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Un peu de Technique : les Arbres à Cames des Harley

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Un arbre à cames est un arbre muni de "bossages" qui transforme le
mouvement circulaire du vilebrequin d'un mécanisme en un
                        mouvement alternatif d'un autre organe.                              

                                               

                   Un arbre à came inadapté peut avoir un impact plus négatif sur la puissance que celui d'un échappement ou d'un carbu mal réglé. L'influence qu'exerce l'arbre à cames sur la puissance de votre machine dépend directement de ses caractéristiques physiques. Non seulement la taille, mais aussi la forme du lobe de l'arbre à cames et la relation entre les centres des lobes les uns par rapport aux autres ainsi que la position du piston.

                  Comme son nom l'indique, le Twin-Cam possède deux arbres à cames, chaque arbre commande la distribution (admission et échappement) d'un cylindre. Le vilebrequin entraîne, par le côté droit, l'arbre à cames du cylindre arrière via une chaîne silencieuse avec un taux de réduction de 1 pour 2 (2 tours de vilebrequin pour 1 tour d'arbre à cames). Puis l'arbre à cames du cylindre arrière entraîne l'arbre à cames du cylindre avant toujours par une chaîne silencieuse.

                    Un arbre à cames standard de Big-Twin affiche un angle d'ouverture de 200° et un angle de croisement de 11° environ. Si vous changez d'arbre à cames, il faut savoir qu'un arbre dont l'angle d'ouverture est compris entre 220 et 230° sera bénéfique au couple, à bas régime. Entre 240 et 250° il sera performant à moyen régime et un arbre avec un angle d'ouverture de plus de 260° donnera un rendement maximal à haut régime.

                   Qu'est-ce que l'angle d'ouverture ?  Il s'agit de l'angle d'ouverture des soupapes correspond à la période, exprimée en degrés, de rotation du vilebrequin, au cours de laquelle la soupape est plus ou moins ouverte. L'angle de croisement des soupapes, également exprimé en degrés de rotation du vilebrequin, correspond au moment où la soupape d'admission et la soupape d'échappement d'un cylindre sont légèrement ouvertes. Plus la levée, l'angle d'ouverture et de croisement des soupapes sont élevés, plus la puissance sera élevée dans les hauts régime au détriment des bas régimes.

                    Les motos les plus lourdes, les Touring, devraient privilégier la performance maximale à bas régime. A l'inverse les motos joueuses que sont les Dyna s'accommodent parfaitement d'arbres à cames plus pointus. De manière générale il faut savoir que les arbres à cames d'origine chez H-D sont  doux. Mais un peu de brutalité de nuit pas au plaisir.       

Les  arbres à cames Andrews EV3 sont ceux les plus souvent installés sur les Harley-Davidson car  il s'agit de pièce "bolt in" c'est à dire prête à poser sans ouverture du moteur. 

Sa levée ne dépasse pas 0,495 pouce soit 12.57 mm (une levée équivalente à l'arbre H-D de série " L " monté entre 1988 et 91). 

Au-dessus de cette valeur  il faut au moins changer les ressorts de soupapes. La levée maximum de soupape d'origine du moteur Evolution est déjà très importante.  La levée  de la plupart des arbres à cames prêts à monter offrent une levée comprise en 11.9 et 12.7mm

         

            L'installation d'arbres à cames, à moins d'être hyper qualifié en mécanique, mérite d'être confiée à un atelier réputé ou à votre concessionnaire. Comptez entre quatre et six heures de main d'œuvre. Les roulements d'arbres à cames d'origines seront vraisemblablement changés en même temps. En effet, ces roulements d'origine s'ils suffisent aux arbres à cames stock, se montrent légers pour ceux qui sont  poussés. Par contre, il est possible que l'on tente de vous vendre des culbuteurs, des tiges de culbuteurs  etc.... Mieux vaut refuser, car le gain de performance sera quasi nul .

           De très gros progrès techniques ont permis la fabrication, notamment  grâce aux techniques issues de l'aéronautique, de poussoirs hydrauliques  très puissants et tout aussi fiables que les mécaniques. L'informatique aidant, la géométrie du siège a été revue permettant de limiter les contraintes mécaniques de la distribution.

            Un arbre à cames dont les angles d'ouverture et de croisement sont élevés, à l'instar des pièces Andrews, génère une grande performance à haut régime, au détriment du bas régime. Un pignon d'arbre à cames avec trop peu de jeu créera des cliquetis ce qui est agaçant, mais sans danger. En revanche un arbre à cames trop serré risque de casser.

           N'oubliez pas que rarement vous allez dépasser les 4 500 tr/mn, de plus si vous privilégiez la performance en haut régime par un changement d'arbres à cames, d'une part il faudra aller en "haut" pour bénéficier de chevaux supplémentaires, mais vous allez perdre une grande partie de l'agrément de conduite d'une Harley qui est son couple. Ne perdez jamais de vue que pour un moteur, il faut toujours faire un compromis entre couple et puissance en chevaux. Les japonais privilégient les chevaux, Harley le couple et c'est bien ainsi.

 

Diagramme de distribution du moteur Twin-Cam

Avance ouverture admission après PMH
Retard fermeture admission après PMB 35°
Avance ouverture échappement avant PMB 40°
Retard fermeture échappement après PMH

 

Les normes anti-pollutions seront à terme, les fossoyeurs des moteurs culbutées.

 

                   75% du mélange gazeux est brûlé durant la phase de combustion. Ces imbrûlés sont les fameuses particules polluantes. En fermant, la soupape d'échappement dès la fin du cycle, une partie des gaz nés de la combustion n'est pas évacuée vers l'échappement. Ces gaz vont donc être " retraités " et brûlés lors du cycle suivant.

                   La combustion du mélange est donc plus complète, réduisant la pollution. En contre partie, la puissance baisse puisque le mélange est "souillé". De plus, le remplissage du cylindre est très mauvais du fait de la faible durée d'ouverture de l'admission et de l'absence de croisement des soupapes suffisant.

                  De façon schématique, une baisse de la durée et du croisement se traduisent par une baisse de la pollution., mais aussi de la puissance (sauf si l'on augmente le taux de compression ou rapport volumétrique). C'est ce qui amène Harley-Davidson à l'obligation de changer de moteur lorsqu'il ne peut plus faire évoluer l'ancien, au risque de le rendre anémique. Le nouveau moteur sort donc en ayant intégré toutes les nouvelles normes anti-pollution et en se gardant une marge de manœuvre pour les années à venir. C'est ainsi qu'un  T-C 88 de 1999 était bien plus puissant qu'un de 2006.

 

Vous pouvez avoir accès à un excellent dossier sur ce sujet, paru sous la plume de Jacques PERRET et publié dans le Magazine FREEWAY. Ce document est en PDF, il est recommandé de disposer de l'ADSL pour le charger. 
Chargement du dossier "Cames"

 

 

La législation anti-pollution actuelle oblige H-D à brider de plus en plus
ses moteurs pour obtenir l'homologation. La question mérite d'être posée,
est-ce que nos moteurs à refroidissement à air ont encore un avenir ?

 


 

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