Un arbre à cames est un arbre cylindrique rotatif utilisé pour réguler l’injection de carburant vaporisé dans un moteur à combustion interne. Ceux-ci sont parfois confondus avec le vilebrequin du moteur, où le mouvement alternatif des pistons est converti en énergie de rotation. Au lieu de cela, les arbres à cames sont responsables des injections de carburant minutées avec précision requises par les moteurs à combustion interne. Les arbres à cames ont plusieurs cames sur eux, qui sont utilisées pour ouvrir les soupapes par contact direct ou par des tiges de poussée. Un arbre à cames est directement couplé au vilebrequin, de sorte que les ouvertures de soupape sont synchronisées en conséquence.
Les arbres à cames peuvent être trouvés dans de nombreux types de machines qui nécessitent un calage mécanique. La plupart du temps, ils se retrouvent dans les moteurs à combustion interne et effectuent la tâche essentielle de calage de l’injection de carburant. Même si les arbres à cames peuvent être trouvés dans différents types de machines, ils sont généralement utilisés à des fins de distribution des soupapes. Un exemple de ceci serait un brûleur de carburant qui injecte du carburant à intervalles réguliers pour aider à réduire la consommation de carburant. Les arbres à cames ont également joué un rôle dans les machines plus anciennes, telles que les pompes à eau et les horloges mécaniques.
Un arbre à cames de moteur peut être fabriqué à partir de nombreux types de matériaux différents. Les matériaux utilisés dans l’arbre à cames dépendent de la qualité et du type de moteur fabriqué. Pour la plupart des automobiles produites en série, la fonte réfrigérée est utilisée. Non seulement elle est bon marché, mais la fonte réfrigérée est également extrêmement durable et fiable. En effet, le traitement à froid augmente la résistance et la dureté de tout métal soumis au processus.
Pour les arbres à cames de meilleure qualité, de l’acier billette est utilisé. Bien que de loin supérieur à la fonte réfrigérée en termes de performances, le processus de fabrication est à la fois laborieux et coûteux – ainsi, l’acier billette se trouve rarement en dehors des voitures haute performance ou de luxe. Les arbres à cames fabriqués à partir de ce matériau sont souvent fabriqués à l’aide de machines à commande numérique informatisée (CNC) pour assurer la précision.
Le calage de l’arbre à cames est extrêmement important pour les performances du moteur à combustion interne. La rotation de l’arbre à cames ouvre à la fois les soupapes d’admission et d’échappement du cylindre, une synchronisation appropriée est donc nécessaire pour s’assurer que le carburant est injecté et évacué au bon moment. Étant donné que l’arbre à cames est souvent couplé directement au vilebrequin lui-même, il peut être chronométré en fonction de la position du vilebrequin. Les deux arbres sont couplés par une courroie ou un arrangement d’engrenages, selon l’emplacement de l’arbre à cames.
L’emplacement de l’arbre à cames peut varier et dépend du fait que les cames – ou lobes – de l’arbre entrent en contact direct avec les soupapes ou ouvrent les soupapes par des poussoirs. Idéalement, il sera positionné directement au-dessus de la culasse, ce qui élimine le besoin de poussoirs. Pour cette raison, de nombreux moteurs à combustion interne ont des arbres à cames situés directement au-dessus des culasses.