il est bon de comprendre comment ces deux composants importants du moteur fonctionnent ensemble, quels sont les signes indiquant qu’ils ne fonctionnent plus et quelles options sont disponibles pour les arbres à cames et les vilebrequins si vous avez besoin d’un remplacement ou si vous recherchez une amélioration.
Votre Bloc moteur
Selon votre véhicule, vous pouvez avoir un moteur à soupapes en tête ou à cames en tête; quoi qu’il en soit, la relation entre l’arbre à cames et le vilebrequin et les aspects du moteur de chaque commande finiront par être à peu près les mêmes. Seuls les emplacements de l’arbre à cames changeront.
Dans un moteur à soupapes en tête, une seule came est située entre les cylindres du moteur et à partir de là, actionne les soupapes d’admission et d’échappement via un ensemble de tiges de poussée, c’est pourquoi ce style de moteur est également appelé moteur à tige de poussée.
Dans un moteur à came en tête, ou de style modulaire, plusieurs arbres à cames se placeront au-dessus des culasses. Comme dans un moteur à soupapes en tête, les soupapes sont actionnées par la rotation des arbres à cames. Selon la configuration du moteur, il peut s’agir d’une seule came par banc de cylindres ou de plusieurs cames.
Un moteur à double came en tête
Vilebrequin
Sous tous les cylindres, à la base du moteur, un vilebrequin est ce qui déplace les pistons d’un moteur. Les bielles attachent les pistons au vilebrequin et, lorsque le vilebrequin tourne, les pistons montent et descendent.
Lorsque les pistons se déplacent vers le haut, ils compressent le mélange d’air et de carburant dans le cylindre, créant un mouvement alternatif qui propulse les pistons vers le bas, tirant plus d’air et de carburant. Le résultat final est un cycle à quatre temps, la base fondamentale de la plupart des moteurs à combustion interne. Mais pour que cela fonctionne comme il le faut, les vannes doivent fonctionner à temps pour admettre de l’oxygène supplémentaire et expulser les gaz d’échappement si nécessaire.
Arbres à cames
Les arbres à cames ressemblent à une tige métallique recouverte de lobes de différentes tailles. Lorsque ces lobes tournent, ils actionnent les soupapes d’admission et d’échappement, soit par des poussoirs ou des culbuteurs dans un moteur OHC, soit par des poussoirs dans un moteur OHV.
Il n’est pas rare que les moteurs aient jusqu’à quatre arbres à cames. En effet, à mesure que les moteurs se sont améliorés, l’un des moyens que les constructeurs automobiles ont découverts pour augmenter leur économie de carburant et leurs performances est de permettre aux cames de varier leur calage au besoin, ce qui nécessite plusieurs arbres à cames. En utilisant une gamme de quatre cames dans un moteur à cylindre en forme de V, il peut y avoir une seule came pour l’admission et l’échappement sur les deux bancs de cylindres. C’est ce qu’on appelle le calage variable des cames, et bien que chaque marque ait son propre nom et qu’il y ait de légères variations, cela se résume à permettre aux cames de faire varier la vitesse de leurs soupapes d’admission et d’échappement.
La portance est un attribut important d’un arbre à cames, mais elle peut être trompeuse. La portance est bonne, car une portance plus grande permet à un moteur d’aspirer et d’expulser l’air plus librement, et l’amélioration du flux d’air est l’un des moyens les plus simples d’améliorer les performances globales d’un moteur.
Quand un arbre à cames a une portance excessive, cela peut créer un problème appelé flotteur de soupape. Le flotteur de soupape peut entraîner une surévaluation du moteur. Idéalement, vous voulez une portance suffisante pour que la soupape puisse permettre une bonne circulation de l’air, mais pour qu’elle continue également à suivre de près l’arbre à cames.
Connexion des arbres à cames et des vilebrequins
Pour que les soupapes d’admission et d’échappement s’alignent précisément avec les cycles de montée et de descente du piston, l’arbre à cames et le vilebrequin doivent fonctionner avec une synchronisation précise. Pour ce faire, une courroie de distribution, une chaîne de distribution ou un autre dispositif de synchronisation relie les deux arbres.
Dans les moteurs à soupapes en tête, il est également possible de connecter l’arbre à cames et le vilebrequin à un entraînement direct par engrenage. C’est l’une des méthodes de connexion les plus robustes, mais en raison de la proximité de la came et du vilebrequin pour qu’il soit efficace, ce n’est pas courant. Cela est vrai même pour les moteurs à tige de poussée, qui utiliseront généralement toujours une chaîne de distribution (bien que beaucoup plus courte que ce qui est nécessaire avec un moteur de conception à came en tête).
Les courroies de distribution sont généralement une longueur dentée en composite de caoutchouc. C’est l’une des options les plus rentables, bien que ce ne soit pas la plus durable. Un autre avantage des courroies de distribution en caoutchouc est qu’elles ont tendance à être les plus légères de toutes les options.
Les chaînes de distribution sont des chaînes à rouleaux, comme ce que vous pourriez trouver sur un vélo. Tout comme une chaîne de vélo, il est important que les chaînes de distribution maintiennent la lubrification, sinon elles peuvent causer des dommages et fonctionneront beaucoup plus durement qu’elles ne le devraient. Finalement, les chaînes de distribution s’étireront et s’useront, tout comme votre chaîne de vélo.
Quel que soit le type de dispositif de chronométrage que vous possédez, vous aurez éventuellement besoin d’un remplacement.
Arbre à cames et vilebrequin
Signes Que vous avez besoin d’un nouveau dispositif de distribution
Que votre moteur soit actionné par une courroie, une chaîne ou même un engrenage direct, il est important de reconnaître les signes que quelque chose ne fonctionne peut-être pas correctement. Si votre voiture développe un ralenti brutal, se retourne fréquemment ou semble travailler incroyablement dur pour très peu de mouvement, il est possible que votre mécanisme de synchronisation ne fonctionne plus comme prévu et que la synchronisation de votre came et de vos vilebrequins ne corresponde plus comme prévu. Si vous ignorez cela, votre voiture ne démarrera finalement pas du tout.
La plupart des fabricants recommandent de remplacer votre courroie de distribution ou votre chaîne tous les 30 000 à 50 000 miles, mais des choses comme un excès de saleté ou de graisse peuvent provoquer une défaillance prématurée de la courroie, il est donc important d’être vigilant et de prêter attention aux performances de votre moteur.
Remplacements et améliorations de l’arbre à cames
Les lobes d’un arbre à cames peuvent prendre diverses formes, du rond à l’elliptique en passant par la forme d’un cœur ou d’un escargot. Les lobes de came elliptiques se déplacent en forme d’œuf, créant une portance plus élevée.Lorsque vous lisez les spécifications d’un arbre à cames du marché secondaire, vous trouverez généralement des informations sur la portance supplémentaire que vous devriez voir sur l’arbre à cames d’origine. Bien que cette distance ne soit généralement pas très importante (généralement mesurée en millimètres) en termes de pourcentage d’augmentation, elle procure des gains substantiels.
Parce que les arbres à cames affectent l’aspiration de votre moteur, ils affecteront également le son du moteur en plus des performances.
Il y a plusieurs autres considérations importantes lorsque vous envisagez d’obtenir un arbre à cames de rechange. En raison de la réglementation sur les émissions, tous les arbres à cames ne sont pas légaux dans 50 États. Plus important encore, vous voulez être sûr que tout remplacement d’arbre à cames que vous achetez correspond à la construction générale de votre moteur et à la direction dans laquelle vous prévoyez de prendre votre construction. Il est assez courant que les gens accordent trop d’importance à un arbre à cames sans mettre à niveau les autres composants du moteur.
Avoir une pièce moteur haute performance sans autres pièces capables de gérer la puissance supplémentaire est plus une blessure que d’aider votre expérience de conduite de votre véhicule. Cela dit, la mise à niveau des caméras est un sérieux gain de performance pour ceux qui recherchent de réels gains, même s’ils ne sont pas aussi faciles à montrer qu’un nouveau spoiler, aile ou séparateur.
Que vous ayez besoin d’une nouvelle courroie de distribution, d’une nouvelle chaîne de distribution ou que vous cherchiez à améliorer vos performances globales avec un arbre à cames du marché secondaire, vous pouvez trouver ce dont vous avez besoin chez CJ.
Crédit d’image: Moteur et machine du Midwest, Quora, Expliquez ce dont vous avez besoin, la technologie de demain