Présentation de l'arbre à cames
L' arbre à cames est un composant d'un moteur à pistons. Sa fonction est de contrôler l'ouverture et la fermeture de la vanne. Bien que la vitesse de l'arbre à cames dans un moteur à quatre temps soit la moitié de celle du vilebrequin (dans un moteur à deux temps, la vitesse de l'arbre à cames est la même que celle du vilebrequin), sa vitesse est généralement encore très élevée, et il doit supporter beaucoup de couple. Par conséquent, la conception a des exigences élevées en matière de résistance et de support de l'arbre à cames, qui est généralement en acier allié ou en acier allié de haute qualité. Étant donné que la loi du mouvement des soupapes est liée à la puissance et aux caractéristiques de fonctionnement du moteur, la conception de l'arbre à cames joue un rôle très important dans le processus de conception du moteur.
Conditions de travail et matériaux de l'arbre à cames
L'arbre à cames supporte une charge d'impact périodique. La contrainte de contact entre la came et le poussoir est très importante et la vitesse de glissement relative est également très élevée, de sorte que la surface de travail de la came est sérieusement usée. Compte tenu de cette situation, le tourillon d'arbre à cames et la surface de travail de la came doivent avoir une précision dimensionnelle élevée, une faible rugosité de surface et une rigidité suffisante, ainsi qu'une résistance élevée à l'usure et une bonne lubrification.
L'arbre à cames est généralement forgé à partir d'acier au carbone ou d'acier allié de haute qualité, et peut également être coulé à partir de fonte alliée ou de fonte nodulaire. Les surfaces de travail du tourillon et de la came sont polies après traitement thermique.
Structure
Le corps principal de l'arbre à cames est une tige cylindrique dont la longueur est approximativement la même que celle du banc de cylindres. Plusieurs cames y sont emmanchées pour entraîner la soupape. L'arbre à cames est supporté dans le trou de palier d'arbre à cames à travers le tourillon d'arbre à cames, de sorte que le nombre de diamètres d'arbre à cames est un facteur important affectant la rigidité du support d'arbre à cames. Si la rigidité de l'arbre à cames est insuffisante, une déformation en flexion se produira pendant le fonctionnement, affectant ainsi le calage des soupapes.
Le côté de la came est en forme d'œuf. Il est conçu pour assurer une admission et un échappement suffisants du cylindre. De plus, compte tenu de la durabilité et de la douceur du moteur, la soupape ne doit pas avoir d'impact excessif en raison du processus d'accélération et de décélération lors des actions d'ouverture et de fermeture, sinon cela entraînera une usure grave de la soupape, une augmentation du bruit ou d'autres graves conséquences. Par conséquent, la came est directement liée à la puissance, au couple de sortie et à la stabilité de fonctionnement du moteur.
Position de l'arbre à cames
Il existe trois types de positions d'arbre à cames : inférieure, moyenne et supérieure. L'arbre à cames du train de soupapes inférieur est situé dans le carter, l'arbre à cames du train de soupapes intermédiaire est situé dans la partie supérieure du corps du moteur et l'arbre à cames du train de soupapes supérieur est situé sur la culasse.
À l'heure actuelle, les moteurs de la plupart des véhicules de série sont équipés d'arbres à cames en tête. Les principaux avantages de la structure de l'arbre à cames en tête sont moins de pièces mobiles, une chaîne de transmission courte et une grande rigidité de l'ensemble du mécanisme, ce qui rapproche l'arbre à cames de la soupape, réduisant ainsi le gaspillage d'énergie cinétique aller-retour causé par la grande distance entre l'arbre à cames et la soupape. Le moteur à arbre à cames en tête a une vitesse plus élevée et une meilleure stabilité de fonctionnement grâce à son action d'ouverture et de fermeture rapide des soupapes.
Transmission
Les modes de transmission courants entre l'arbre à cames et le vilebrequin comprennent la transmission par engrenage, la transmission par chaîne et la transmission par courroie crantée. La transmission entre l'arbre à cames inférieur et l'arbre à cames central et le vilebrequin est principalement entraînée par le pignon de distribution cylindrique. Généralement, une seule paire d'engrenages est nécessaire du vilebrequin à l'arbre à cames. Si le diamètre du pignon de transmission est trop grand, un autre pignon fou intermédiaire peut être ajouté. Afin de lisser le maillage et de réduire le bruit de travail, la plupart des engrenages de synchronisation sont des engrenages hélicoïdaux.
L'entraînement par chaîne est courant entre l'arbre à cames en tête et le vilebrequin, mais sa fiabilité et sa durabilité ne sont pas aussi bonnes que l'entraînement par engrenage. La courroie crantée est largement utilisée pour remplacer la chaîne d'entraînement sur les moteurs à grande vitesse, mais l'entraînement par chaîne est toujours utilisé sur certains moteurs à haute puissance. La courroie crantée présente les caractéristiques d'un fonctionnement silencieux, fiable et à faible coût. Pour le DACT, l'arbre à cames d'échappement est généralement entraîné par le vilebrequin à travers la courroie ou la chaîne de distribution, l'arbre à cames d'admission est entraîné par l'arbre à cames d'échappement à travers la chaîne métallique, ou l'arbre à cames d'admission et l'arbre à cames d'échappement sont entraînés par le vilebrequin à travers la courroie ou chaîne.
Défaut
Les défauts courants de l'arbre à cames comprennent une usure anormale, un bruit anormal et une fracture. Une usure anormale se produit généralement avant un bruit anormal et une fracture.
(1) L'arbre à cames est presque à la fin du système de lubrification du moteur, de sorte que la condition de lubrification n'est pas optimiste. Si la pression d'alimentation en huile de la pompe à huile est insuffisante ou si le passage d'huile de lubrification est bloqué, l'huile de lubrification ne peut pas atteindre l'arbre à cames ou le couple de serrage des boulons de fixation du couvercle de palier est trop important et l'huile de lubrification ne peut pas entrer le jeu de l'arbre à cames, l'arbre à cames s'usera anormalement.
(2) L'usure anormale de l'arbre à cames entraînera une augmentation de l'écart entre l'arbre à cames et le siège de roulement, et le déplacement axial se produira lorsque l'arbre à cames se déplacera, ce qui entraînera un bruit anormal. Une usure anormale entraînera également une augmentation de l'écart entre la came d'entraînement et le poussoir hydraulique, et la came entrera en collision avec le poussoir hydraulique lors du montage, ce qui entraînera un bruit anormal.
(3) L'arbre à cames se casse parfois et d'autres défauts graves. Les causes courantes sont une fracture ou une usure grave du poussoir hydraulique, une mauvaise lubrification grave, une mauvaise qualité de l'arbre à cames et une fracture de l'engrenage de distribution de l'arbre à cames.
(4) Dans certains cas, la défaillance de l'arbre à cames est causée par des facteurs humains, en particulier lorsque l'arbre à cames n'est pas retiré correctement lors de l'entretien du moteur. Par exemple, lors du retrait du couvercle de roulement d'arbre à cames, utilisez un marteau pour frapper fort ou utilisez un tournevis pour le retirer, ou installez le couvercle de roulement dans la mauvaise position, ce qui entraînerait un décalage entre le couvercle de roulement et le siège de roulement, ou le le couple de serrage des boulons de fixation du couvercle de palier est trop important. Lors de l'installation du couvercle de roulement, faites attention à la flèche de direction et au numéro de position sur la surface du couvercle de roulement, et serrez les boulons de fixation du couvercle de roulement avec une clé dynamométrique en stricte conformité avec le couple spécifié.
