arbre à cames en tête

Un arbre à cames en tête est un arbre à cames monté directement au-dessus des soupapes d'admission et d'échappement dans la culasse d'un moteur à pistons, plutôt qu'en bas dans le carter. Les cames poussent sur les poussoirs de soupape, les culbuteurs ou les linguets pour ouvrir et fermer les soupapes dans une séquence précise avec la rotation du vilebrequin. Cette conception permet un contrôle plus précis du calage des soupapes et des agencements de soupapes plus simples et plus compacts que les configurations avec arbre dans le bloc, et elle est devenue la configuration dominante dans les moteurs modernes.

Il existe deux variantes principales : l'arbre à cames en tête simple (SOHC), où un seul arbre actionne les soupapes d'admission et d'échappement via des culbuteurs ; et l'arbre à cames en tête double (DOHC), où des arbres séparés contrôlent indépendamment les soupapes d'admission et d'échappement. Les moteurs DOHC permettent des profils de cames plus agressifs, un calage variable des soupapes sans compromis mécanique, et des régimes moteur maximaux plus élevés. L'arbre à cames est généralement entraîné par une courroie crantée, une chaîne ou un train d'engrenages engrené avec un pignon sur le vilebrequin, maintenant un rapport de vitesse de 2:1 afin que l'arbre à cames tourne une fois pour deux révolutions du vilebrequin.

Les moteurs à arbre à cames en tête nécessitent que les jeux de soupapes (les petits espaces entre les cames et les poussoirs ou les culbuteurs) soient réglés et maintenus ; un jeu excessif provoque du bruit et une ouverture tardive des soupapes, tandis qu'un jeu insuffisant empêche une fermeture complète et entraîne une perte de compression et une surchauffe. L'étirement de la courroie ou de la chaîne, l'usure des cames elles-mêmes, et l'usure des linguets ou des points de pivot des culbuteurs sont les principaux modes de défaillance. L'arbre à cames doit être rectifié avec précision pour assurer des profils de cames uniformes ; même de petites variations de hauteur ou de forme des cames nuisent à l'étanchéité des soupapes et à la pression de combustion.

La conception à arbre à cames en tête est devenue la norme dans les voitures particulières au cours des années 1960 et 1970, car les réglementations sur les émissions exigeaient un contrôle plus fin des événements de soupape. Les camions et les moteurs industriels ont conservé plus longtemps les conceptions avec arbre dans le bloc, car les arbres à cames en tête nécessitent des systèmes d'entraînement plus sophistiqués, une précision de fabrication plus élevée et une meilleure étanchéité de la culasse pour éviter les fuites d'huile. Aujourd'hui, même les moteurs industriels et agricoles de petite cylindrée utilisent couramment des arbres à cames en tête simples pour l'économie de carburant et la conformité aux émissions.

Le terme lui-même reflète la position physique : la came est située en hauteur par rapport aux cylindres, visible dans le compartiment moteur plutôt que cachée en dessous. Cette visibilité a fait de l'arbre à cames en tête une caractéristique marketing lors de son apparition et est devenue synonyme de conception de moteur moderne et efficace. Les techniciens et les constructeurs de moteurs traitent les moteurs à arbre à cames en tête de manière très différente des moteurs à poussoirs en termes de procédures de réglage des soupapes, de diagnostic des pannes et d'exigences de reconstruction.