Utilité (et problèmes potentiels) de l'arbre d'équilibrage moteur

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Présent sur tout un tas de moteurs, et pas seulement ceux qui ont un nombre de cylindres impairs, l'arbre d'équilibrage consiste à réduire les vibrations et les acyclismes dans un moteur. Les acyclismes sont des fluctuations de couple ou de vitesse angulaire d'un moteur qui peuvent entraîner des vibrations indésirables et affecter l'agrément et la fiabilité du moteur.

Un arbre d'équilibrage est donc conçu pour contrebalancer les forces et les mouvements inégaux (d'autant plus qu'il y a un nombre restreint de cylindres) créés par le fonctionnement du moteur. Il tourne à une vitesse différente de celle du vilebrequin et génère des forces contraires pour compenser les vibrations générées par les cycles d'allumage et d'explosion dans les cylindres. Cela aide à maintenir le moteur en équilibre et à réduire les vibrations excessives.

Voici les effets de la présence d'un arbre d'équilibrage (en clair sans et en foncé avec), à savoir réduire l'amplitude de la variation du couple tout au long de la rotation. Remarquez aussi qu'on perd aussi très légèrement les pics, indiquant qu'ils absorbent une petite partie de la puissance moteur ...

La présence d'un arbre d'équilibrage ne garantit toutefois pas nécessairement l'élimination complète des acyclismes. D'autres facteurs tels que la conception du moteur, le calage de l'allumage, l'équilibrage des composants internes et d'autres variables peuvent également influencer les niveaux d'acyclismes et de vibrations.

Comment est-il entrainé ?

Voici quelques méthodes courantes d'entraînement d'un arbre d'équilibrage :

Chaîne de distribution : Dans certains moteurs, l'arbre d'équilibrage peut être relié au vilebrequin via la chaîne de distribution. Cela permet une synchronisation précise des mouvements et peut être efficace pour réduire les vibrations.
Courroie de distribution : De manière similaire à la chaîne de distribution, une courroie de distribution peut également être utilisée pour entraîner l'arbre d'équilibrage.
Engrenages / pignons : Certains moteurs utilisent des engrenages pour connecter l'arbre d'équilibrage au vilebrequin. Cette méthode offre une transmission précise du mouvement, mais peut nécessiter plus d'espace et de complexité dans la conception.
Chaîne dédiée : Dans certains cas, une chaîne dédiée peut être utilisée pour entraîner l'arbre d'équilibrage séparément de la chaîne de distribution principale. Cela permet de contrôler indépendamment les mouvements de l'arbre d'équilibrage.

Des soucis à craindre ?

Les arbres d'équilibrage peuvent rencontrer plusieurs problèmes qui peuvent affecter les performances et la durabilité du moteur (c'est d'ailleurs une maladie sur les 2.0 TSI et des kits existent pour les retirer !). Voici quelques soucis potentiels associés aux arbres d'équilibrage :

Usure et défaillance mécanique : Comme tout composant mécanique en mouvement, les arbres d'équilibrage sont sujets à l'usure au fil du temps. Les contraintes et les forces répétées peuvent entraîner des fissures, des ruptures ou des déformations qui peuvent affecter leur fonctionnement.
Désalignement : Un désalignement entre l'arbre d'équilibrage et le vilebrequin peut se produire en raison d'une mauvaise installation, de vibrations excessives ou d'un défaut de conception. Cela peut entraîner des vibrations non désirées et potentiellement endommager d'autres composants du moteur.
Dysfonctionnement des systèmes d'entraînement : Les systèmes d'entraînement de l'arbre d'équilibrage, tels que les chaînes, les courroies ou les engrenages, peuvent se détendre, se casser ou se déformer avec le temps. Cela peut entraîner une perte de synchronisation entre l'arbre d'équilibrage et le vilebrequin voire même la distribution dans le cas où l'arbre se bloque.
Défaillance des paliers : Les paliers qui soutiennent l'arbre d'équilibrage peuvent s'user ou échouer en raison de l'usure, de la contamination ou d'un manque de lubrification adéquate. Cela peut provoquer des bruits anormaux, des vibrations et un mauvais fonctionnement de l'arbre d'équilibrage.
Problèmes de conception : Dans certains cas, des problèmes de conception ou de fabrication peuvent entraîner des contraintes excessives sur l'arbre d'équilibrage. Cela peut se traduire par des déformations, des fissures ou d'autres types de défaillances prématurées.
Impact sur l'efficacité du moteur : Si l'arbre d'équilibrage ne fonctionne pas correctement, les vibrations non désirées peuvent se propager dans le moteur, entraînant une perte de performances, un inconfort pour les passagers et potentiellement des dommages aux autres composants.
Diagnostic et réparation difficiles : En raison de leur emplacement et de leur intégration dans le moteur, les problèmes d'arbre d'équilibrage peuvent parfois être difficiles à diagnostiquer et à réparer. Cela peut entraîner des coûts de main-d'œuvre et de maintenance plus élevés
Obstruction de la lubrification : Si des débris provenant d'un arbre d'équilibrage endommagé ou usé entrent dans le système de lubrification, ils peuvent obstruer les canaux d'huile et les passages. Cela peut entraîner une diminution de la pression d'huile et une lubrification insuffisante pour les autres composants du moteur.

Supprimer l'arbre d'équilibrage ?

La suppression de l'arbre d'équilibrage, notamment sur des moteurs Volkswagen Audi, est une pratique parfois réalisée par des amateurs de modifications de moteurs ou de performances. Cependant, il est important de noter que cela peut avoir des conséquences significatives sur le fonctionnement et la durabilité du moteur, et cela peut ne pas être recommandé pour un usage routier ou quotidien. Voici quelques raisons possibles pour lesquelles certaines personnes envisagent de supprimer l'arbre d'équilibrage :

Réduction des pertes de puissance : Les arbres d'équilibrage consomment une petite quantité d'énergie du moteur pour fonctionner. En les supprimant, certains propriétaires cherchent à maximiser la puissance qui atteint les roues, même si cette augmentation peut être marginale et peut s'accompagner de vibrations indésirables.
Modification de la sonorité du moteur : En supprimant l'arbre d'équilibrage, le moteur peut produire un son différent, plus agressif et rauque.
Moins d'inertie moteur à la clé, et donc un peu plus de puissance délivrée par le moteur aux roues
Circuit d'huile plus simple et donc plus efficace (plus de pression et de débit)

Il y a toutefois plusieurs raisons pour lesquelles la suppression de l'arbre d'équilibrage peut être problématique. Les arbres d'équilibrage ont pour but de réduire les vibrations indésirables dans le moteur. En les supprimant, le moteur peut générer des vibrations désagréables, ce qui peut non seulement nuire au confort mais aussi endommager d'autres composants du moteur et du châssis à long terme. Les vibrations et les forces non équilibrées dues à la suppression de l'arbre d'équilibrage peuvent entraîner une usure prématurée des paliers, des bielles et d'autres composants internes du moteur.

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