Tout sur l'arbre à cames du moteur

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Arbre à cames moteur

Pour le fonctionnement stable d'un moteur à combustion interne, chaque pièce joue une fonction importante. Parmi eux se trouve l'arbre à cames. Considérez quelle est sa fonction, quels défauts surviennent et dans quels cas il doit être remplacé.

Où se trouve l'arbre à cames?

L'emplacement de l'arbre à cames dépend des caractéristiques de conception du moteur. Dans certaines modifications, il est situé en dessous, sous le bloc-cylindres. Le plus souvent, il y a des modifications de moteurs dont l'arbre à cames est situé dans la culasse (au-dessus du moteur à combustion interne). Dans le second cas, la réparation et le réglage du mécanisme de distribution de gaz sont beaucoup plus faciles que dans le premier.

Les modifications des moteurs en forme de V sont équipées d'une courroie de distribution, qui est située dans l'effondrement du bloc-cylindres, et parfois un bloc séparé est équipé de son propre mécanisme de distribution de gaz. L'arbre à cames lui-même est fixé dans le carter avec des roulements, ce qui lui permet de tourner constamment et en douceur. Dans les moteurs boxer (ou boxer), la conception du moteur à combustion interne ne permet pas d'installer un arbre à cames. Dans ce cas, chaque côté a son propre mécanisme de distribution de gaz, mais leur travail est synchronisé.

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Fonctions d'arbre à cames

L'arbre à cames est un élément de la distribution (mécanisme de distribution de gaz). Il détermine l'ordre des courses du moteur et synchronise l'ouverture / la fermeture des soupapes qui fournissent le mélange air-carburant aux cylindres et éliminent les gaz d'échappement.

Le mécanisme de distribution de gaz fonctionne selon le principe suivant. Au moment où le moteur démarre, la manivelle du démarreur manivellese arbre... L'arbre à cames est entraîné par une chaîne, une courroie sur une poulie de vilebrequin ou des engrenages (dans de nombreuses voitures américaines plus anciennes). La soupape d'admission dans le cylindre s'ouvre et un mélange d'essence et d'air pénètre dans la chambre de combustion. Au même moment, le capteur de vilebrequin envoie une impulsion à la bobine d'allumage. Une décharge y est générée, qui va à bougie d'allumage.

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Au moment où l'étincelle apparaît, les deux soupapes du cylindre sont fermées et le mélange de carburant est comprimé. Lors d'un incendie, de l'énergie est générée et le piston se déplace vers le bas. C'est ainsi que le vilebrequin tourne et entraîne l'arbre à cames. À ce moment, il ouvre la soupape d'échappement, par laquelle sortent les gaz d'échappement pendant le processus de combustion.

L'arbre à cames ouvre toujours la bonne soupape pendant une période de temps spécifique et à une hauteur standard. Grâce à sa forme, cet élément assure un cycle stable du cycle du cycle dans le moteur.

Des détails sur les phases d'ouverture et de fermeture des vannes, ainsi que leurs réglages, sont présentés dans cette vidéo:

Phases sur les arbres à cames, quel chevauchement faut-il régler? Qu'est-ce que la "phase d'arbre à cames"?

En fonction de la modification du moteur, un ou plusieurs arbres à cames peuvent s'y trouver. Dans la plupart des véhicules, cette pièce est située dans la culasse. Il est entraîné par la rotation du vilebrequin. Ces deux éléments sont reliés à l'aide d'une courroie, d'une chaîne de distribution ou d'un train d'engrenages.

Le plus souvent, un arbre à cames est équipé d'un moteur à combustion interne avec une disposition en ligne de cylindres. La plupart de ces moteurs ont deux soupapes par cylindre (une entrée et une sortie). Il existe également des modifications avec trois soupapes par cylindre (deux pour l'entrée, une pour la sortie). Les moteurs à 4 soupapes par cylindre sont le plus souvent équipés de deux arbres. Dans les moteurs à combustion interne opposés et en forme de V, deux arbres à cames sont également installés.

Les moteurs avec un seul arbre de distribution ont une conception simple, ce qui entraîne une diminution du coût de l'unité pendant le processus de fabrication. Ces modifications sont plus faciles à maintenir. Ils sont toujours installés sur les voitures à petit budget.

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Sur les modifications de moteur plus coûteuses, certains fabricants installent un deuxième arbre à cames pour réduire la charge (par rapport aux options de distribution avec un seul arbre) et dans certains modèles ICE pour fournir un décalage dans les phases de distribution de gaz. Le plus souvent, un tel système se retrouve dans les voitures qui doivent être sportives.

L'arbre à cames ouvre toujours la soupape pendant une période de temps spécifique. Pour améliorer l'efficacité du moteur à des régimes plus élevés, cet intervalle doit être modifié (le moteur a besoin de plus d'air). Mais avec le réglage standard du mécanisme de distribution de gaz, à des vitesses de vilebrequin augmentées, la soupape d'admission se ferme avant que la quantité d'air requise entre dans la chambre.

Dans le même temps, si vous installez un arbre à cames sport (les cames ouvrent les soupapes d'admission plus longtemps et à une hauteur différente), à ​​bas régime moteur, il y a une forte probabilité que la soupape d'admission s'ouvre avant même que la soupape d'échappement se ferme. Pour cette raison, une partie du mélange pénètre dans le système d'échappement. Il en résulte une perte de puissance à bas régime et une augmentation des émissions.

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Le schéma le plus simple pour obtenir cet effet consiste à installer un arbre à cames de démarrage à un certain angle par rapport au vilebrequin. Ce mécanisme permet une fermeture / ouverture précoce et tardive des soupapes d'admission et d'échappement. À des tours / minute jusqu'à 3500, il sera dans une position, et lorsque ce seuil est dépassé, l'arbre tourne un peu.

Chaque constructeur qui équipe ses voitures d'un tel système indique son propre marquage dans la documentation technique. Par exemple, Honda indique VTEC ou i-VTEC, Hyundai - CVVT, décret - MultiAir, Mazda - S-VT, BMW - VANOS, Audi - Valvelift, Volkswagen - VVT и др.

À ce jour, afin d'augmenter les performances des groupes moteurs, des systèmes de distribution de gaz électromagnétiques et pneumatiques sans came sont en cours de développement. Bien que de telles modifications soient très coûteuses à fabriquer et à entretenir, elles ne sont pas encore installées sur les voitures de production.

Outre la répartition des courses du moteur, cette pièce entraîne des équipements supplémentaires (en fonction de la modification du moteur), par exemple des pompes à huile et à carburant, ainsi que l'arbre de distribution.

Conception d'arbre à cames

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Les arbres à cames sont fabriqués par forgeage, moulage plein, moulage creux et plus récemment des modifications tubulaires sont apparues. Le but du changement de technologie de création est d'alléger la structure pour obtenir une efficacité maximale du moteur.

L'arbre à cames est réalisé sous la forme d'une tige, sur laquelle se trouvent les éléments suivants:

  • Chaussette. C'est l'avant de l'arbre où la rainure de clavette est faite. La poulie de distribution est installée ici. Dans le cas d'un entraînement par chaîne, un astérisque est installé à sa place. Cette pièce est fixée à l'extrémité avec un boulon.
  • Omentum cou. Un joint d'huile y est fixé pour empêcher la graisse de s'échapper du mécanisme.
  • Support du cou. Le nombre de ces éléments dépend de la longueur de la tige. Des paliers de support sont montés sur eux, ce qui réduit la force de frottement lors de la rotation de la tige. Ces éléments sont installés dans les rainures correspondantes de la culasse.
  • Cams. Ce sont des saillies en forme de goutte gelée. Pendant la rotation, ils poussent la tige fixée sur le culbuteur (ou le poussoir de soupape lui-même). Le nombre de cames dépend du nombre de vannes. Leur taille et leur forme affectent la hauteur et la durée d'ouverture de la vanne. Plus la pointe est tranchante, plus la valve se fermera rapidement. Inversement, le bord peu profond maintient la valve un peu ouverte. Plus l'arbre à cames est mince, plus la soupape descendra bas, ce qui augmentera le volume de carburant et accélérera l'élimination des gaz d'échappement. Le type de calage des soupapes est déterminé par la forme des cames (étroite - à faible vitesse, large - à vitesse plus élevée).
  • Canaux d'huile. Un trou traversant est fait à l'intérieur de l'arbre à travers lequel l'huile est fournie aux cames (chacune a une petite sortie). Cela évite l'effacement prématuré des tiges de poussée et l'usure des plans de came.
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Si un seul arbre à cames est utilisé dans la conception du moteur, les cames qu'il contient sont situées de manière à ce qu'un jeu déplace les soupapes d'admission et qu'un jeu légèrement décalé déplace les soupapes d'échappement. Les moteurs à cylindres équipés de deux soupapes d'admission et de deux soupapes de sortie ont deux arbres à cames. Dans ce cas, l'un ouvre les soupapes d'admission et l'autre ouvre la sortie des gaz d'échappement.

De quoi est responsable le capteur d'arbre à cames?

Dans les moteurs avec carburateur, un distributeur est connecté à l'arbre à cames, qui détermine quelle phase est effectuée dans le premier cylindre - admission ou échappement.

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Il n'y a pas de distributeur dans les moteurs à combustion interne à injection, par conséquent, le capteur de position d'arbre à cames est chargé de déterminer les phases du premier cylindre. Sa fonction n'est pas identique à celle du capteur de vilebrequin. En un tour complet de l'arbre de distribution, le vilebrequin tournera deux fois autour de l'axe.

DPKV fixe le PMH du piston du premier cylindre et donne une impulsion pour former une décharge pour la bougie. DPRV envoie un signal à l'ECU, à quel moment vous devez fournir du carburant et une étincelle au premier cylindre. Les cycles dans les cylindres restants se produisent en alternance selon la conception du moteur.

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Le capteur d'arbre à cames se compose d'un aimant et d'un semi-conducteur. Il y a un repère (petite dent métallique) sur l'arbre de distribution dans la zone de l'installation du capteur. Pendant la rotation, cet élément passe par le capteur, grâce auquel le champ magnétique qu'il contient est fermé et une impulsion est générée qui va à l'ECU.

L'unité de commande électronique enregistre la fréquence du pouls. Il est guidé par eux lorsque le mélange de carburant est fourni et enflammé dans le premier cylindre. Dans le cas de l'installation de deux arbres (un pour la course d'admission et l'autre pour l'échappement), un capteur sera installé sur chacun d'eux.

Que se passe-t-il si un capteur tombe en panne? Cette vidéo est consacrée à ce numéro:

CAPTEUR DE PHASE POURQUOI IL EST NÉCESSAIRE SYMPTÔMES DE SON ÉCHEC DPRV

Si le moteur est équipé d'un système de distribution variable des soupapes, l'ECU détermine à partir de la fréquence d'impulsion à quel moment il est nécessaire de retarder l'ouverture / la fermeture des soupapes. Dans ce cas, le moteur sera équipé d'un dispositif supplémentaire - un déphaseur (ou embrayage hydraulique), qui fait tourner l'arbre à cames pour modifier le temps d'ouverture. Si le capteur à effet Hall (ou l'arbre à cames) est défectueux, le calage des soupapes ne changera pas.

Le principe de fonctionnement du DPRV dans les moteurs diesel diffère de l'application dans les analogues de l'essence. Dans ce cas, il fixe la position de tous les pistons au point mort haut au moment de la compression du mélange de carburant. Cela permet de déterminer plus précisément la position de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin, ce qui stabilise le fonctionnement du moteur diesel et facilite le démarrage.

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Des marques de référence supplémentaires ont été ajoutées à la conception de tels capteurs, dont la position sur le disque maître correspond à l'inclinaison d'une soupape particulière dans un cylindre séparé. L'appareil de ces éléments peut différer en fonction des développements propriétaires de différents fabricants.

Types de placement d'arbre à cames dans le moteur

Selon le type de moteur, il peut contenir un, deux ou même quatre arbres de distribution de gaz. Pour faciliter la détermination du type de distribution, les marquages ​​suivants sont appliqués sur le couvre-culasse:

  • SOHC. Ce sera un moteur en ligne ou en forme de V avec deux ou trois soupapes par cylindre. Dans celui-ci, l'arbre à cames sera un par rangée. Sur sa tige il y a des cames qui contrôlent la phase d'admission, et celles légèrement décalées sont responsables de la phase d'échappement. Dans le cas de moteurs en forme de V, il y aura deux arbres de ce type (un par rangée de cylindres) ou un (placé dans le carrossage entre les rangées).
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  • DOHC. Ce système se distingue du précédent par la présence de deux arbres à cames par banc de cylindres. Dans ce cas, chacun d'eux sera responsable d'une phase distincte: une pour l'entrée, et l'autre pour le rejet. Il y aura deux arbres de distribution sur les moteurs à une rangée et quatre sur ceux en forme de V. Cette technologie permet de réduire la charge sur l'arbre, ce qui augmente sa ressource.
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Les mécanismes de distribution de gaz diffèrent également dans le placement de l'arbre:

  • Côté (ou bas) (moteur OHV ou "Pusher"). Il s'agit d'une ancienne technologie utilisée dans les moteurs à carburateur. Parmi les avantages de ce type figure la facilité de lubrification des pièces mobiles (situées directement dans le carter moteur). Le principal inconvénient est la complexité de la maintenance et du remplacement. Dans ce cas, les cames appuient sur les poussoirs à bascule et transmettent le mouvement à la valve elle-même. De telles modifications de moteurs sont inefficaces aux vitesses élevées, car elles comportent un grand nombre d'éléments de commande du moment d'ouverture de la vanne. En raison de l'inertie accrue, la précision du calage des soupapes en souffre.
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  • Haut (OHC). Cette conception de synchronisation est utilisée dans les moteurs modernes. Cet appareil est plus facile à entretenir et à réparer. L'un des inconvénients est le système de lubrification compliqué. La pompe à huile doit créer une pression stable, par conséquent, il est nécessaire de surveiller de près les intervalles de changement d'huile et de filtre (ce sur quoi se concentrer lors de la détermination du calendrier d'un tel travail est décrit ici). Cette disposition permet d'utiliser moins de pièces supplémentaires. Dans ce cas, les cames agissent directement sur les poussoirs de soupapes.

Comment trouver un défaut d'arbre à cames

La principale raison de la défaillance de l'arbre à cames est le manque d'huile. Cela peut survenir à cause d'un mauvais états de filtre ou une huile inappropriée pour ce moteur (pour quels paramètres le lubrifiant est sélectionné, lisez article séparé). Si vous suivez les intervalles d'entretien, l'arbre de distribution durera aussi longtemps que l'ensemble du moteur.

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Problèmes typiques d'arbre à cames

En raison de l'usure naturelle des pièces et d'une surveillance de l'automobiliste, les dysfonctionnements suivants de l'arbre du distributeur de gaz peuvent survenir.

  • Panne des pièces attachées - pignon d'entraînement, courroie ou chaîne de distribution. Dans ce cas, l'arbre devient inutilisable et doit être remplacé.
  • Grippage sur les tourillons et usure des cames. Les copeaux et les rainures sont causés par des charges excessives telles qu'un réglage incorrect de la vanne. Pendant la rotation, la force de frottement accrue entre les cames et les poussoirs crée un échauffement supplémentaire de l'ensemble, cassant le film d'huile.
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  • Le joint d'huile fuit. Cela se produit à la suite d'un temps d'arrêt prolongé du moteur. Avec le temps, le joint en caoutchouc perd de son élasticité.
  • Déformation de l'arbre. En raison de la surchauffe du moteur, l'élément métallique peut se plier sous une charge importante. Un tel dysfonctionnement se révèle par l'apparition de vibrations supplémentaires dans le moteur. Habituellement, un tel problème ne dure pas longtemps - en raison de fortes secousses, les pièces adjacentes tomberont rapidement en panne et le moteur devra être envoyé pour révision.
  • Mauvaise installation. En soi, ce n'est pas un dysfonctionnement, mais en raison du non-respect des normes de serrage des boulons et de réglage des phases, le moteur à combustion interne deviendra rapidement inutilisable, et il devra être «capitalisé».
  • Une mauvaise qualité du matériau peut endommager l'arbre lui-même.Par conséquent, lors du choix d'un nouvel arbre à cames, il est important de faire attention non seulement à son prix, mais également à la réputation du fabricant.

Comment déterminer visuellement l'usure de la came - montré dans la vidéo:

Usure de l'arbre à cames - comment déterminer visuellement?

Certains automobilistes tentent de corriger certains dysfonctionnements de l'arbre de distribution en ponçant les zones endommagées ou en installant des chemises supplémentaires. Il ne sert à rien de tels travaux de réparation, car lorsqu'ils sont exécutés, il est impossible d'obtenir la précision nécessaire au bon fonctionnement de l'unité. En cas de problème avec l'arbre à cames, les experts recommandent de le remplacer immédiatement par un neuf.

Comment choisir un arbre à cames

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Un nouvel arbre à cames doit être sélectionné en fonction de la raison du remplacement:

  • Remplacement d'une pièce endommagée par une neuve. Dans ce cas, un modèle similaire est sélectionné à la place du modèle défaillant.
  • Modernisation du moteur. Pour les voitures de sport, des arbres à cames spéciaux sont utilisés en conjonction avec un système de distribution variable des soupapes. Les moteurs pour la conduite de tous les jours sont également améliorés, par exemple, en augmentant la puissance en ajustant les phases en installant des arbres à cames non standard. S'il n'y a pas d'expérience dans l'exécution d'un tel travail, il est préférable de le confier à des professionnels.

Sur quoi devez-vous vous concentrer lorsque vous choisissez un arbre à cames non standard pour un moteur particulier? Le paramètre principal est le carrossage de la came, la levée maximale des soupapes et l'angle de chevauchement.

Pour savoir comment ces indicateurs affectent les performances du moteur, consultez la vidéo suivante:

Comment choisir un arbre à cames (partie 1)

Coût d'un nouvel arbre à cames

Comparé à une révision complète du moteur, le coût de remplacement d'un arbre à cames est négligeable. Par exemple, un nouvel arbre pour une voiture domestique coûte environ 25 $. Pour régler le calage des soupapes dans certains ateliers, il faudra 70 $. Pour une révision majeure du moteur, ainsi que des pièces de rechange, vous devrez payer environ 250 $ (et c'est dans les stations-service de garage).

Comme vous pouvez le voir, il est préférable d'effectuer la maintenance à temps et de ne pas exposer le moteur à des charges excessives. Ensuite, il servira son maître pendant de nombreuses années.

Quelles marques privilégier

La ressource de travail de l'arbre à cames dépend directement de la qualité du matériau utilisé par le fabricant lors de la création de cette pièce. Le métal mou s'usera davantage et le métal surchauffé peut éclater.

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La plus haute qualité et l'option la plus fiable est la société OEM. Il s'agit d'un fabricant de divers équipements d'origine, dont les produits peuvent être vendus sous différentes marques, mais la documentation indiquera que la pièce est OEM.

Parmi les produits de ce fabricant, vous pouvez trouver une pièce pour n'importe quelle voiture. Certes, le coût d'un tel arbre à cames sera très cher par rapport aux analogues de marques spécifiques.

Si vous devez rester sur un arbre à cames moins cher, une bonne option est:

  • Marque allemande Ruville;
  • Le fabricant tchèque ET Engineteam;
  • Marque britannique AE;
  • Entreprise espagnole Ajusa.

Les inconvénients lors du choix d'un arbre à cames des fabricants listés sont que, dans de nombreux cas, ils ne créent pas de pièces pour un modèle spécifique. Dans ce cas, vous devrez soit acheter l'original, soit contacter un tourneur de confiance.

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