Un arbre à cames est un dispositif permettant de convertir un mouvement circulaire ou rotatif en un mouvement alternatif ou oscillant. De tels dispositifs ont été utilisés dès l'ère hellénistique au troisième siècle avant JC sous la forme de jouets remplissant automatiquement des fonctions répétées, puis dans des boîtes à musique automatisées pour frapper un marteau de manière préprogrammée pour jouer une mélodie. L'une des applications les plus largement utilisées des arbres à cames dans le monde aujourd'hui est l'ouverture et la fermeture des vannes d'alimentation en carburant dans pratiquement tous les moteurs à combustion interne à piston.
Mécanique d'un arbre à cames
Les caractéristiques de l'appareil un arbre avec des disques ajustés autour de lui sur sa longueur appelée cames. Chaque came est excentrique - ce n'est pas un disque circulaire uniforme, mais plutôt un renflement. Cela permet au renflement d'appuyer sur un objet appelé suiveur une fois lors de chaque rotation complète de l'arbre autour de son axe.
Régulation de soupape
Dans les moteurs à combustion interne, la synchronisation d'ouverture et de fermeture du Les soupapes d’injection de carburant et d’échappement de gaz sont extrêmement importantes et doivent être synchronisées avec le mouvement correspondant du piston pour faciliter les courses du moteur. Pour ce faire, l’arbre à cames est utilisé pour ouvrir et fermer les soupapes à des horaires prédéterminés. L'arbre à cames est relié au vilebrequin directement via des engrenages ou indirectement avec une courroie ou une chaîne et tourne ainsi lorsque le vilebrequin tourne. Les cames sont positionnées contre les soupapes correspondantes de chaque cylindre de manière à ce que la soupape droite ne soit ouverte que pendant la course du moteur droit, en la maintenant fermée pendant le reste des courses. De légers écarts dans ce calage de soupape critique entraînent des performances inefficaces du moteur. Des différences majeures de synchronisation pourraient entraîner une panne de moteur.
Fonctionnement de l'arbre à cames
L'arbre à cames est conçu pour tourner deux fois à chaque rotation du vilebrequin et pour chaque rotation de l'arbre à cames, quatre événements de soupapes se produisent. Les cames sur l'arbre à cames ouvrent les soupapes d'admission pendant la course d'admission, qui sont ensuite fermées au début de la course de compression. Lorsque le carburant comprimé a été allumé, le vilebrequin a terminé un tour. D'autres cames entrent en jeu pour ouvrir les soupapes d'échappement une fois que le piston a considérablement baissé, mais pas complètement. Ces vannes restent ouvertes pendant que le piston revient vers le haut pour la course d'échappement, laissant tous les gaz brûlés s'échapper avant qu'ils ne commencent à se fermer. Les cames des soupapes d'admission recommencent à les ouvrir pour commencer la prochaine course d'admission.
Réglage des performances
Les cadencements de l'arbre à cames jouent un rôle important dans le réglage des performances des véhicules. Le calage et les dimensions des cames sont modifiés pour fournir non seulement le calage précis de l'ouverture de la vanne, mais également le degré correct d'ouverture de la soupape pour des performances optimales. Un arbre à cames bien réglé et réglé pourrait signifier la différence en une fraction de seconde entre les première et deuxième places d'une course dans des véhicules par ailleurs identiques.
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