Si vous avez lu l’article Comment fonctionnent les moteurs de voiture , vous connaissez les vannes qui permettent au mélange air / carburant de pénétrer dans le moteur et les gaz d’échappement du moteur. L’arbre à cames utilise des lobes (appelés cames ) qui poussent contre les soupapes pour les ouvrir lorsque l’arbre à cames tourne; les ressorts des vannes les ramènent en position fermée. C’est un travail critique qui peut avoir un impact important sur les performances d’un moteur à différentes vitesses. Sur la page suivante de cet article, vous pouvez voir l’animation que nous avons créée pour vous montrer la différence entre un arbre à cames performant et un arbre à cames standard.
Dans cet article, vous apprendrez comment l’arbre à cames affecte les performances du moteur. Nous avons de superbes animations qui montrent comment différentes configurations de moteur, telles que les caméscopes simples (SOHC) et les doubles caméscopes (DOHC), fonctionnent vraiment. Et nous passerons ensuite en revue quelques-unes des manières astucieuses dont certaines voitures ajustent l’arbre à cames de manière à pouvoir gérer plus efficacement différents régimes de moteur.
Commençons par les bases.
Bases de l’arbre à cames
Les éléments clés de tout arbre à cames sont les lobes . Lorsque l’arbre à cames tourne, les lobes ouvrent et ferment les soupapes d’admission et d’échappement en fonction du mouvement du piston. Il se trouve qu’il existe une relation directe entre la forme des lobes de cames et la manière dont le moteur fonctionne dans différentes gammes de vitesses.
Pour comprendre pourquoi c’est le cas, imaginons que nous faisons tourner un moteur extrêmement lentement, à seulement 10 ou 20 tours par minute (RPM), pour que le cycle prenne quelques secondes. Il serait impossible de faire fonctionner un moteur normal aussi lentement, mais imaginons que nous pourrions le faire. À cette vitesse lente, nous voudrions que les lobes de came soient en forme pour que:
- Au moment où le piston commence à se déplacer vers le bas lors de la course d’admission (appelé point mort haut ou PMH ), la soupape d’admission s’ouvre. La soupape d’admission se fermerait à droite lorsque le piston ressortrait.
- La soupape d’échappement s’ouvrirait à mesure que le piston déboucherait (appelé point mort bas ou BDC ) à la fin de la course de combustion, et se fermerait lorsque le piston achèverait la course d’échappement.
Cette configuration fonctionnerait très bien pour le moteur tant qu’elle fonctionnerait à cette vitesse très lente. Mais que se passe-t-il si vous augmentez le RPM? Découvrons-le.
Lorsque vous augmentez le régime, la configuration de 10 à 20 tr / min pour l’arbre à cames ne fonctionne pas bien. Si le moteur tourne à 4 000 tr / min, les vannes s’ouvrent et se ferment 2 000 fois par minute ou 33 fois par seconde. À ces vitesses, le piston se déplace très rapidement, si bien que le mélange air / carburant qui se déverse dans le cylindre se déplace très rapidement.
Lorsque la soupape d’admission s’ouvre et que le piston commence sa course d’admission, le mélange air / carburant dans le canal d’admission commence à accélérer dans le cylindre. Au moment où le piston atteint le bas de sa course d’admission, l’air / le carburant se déplace à une vitesse assez élevée. Si nous fermions la soupape d’admission, tout cet air / carburant s’arrêterait et ne pénétrerait pas dans la bouteille. En laissant la soupape d’admission ouverte un peu plus longtemps, le moment où le carburant / l’air circule rapidement continue de forcer l’air / le carburant à pénétrer dans le cylindre lorsque le piston commence sa course de compression. Ainsi, plus le moteur tourne vite, plus les mouvements air / carburant se font rapidement et plus la vanne d’admission reste ouverte longtemps. Nous souhaitons également que la vanne s’ouvre plus largement à des vitesses plus élevées – ce paramètre, appelé levée de la vanne , est régi par le profil des lobes de came.