Un arbre à cames utilise des « cames » en forme d'œuf pour ouvrir et fermer les soupapes du moteur (une came par soupape), tandis qu'un vilebrequin convertit les « manivelles » (le mouvement haut/bas des pistons) en mouvement de rotation.
Qu'est-ce qu'un arbre à cames ?
Situé dans « l'extrémité supérieure » d'un moteur, l'arbre à cames est un élément essentiel du système de soupapes qui permet à l'air et au carburant d'entrer dans la chambre de combustion (l'espace au-dessus d'un piston) et aux gaz d'échappement après leur combustion.
Un moteur à combustion interne (IC) moderne peut avoir jusqu'à quatre arbres à cames – ou doubles cames – avec quatre soupapes par cylindre (deux d'admission et deux d'échappement). Une configuration à une seule came ne comporte qu'une seule vanne de chaque vanne.
Comment fonctionne un arbre à cames ?
Entraîné par le vilebrequin, un arbre à cames transfère le mouvement des cames à travers diverses parties du train de soupapes pour ouvrir et fermer les soupapes du moteur.
Les lobes de came se présentent sous différentes formes et tailles pour contrôler l'ouverture et la durée d'une vanne. Une configuration à quatre arbres à cames augmente la puissance. Avec plus de soupapes, plus de gaz d'admission et d'échappement peuvent se déplacer plus facilement car ils ont plus d'espace pour circuler.
Qu'est-ce qu'un vilebrequin ?
Situé à « l'extrémité inférieure » d'un moteur, le vilebrequin exploite l'énorme force de combustion en poussant les pistons vers le bas, provoquant la rotation du vilebrequin. Cette rotation est la source d'énergie d'un moteur.
Comment fonctionne un vilebrequin ?
Les bielles fixent les pistons au vilebrequin. La combustion, contrôlée avec précision par l'allumage et le calage des soupapes, exerce une pression massive vers le bas sur les pistons, permettant au vilebrequin de maintenir son élan de rotation.
Comment les arbres à cames et les vilebrequins fonctionnent-ils ensemble ?
Les engrenages de l'arbre à cames et du vilebrequin sont reliés par une chaîne de distribution ou une courroie de distribution (semblable à une courroie d'entraînement, mais avec des dents), ou par un jeu d'engrenages engrenés (deux engrenages imbriqués) situé à l'avant d'un moteur. Pour contrôler la combustion, ils doivent être indexés (alignés sur les spécifications du fabricant) pour fonctionner en parfaite harmonie. C'est ce qu'on appelle le calage des soupapes.
Au cours du cycle de combustion à quatre temps (admission, compression, puissance et échappement), le vilebrequin tourne deux fois – déplaçant chaque piston de haut en bas deux fois – tandis que l'arbre à cames tourne une fois. Il en résulte que chaque soupape s'ouvre une fois tous les deux tours de vilebrequin par rapport au piston. De cette façon, seules la ou les soupapes d'admission s'ouvriront lors de la course d'admission.
Les deux soupapes restent fermées pendant les courses de compression et de combustion, et seules la ou les soupapes d'échappement s'ouvrent pendant la course d'échappement.
Les courroies de distribution, les chaînes et les engrenages s'usent, alors assurez-vous de consulter votre manuel du propriétaire pour connaître les intervalles de remplacement suggérés.