Guide du vilebrequin et de l'arbre à cames pour les débutants
La plupart des gens sont désespérés lorsqu'il s'agit d'automobile. La simple évocation des vidanges d'huile, des boîtes de vitesses, de l'alignement des essieux, du vilebrequin et de l'arbre à cames les plonge dans la panique la plus totale. Pourtant, la plupart de ces notions sont des concepts de base qui reposent sur des principes simples. Examinons les vilebrequins et les arbres à cames, leurs utilisations et les différents types.
Qu'est-ce qu'un vilebrequin ?
Le vilebrequin est un composant robuste du moteur à combustion interne (ICE) que l'on trouve dans différents types de locomotives, comme les tracteurs modernes, les voitures, etc. Un vilebrequin est essentiellement une tige métallique avec plusieurs appendices attachés qui tournent rapidement (environ 14 000 tr/min) et qui est essentielle pour transmettre la puissance du moteur aux roues.
Que fait un vilebrequin ?
En termes plus techniques, la fonction principale du vilebrequin est de convertir le mouvement linéaire des pistons en mouvement rotatif transmis au volant moteur et à la transmission. Le vilebrequin transmet également la puissance à d'autres composants essentiels du moteur, tels que la pompe à huile, la pompe de refroidissement, la distribution, le compresseur de climatisation et l'alternateur.
Le vilebrequin est donc en mouvement constant et doit être fabriqué dans un matériau durable, très résistant à l'usure, à la fatigue et à la chaleur. Les matériaux les plus couramment utilisés sont l'acier forgé ou la fonte.
Quels sont les différents types de vilebrequins ?
Les bielles et leur mode d'assemblage varient en fonction de la conception du vilebrequin. Les vilebrequins sont classés en deux catégories :
Le vilebrequin monolithique
Ce type de moteur est couramment utilisé dans les moteurs multicylindres, le plus souvent le moteur à quatre temps que l'on trouve dans la plupart des automobiles.
Le vilebrequin de type assemblé
Ce type de moteur est couramment utilisé dans les monocylindres, les bicylindres, les moteurs à quatre temps et les moteurs à deux temps.
En raison de sa grande résistance, la fonte est généralement utilisée dans la construction de véhicules de production à grand volume et à faible charge. Les vilebrequins en acier forgé sont préférés pour les moteurs à faible consommation de carburant qui nécessitent un rapport puissance/cylindrée plus élevé.
Quels sont les composants d'un vilebrequin ?
Le vilebrequin est constitué d'un noyau solide et de surfaces robustes afin de résister à l'usure due à son mouvement de rotation constant. Ses principaux composants sont
- Les tourillons principaux : Il est monté dans le roulement et détermine l'axe de rotation de l'arbre.
- Manivelles : Les manetons sont reliés aux bielles.
- Les manivelles : Les manivelles relient les manetons au tourillon principal.
- Volant d'inertie/transfert de force : Le volant d'inertie contribue à rendre le couple du moteur plus régulier et à réduire la consommation d'énergie.
- Alésage d'huile : Il s'agit d'une ouverture qui traverse l'arbre. L'huile s'écoule par l'orifice d'huile lorsque le moteur est en marche et assure la lubrification des pièces mobiles.
- Contrepoids : Comme leur nom l'indique, ils équilibrent le poids du vilebrequin en réduisant la charge sur le palier principal. Ils sont fixés soit directement sur le vilebrequin, soit reliés à celui-ci par l'intermédiaire de la manivelle.
Qu'est-ce qu'un arbre à cames ?
L'arbre à cames est un élément très important du système de distribution interne de l'électricité. moteur à combustion. Ils déterminent dans une large mesure les performances de votre moteur à différents régimes. Il a la forme d'une tige avec des lobes appelés cames positionnés sur sa longueur.
À quoi sert-il ?
La fonction principale de l'arbre à cames est de contrôler l'ouverture et la fermeture des soupapes d'échappement et d'admission. Il veille à ce que la soupape d'admission s'ouvre au bon moment pour alimenter le moteur en mélange air-carburant. Ceci est important pour transformer le mouvement de rotation en mouvement de va-et-vient. L'amélioration du fonctionnement de l'arbre à cames peut accroître l'efficacité, le couple maximal, la puissance et les performances globales.
L'arbre à cames se compose essentiellement de deux parties : les cames et l'arbre, qui synchronisent l'ouverture ou la fermeture des soupapes avec l'engrenage du vilebrequin. Les automobiles utilisent des arbres à cames en acier forgé ou en fonte.
Quels sont les différents types d'arbres à cames ?
Il existe généralement deux types d'arbres à cames en fonction du type de "poussoir" qu'ils utilisent.
Les arbres à cames à poussoirs plats
Cet arbre à cames est situé à l'endroit où le poussoir et le lobe frottent l'un contre l'autre, c'est-à-dire à l'endroit où le poussoir tourbillonne sur le lobe. Ce mouvement de rotation est essentiel pour prévenir l'usure des pièces constamment en mouvement de l'arbre à cames. L'arbre à cames à poussoirs plats fonctionne avec des poussoirs plats hydrauliques et solides (également appelés poussoirs suiveurs et poussoirs).
Arbres à cames à rouleaux
Comme son nom l'indique, le nez est arrondi, afin que le galet maintienne la soupape ouverte à une levée plus élevée pendant une période prolongée. Ce réglage influe sur la demande de charge d'air et de carburant et ouvre la soupape plus rapidement. Comme le poussoir plat, l'arbre à cames à galets fonctionne avec des poussoirs à galets hydrauliques et pleins.
Quels sont les différents composants d'un arbre à cames ?
Les principales parties de l'arbre à cames sont les suivantes :
- Les tourillons : Ils maintiennent l'arbre à cames en place afin qu'il ne dévie pas lorsque l'arbre tourne à grande vitesse.
- Les lobes : Ils régulent l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement lorsque l'arbre à cames tourne. La vitesse d'ouverture et de fermeture des soupapes influe sur les performances du moteur. Elles changent de vitesse en fonction du régime du moteur.
- Les extrémités : L'extrémité avant de la came synchronise le mouvement du moteur avec le vilebrequin, l'extrémité arrière synchronise l'allumage avec le reste du moteur à combustion interne.
- Le palier de came : Ils sont ajoutés pour améliorer les performances des arbres à cames. Le palier sert à isoler la came afin qu'elle ne soit pas affectée en cas de dysfonctionnement du moteur.
Quelles sont les différences entre un vilebrequin et un arbre à cames ?
Outre leur fonction, les arbres à cames et les vilebrequins présentent plusieurs différences essentielles. Jetons un coup d'œil à ces différences :
Localisation
Le vilebrequin est situé sous le cylindre, tandis que l'arbre à cames est situé au-dessus du cylindre.
Mode de fonctionnement
Le vilebrequin convertit le mouvement linéaire du piston en mouvement circulaire, tandis que l'arbre à cames sert à synchroniser l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement.
Faire
Les vilebrequins sont généralement fabriqués à partir d'acier allié forgé, tandis que les arbres à cames sont généralement fabriqués à partir d'acier forgé ou de fonte.
Le bilan
Le vilebrequin et l'arbre à cames sont tous deux des éléments essentiels du moteur à combustion interne et comportent différentes pièces qui s'articulent de différentes manières pour assurer le bon fonctionnement de l'arbre. Alors que le vilebrequin est conçu pour transformer un mouvement linéaire en mouvement circulaire, l'arbre à cames régule l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement. L'énergie de l'arbre à cames est transmise au vilebrequin pour assurer son fonctionnement.
FAQ
Qu'est-ce qui est commun au vilebrequin et à l'arbre à cames ?
Ce sont tous deux des bielles, bien que conçues différemment et reliées à des parties différentes du moteur. Le mouvement de l'arbre à cames est entraîné par le vilebrequin par l'intermédiaire d'une chaîne ou d'engrenages à son extrémité avant. Le vilebrequin utilise l'énergie générée par la fermeture et l'ouverture des soupapes dans le processus de combustion pour alimenter le moteur.
Quels sont les signes d'un mauvais fonctionnement du vilebrequin ?
Plusieurs signes importants indiquent que le vilebrequin est défectueux. Il s'agit notamment du clignotement des voyants, d'un moteur à l'arrêt, de ratés d'allumage, d'une accélération irrégulière, d'une réduction de la consommation de carburant et d'un moteur qui vibre de manière irrégulière.
Quelle est la fonction principale de l'arbre à cames ?
Régler et chronométrer la fermeture et l'ouverture des vannes d'entrée et de sortie.
Lequel tourne le plus vite, le vilebrequin ou l'arbre à cames ?
Le vilebrequin est deux fois plus rapide que l'arbre à cames. En effet, il suffit d'un tour de l'arbre à cames pour que les soupapes fonctionnent pendant un cycle complet du moteur, alors que le moteur à quatre temps (vilebrequin) doit faire deux tours pour accomplir un cycle.
Quelle est la fonction principale d'un vilebrequin ?
Il s'agit de la partie la plus importante du moteur à combustion interne, qui transforme le mouvement linéaire en mouvement rotatif.
