L'arbre à cames est un élément très important du moteur qui sert à ouvrir et refermer les soupapes. En quelque sorte, c'est ce dernier qui permet au moteur "d'inspirer" et "d'expirer" l'air dans ses poumons (en l'occurrence ses cylindres !) dans un cycle à quatre temps.
En rythme
Tournant avec le même rythme que le vilebrequin grâce à la distribution (à courroie, à chaîne ou même encore à pignons), il ouvre dans un premier temps l'admission (dans laquelle arrive le carburant et l'air) puis ouvre par la suite l'échappement pour évacuer les fumées d'échappement.
Pour l'ouverture, l'arbre à cames vient appuyer sur des soupapes (un peu en forme de trompette) qui reviennent automatiquement à leur emplacement d'origine par des ressorts. Plus précisément, ce sont les cames de l'arbre qui appuient sur les soupapes pour les faire légèrement descendre (ce qui provoque une ouverture vers l'intérieur du cylindre). Il est primordial que les cames viennent appuyer sur les soupapes au bon moment. Car dans le cas d'un moteur où les courses des cylindres et soupapes se croisent, une désynchronisation (ex : casse de la courroie de distribution) ferait alors percuter les soupapes aux cylindres ! Ce qui serait bien évidemment une catastrophe ...
J'ai mis la chaîne de distribution en vert, en violet l'arbre (les cames ne sont pas colorées), en rouge les pistons et en bleu les soupapes. Sur ce schéma assez basique, on voit bien comment les cames appuient sur les soupapes (hélas pas de ressort visibles ici). On voit aussi très bien à quoi sert la chaîne de distribution, qui évite alors que les pistons ne viennent s'entrechoquer avec les soupapes.
Voici une photo où l'on voit les ressorts qui retiennent les soupapes vers le haut (ce qui bouche alors l'entrée).
Types et emplacements d'arbres à cames
Il existe plusieurs types d’arbres à cames selon le moteur. Le plus classique est l’arbre à cames en tête (ACT) qui est placé directement au-dessus des soupapes dans la culasse. Sur certains moteurs anciens ou très spécifiques, l’arbre à cames est dans le bloc moteur et non dans la culasse : c’est ce qu’on appelle un arbre à cames latéral, qui agit sur les soupapes via des tiges et des culbuteurs. Moins précis, ce système a quasiment disparu.
On distingue ensuite les moteurs simple arbre à cames en tête (SOHC), qui utilisent un seul arbre pour commander à la fois les soupapes d’admission et d’échappement, et les moteurs double arbre à cames en tête (DOHC), plus modernes avec un arbre dédié à chaque type de soupape. Cette configuration permet souvent d’avoir plus de soupapes par cylindre et un meilleur remplissage des chambres de combustion.
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