Double arbre à cames en tête (DOHC)

Le DOHC, pour double arbre à cames en tête et parfois appelé « twin-cam », désigne une architecture de distribution dans laquelle chaque culasse porte deux arbres à cames montés au-dessus des soupapes : l'un dédié à l'ouverture des soupapes d'admission, l'autre à celles d'échappement. C'est l'agencement qui domine les moteurs essence et diesel modernes, ayant supplanté des conceptions plus simples à mesure que croissait la demande de régimes plus élevés, de plus de puissance et d'une combustion plus propre. Sur un moteur en V, qui comporte deux culasses distinctes, une architecture DOHC utilise donc quatre arbres à cames au total, ce que reflètent des descriptions comme « quatre arbres à cames ».

L'arbre à cames lui-même est un arbre rotatif dont les cames poussent les soupapes pour les ouvrir en synchronisme avec les pistons ; il est entraîné depuis le vilebrequin par une courroie ou une chaîne de distribution, à exactement la moitié du régime moteur sur un quatre temps. Placer les arbres à cames dans la culasse, directement au-dessus des soupapes, raccourcit et rigidifie le trajet entre la came et la soupape, agissant souvent directement sur un poussoir-godet ou par un court culbuteur. En répartissant cette fonction sur deux arbres, les soupapes d'admission et d'échappement peuvent être commandées de façon entièrement indépendante, chacune optimisée sans compromis avec l'autre.

L'avantage pratique le plus immédiat est que séparer les rangées de soupapes rend aisée une disposition à quatre soupapes par cylindre, soit deux à l'admission et deux à l'échappement, dans une chambre de combustion compacte en toit, la bougie étant placée au centre entre elles. Plus de soupapes signifie une section de passage totale plus grande et une meilleure respiration, si bien que le moteur peut admettre et évacuer les gaz plus librement à haut régime. La distribution légère et à attaque directe maintient aussi une faible masse alternative, ce qui permet au moteur de monter plus haut en régime en toute sécurité et de produire plus de puissance pour une cylindrée donnée.

Un autre avantage, de plus en plus important, est la maîtrise du calage de la distribution. Comme l'admission et l'échappement sont entraînés par des arbres séparés, les constructeurs peuvent doter chacun d'une distribution variable indépendante, avançant ou retardant les arbres individuellement selon les régimes et les charges. Ce double contrôle indépendant élargit la courbe de couple, améliore la qualité du ralenti et les émissions, et permet des techniques comme la recirculation interne des gaz d'échappement, dont rien n'est possible avec un seul arbre partagé.

L'alternative est l'architecture SOHC, avec un seul arbre à cames par culasse actionnant à la fois les soupapes d'admission et d'échappement par un jeu de culbuteurs plus élaboré ; elle est plus simple, plus étroite et moins coûteuse, mais plus contrainte. Les compromis du DOHC sont une culasse plus large, plus lourde et plus complexe, ainsi qu'un entraînement de distribution plus long et plus exigeant. Malgré tout, à mesure que se sont élevées les exigences de rendement et de puissance, le double arbre à cames en tête est devenu la norme pour tous les moteurs, hormis les plus orientés sur le coût.