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Pompe Kugelfischer KF5 – Contrôle du boitier de distribution (mis à jour le 21 Janvier 2015)

Le boitier de distribution est ce bloc en alliage léger qui surmonte le corps de la pompe comprenant lui même l’arbre à cames et le balancier. On peut dire que ce boitier est à la pompe ce que la culasse est à un bloc moteur. C’est lui qui vient coiffer tout le monde et sa fonction est suffisamment importante pour justifier sa position dominante sur l’édifice. Ce boitier, taillé dans la masse à la façon d’une pièce maitresse, assure la mise en pression et le contrôle de la quantité d’essence envoyée sur chaque injecteur. Son principe de fonctionnement est simple en théorie, mais sa mise en pratique est un peu plus complexe. Il convient de faire cohabiter intelligemment deux entités ayant chacune un caractère fort différent et c’est pas toujours facile. Victor Hugo avec sa perception aigue de l’observation des comportements l’a fort bien décrit dans son poème « La Source » dont la moralité est superbe de réalisme.  ( http://poesie.webnet.fr/lesgrandsclassiques/poemes/victor_hugo/la_source.html ). D’une part nous avons un circuit d’essence qui selon les endroits circule à une pression comprise entre 1 et 30 bars et d’autre part, un circuit d’huile prélevé sur le bloc moteur. Cette huile étant (j’allais dire circulant, mais sa vitesse de déplacement est si faible qu’on ne la voit pas circuler) dans le boitier à une pression entre 0,5 et 6 bars permet de lubrifier les pistons, mais aussi, par son film déposé sur les parois de la chemise va à chaque descente des pistons se diluer au contact de l’essence pour faire un mélange qui - à la manière d’un moteur deux temps – favorisera le graissage des injecteurs mécaniques au dernier bout de la chaine. La principale cause de dysfonctionnement de ce boitier vient sans doute du vieillissement des joints d’étanchéité des chemises qui au fil du temps se détériorent et n’assurent plus (ou mal) la limite territoriale entre l’huile et l’essence. Toujours dans les problèmes récurrents, on citera les grippages de piston ou bien des blocages intempestifs de clapets. On en revient à l’intolérance des rois de la poésie!

Pour terminer ce préambule, je me dois de citer l’excellent blog de Francis qui traite pratiquement du même sujet que l’on retrouve sur le site Technique Peugeot 404( http://francis404technique.free.fr/blog/index.php?post/Remise-en-%C3%A9tat-de-la-T%C3%AAte-Hydraulique-de-Pompe-Injection-Essence-Kugelfischer&pub=0#pr ) Mon propos est simplement d’essayer d’apporter ici un regard différent sur la forme, mais pas sur le fond de son article.  

Toutes ces causes d’usure et de vieillissement des mythiques pompes Kugelfischer étant susceptibles de nous laisser en carafe sur le bord de la route, ça justifie d’écrire une page pour démystifier les opérations de révision et le reconditionnement de ce  boitier essentiel à la bonne santé de nos moteurs. D’ailleurs, maintenant c’est la bonne époque pour faire ce genre d’opération de maintenance … et c’est ce que nous avons entrepris.

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Voici notre première étape: le boitier de distribution a été entièrement dépouillé de ses constituants pour une grande toilette. Tout comme pour le corps de pompe, le plan de joint a été resurfacé sur un marbre.

Comme dans un grand repas, on ne va pas attaquer directement par le plat de résistance que constitue l’ensemble chemise/pistons. Plus modestement, nous avons commencé par les clapets d’admission. Une simple clé plate ou à œil de 14 mm suffit pour les extraire du boitier. La première chose est de les nettoyer pour y voire clair, les vérifier et commander leurs joints toriques d’étanchéité qu’il faut changer systématiquement. Ces joints étant directement au contact de l’essence, il est utile de rappeler que nos carburants sans plomb actuels auront dans le futur une part d’éthanol de plus en plus importante et qu’à ce titre, il faut sélectionner avec attention leur matière selon l’utilisation. Il est maintenant impossible de retrouver des joints d’origine en passant par le concessionnaire Peugeot du quartier et c’est une bonne chose car les joints fabriqués à l’époque doivent être devenus complètement secs et cassants. Tout comme des vis, ils étaient très souvent de dimensions standardisées et sont donc encore assez facile à retrouver aujourd’hui dans le commerce. Un joint torique est bien sur caractérisé par ses dimensions, mais aussi par sa matière qui doit être compatible avec les fluides à leur contact et les fourchettes de températures de fonctionnement. Pour les clapets d’admission, nous avons choisi des joints 11 x 2 FPM/Viton trouvé à 0,50 euro pièce sur une boutique Internet. Les tests d’étanchéité réalisés à 4,5 bars (notre pompe électrique et son régulateur de pression d’essence ne peuvent pas monter plus haut) sont tout à fait satisfaisants.

Recommandations joints 1      Recommandations joints 2

Extrait du catalogue « Le Joint Français » qui préconise la matière des joints à sélectionner selon le domaine d’application et les températures d’utilisation. A travers ces tableaux de recommandations, on voit que le mélange DF 801 en FPM que nous avons sélectionné présente le meilleurs compromis pour sa résistance aux produits pétroliers et aux températures extrêmes  (de – 20 à 200°C permanent).   

Les mini-filtres « chaussettes » installés à l’aspiration des clapets sont à mon humble avis plus une cause de souci (à leur âge, ils menacent de tomber en poussière) que de sécurité. Dans le milieu industriel en général, c’est une manie assez généralisée de mettre des protections en cascade; chaque fournisseur ne faisant pas confiance au reste de l’installation amont en protégeant « son » matériel avec « sa » propre protection, forcément meilleurs que celle des autres. Ainsi, le fournisseur de la pompe à essence n’ayant aucune confiance dans les caractéristiques de la crépine du réservoir prévoit son propre filtre à l’aspiration. L’ensemblier (le constructeur de la voiture) prévoit de son coté un vrai filtre principal dont la finesse de filtration et la surface filtrante sont en accord avec les caractéristiques des utilisateurs en aval et aux intervalles prévisionnels de maintenance. Le fournisseur de la pompe à injection, pour la même raison que le fournisseur de la pompe à essence, a aussi prévu un filtre à l’arrivée sur chaque clapet. Ceci, pour protéger « sa » pompe dans le cas improbable ou une durite amont partirait en poussière. Comme ces filtres additionnels ne servent à rien si ce n’est qu’à donner bonne conscience aux différents concepteurs des organes sous-traités et comme ils sont souvent d’un accès discutable, ils ne rentrent pas dans le programme de maintenance du constructeur. D’ailleurs, au démontage, la crasse retrouvée était non pas à l’extérieur des filtres comme on aurait pu logiquement s’y attendre, mais à l’intérieur car provoquée par une corrosion électrochimique entre l’alliage cuivreux du filtre (probablement un laiton) et le traitement de surface du clapet (peut être électro-zingué?) et qui était fortement corrodé. Cette corrosion avait « soudé » les filtres sur les clapets, rendant leur démontage assez délicat même après plusieurs heures de bain dégrippant. Du coup, on n’a pas remonté les mini-filtres chaussettes à moitié pourris en faisant confiance au vrai filtre principal qui lui est dimensionné pour piéger les particules supérieures à 6 microns … sans en créer de nouvelles.

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Extérieurement les clapets sont assez propres, mais à l’intérieur le nettoyage reste à faire!

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On ne le voit pas très bien sur la photo mais les restes de crasse qui ont résisté au nettoyage sont en extrémité à l’intérieur du filtre, là où il porte sur le pied du clapet et où l’essence ne circule pas!   

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Il y a (au moins) deux types de clapet d’admission. Ils ont un aspect interne différent mais sensiblement les mêmes caractéristiques.

Le rôle des clapets d’aspiration est de permettre à l’essence d’entrer dans la pompe quand le piston descend et de l’empêcher de ressortir par où elle est arrivée quand le piston remonte. Un clapet se comporte comme une diode: il a un sens passant et un sens bloquant. Comme on peut le voir sur la photo ci-dessus, ces clapets sont sertis et ne sont pas démontables. On ne peut donc pas vérifier visuellement l’état du clapet et de son siège ou de son ressort. Il faut donc après nettoyage les tester pour vérifier leur fonctionnement. 

Le test se fait en deux étapes: on vérifie d’abord le sens passant en connectant une pompe à vide à l’extrémité du clapet et en mesurant la dépression obtenue. Si la dépression mesurée est trop forte, l’admission d’essence ne se fera pas (ou mal) et le clapet déficient est à remplacer (pas commode à réparer).

Image de prévisualisation YouTube

Une petite vidéo qui montre comment tester la fonction passante des clapets en utilisant une pompe à vide qui aspire à travers le clapet.

Le deuxième test consiste à vérifier le sens bloquant des clapets. Pour cela, nous avons confectionné un petit support muni d’embouts filetés qui nous permet d’adapter un clapet sur une presse à tester les injecteurs. Ce montage permet d’appliquer non plus une dépression mais une pression sur l’extrémité du clapet et de vérifier au manomètre qu’il tient la pression sans fuir.

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Usinage au tour d’un adaptateur pour pouvoir tester le sens bloquant des clapets en le mettant sous pression.

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L’adaptateur, qui comporte deux filetages males M12 x 150 et un filetage femelle  M 14 x 150 pour recevoir le clapet, est terminé. Le second filetage male qui est perpendiculaire à l’axe de l’adaptateur devait nous permettre d’envoyer la pression sur le coté passant d’un clapet pour décoincer ceux éventuellement grippés. Toutefois, nos tests ont montré qu’un clapet coincé fermé, se retrouvait après mise en pression coincé ouvert, ce qui ne résolvait pas le problème!

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Ici, notre appareil à tester les injecteurs nous sert également à tester le sens bloquant des clapets d’admission. Cet appareil (home made également), constitué d’un vieux maitre cylindre de frein et d’un manomètre, nous permet de monter en pression jusqu’à 40 bars (limite d’échelle du mano).

On va maintenant s’attaquer au démontage et au nettoyage des clapets de sortie. Pour cela, il nous faut soit une clé plate  »américanisée » de 9/16″, soit une clé spéciale qu’on fabriquera soi même dans un morceau de tube de 22 x 16 dont on aura aplati l’extrémité pour qu’elle épouse la forme de la tête des écrous males de blocage.

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Voici les deux types de clé possibles que l’on peut utiliser si l’on a pas la chance de posséder la clé d’origine spécialement conçu à cet usage.

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Voici un clapet de sortie démonté. Il est maintenu en place sur son siège par un écrou mâle et une rondelle à graisser au montage pour réduire les frictions. Le clapet est déchargé des efforts de rotation par une rainure qui va s’encastrer dans un pion fixe. Ce dispositif permet de pouvoir ensuite serrer le raccord de la tuyauterie de l’injecteur en garantissant l’immobilité du clapet.

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Comme pour les clapets d’admission, il y a aussi (au moins) deux types de clapets de sortie. On voit que sur celui de gauche, le clapet est installé plus profondément.  La course de ce clapet est environ deux fois plus grande que ceux de droite ce qui nous fait penser qu’il doit pouvoir faire passer un débit un peu plus élevé.

Les tests de ces clapets de sortie ne sont pas commodes à faire individuellement et on attendra d’avoir remonté entièrement la pompe pour vérifier que d’une part il faut un seuil minimum de pression pour qu’ils s’ouvrent (ils ne doivent pas fuir spontanément avec la simple pression d’alimentation de la pompe à essence) et que d’autre part, les injecteurs … injectent.

Bon, maintenant on va s’attaquer à la partie sensible du distributeur: l’ensemble chemises/pistons. Pour démonter les écrous mâles spéciaux qui les maintiennent en place, si on n’a pas la clé-qui-va-bien il faut commencer par se la fabriquer.

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Une douille spéciale qui avait du me servir qu’une seule fois en trente ans a été recyclée pour la circonstance. Un hexagone de 12 mm sur plat avec un trou de 8,8 mm au milieu aurait aussi fait l’affaire. 

Une fois l’écrou mâle démonté, le problème n’est pas pour autant encore totalement résolu; l’extraction de la chemise n’est jamais facile et même parfois ardue: il faut décoller la pulpe du fond. Une pulvérisation de liquide dégrippant sur les chemises et dans le conduit d’arrivée d’huile moteur (là ou il y a le banjo) pour diluer 40 ans de résidus et des joints secs est souvent nécessaire. Si malgré tout, les chemises persistent à vouloir rester enracinées, il ne reste plus que la méthode hydraulique mais c’est pas facile à mettre en œuvre.

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Le démontage des chemises nous montre parfois (comme ici) l’état de grande fatigue des joints toriques d’étanchéité du circuit d’huile. Ils sont souvent à l’origine des fumées bleues à l’échappement.

Quand le bloc est totalement nu, il faut le nettoyer pour le débarrasser de tous ses résidus internes et vérifier la propreté des circuits d’huiles et d’essence. J’ouvre ici une parenthèse pour signaler que le circuit d’essence ne se limite pas au retour principal situé à l’opposé de l’arrivée. Il y a aussi le petit circuit secondaire qui collecte les fuites de compression des pistons et les recyclent vers le circuit de retour d’essence.  Les pistons qui contrôlent le dosage de l’injection n’ayant pas de segment d’étanchéité, ont à la compression des micros fuites d’essence normales qui sont prévues par le constructeur. Par contre, si les joints toriques supérieurs des chemises sont défectueux, l’huile va fuir par cette issue basse pression et se dissoudre dans l’essence pour contaminer le réservoir via le circuit retour. Un petit croquis va fermer cette parenthèse et illustrer de façon plus claire mon charabia.

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Chemise façon poupée vaudou où l’on voit le détail des circuit de retour d’essence par le trou supérieur (coté tête de piston) et d’huile par le trou inférieur. Les épingles nous montrent que les trous de perçage dans la chemise qui aboutissent à des chambres annulaires (dans la chemise ou dans le piston, c’est selon les modèles)  sont inclinés et il faut s’assurer de leur propreté. Photo de droite, un comparatif entre deux pistons avec et sans chambres (c’était pas facile de photographier l’intérieur de la chemise correspondante au piston de droite).

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Les trous supérieurs des puits de chemise communiquent tous entre eux par un mini collecteur qui aboutit au fond du trou fileté recevant le raccord de retour d’essence. Les trous inférieurs communiquent également entre eux pour aboutir au trou fileté qui reçoit la vis du banjo de l’arrivée d’huile moteur sous pression.

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Le raccord d’essence de la ligne de retour comporte deux trous de restriction qui sont indépendants et de calibrage différent. Le cloisonnement entre ces deux circuits de retour prévus dans le raccord est assuré par une rondelle d’étanchéité installée au fond du puits. On vérifiera bien sur que ces trous ne sont pas bouchés. Le joint torique (9 x 2 je crois) en bout de filetage assure l’étanchéité du circuit retour de fuites (circuit basse pression à environ 0,2 bar). La petite rondelle au fond du puits assure l’étanchéité du circuit retour principal (circuit à pression un peu plus haute comprise entre 1,5 et 2 bars) 

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Cherchez l’erreur sur cette vis du banjo d’arrivée d’huile qui extérieurement avait pourtant une bonne tête … Attendez, je mets un coup de chiffon pour mieux voir! Vraisemblablement la conséquence d’un joint de culasse détérioré avec un circuit d’huile mal rincé.

Comme pour les clapets d’admission, la première chose à faire était de commander des joints toriques pour rétablir les frontières entre l’huile et l’essence. Là encore, nous avons choisi des joints en FPM (mélange DF801) de dureté moyenne et de 12,1 x 1,6 mm (diamètre interne par diamètre du tore) de dimensions que nous avons trouvés dans le commerce pour assurer cette fonction. Ces dimensions sont très légèrement différentes de celles d’origine mais compte tenu de la dispersion des tolérances de fabrication, ils restent dans la bonne fourchette. Au remontage des chemises avec des joints neufs, on sent bien à la main que les derniers tours de serrage de l’écrou mâle écrasent bien les joints toriques. Un test hydraulique sera ultérieurement effectué en injectant une pression de 10 bars sur le banjo d’arrivée d’huile moteur pour s’assurer de la bonne étanchéité de l’ensemble.

La difficulté suivante est d’extraire la petite entretoise en alliage léger située autour de la chemise entre les deux joints toriques. Malgré plusieurs journées de trempette dans du dégrippant, certaines sont obstinément restées soudées sur la chemise.

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Dès qu’on leur serre le kiki avec une pince, les entretoises récalcitrantes tombent en poussière. Je ne sais pas en quel alliage elles étaient faites (peut être du « cochonium massif »?) …

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… mais je les ai refaites en dural. Le diamètre du puits (l’alésage) fait exactement 15 mm. Le diamètre externe de l’entretoise est entre 14,5 et 14,6 mm. L’espace résiduel entre les deux (environ 0,2 mm sur le rayon, soit une section de 3 mm²) est réservé à l’huile sous pression qui doit pouvoir circuler autour et communiquer avec le puits de la voisine.

Pour clôturer les opérations de contrôle de ce boitier, terminons par une vérification anodine mais qui peut éviter quelques soucis. La vis du banjo d’arrivée d’essence intègre un mini filtre métallique interne qui après quarante ans de service est complètement corrodé et se désagrège en poussières. Comme pour les clapets d’admission, il me semble prudent de supprimer cette … chose et de faire confiance au filtre d’essence principal.

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Détail de la vis du banjo d’arrivée d’essence. Après avoir retiré l’épingle qui maintient le filtre (ou du moins ce qu’il en reste) à l’intérieur de la vis, on extrait à la petite cuillère les restes fossilisés du filtre.

     

A suivre ….


  

Dans :
Par nanard289
Le 19 janvier, 2015
A 2:35
Commentaires : 10
 

10 Commentaires

1 2
  1.  
    NICOLAS Frédéric
    NICOLAS Frédéric écrit:

    Bonjour Bernard,

    D’abord merci pour ce didacticiel très utile et qui permet au béotien que je suis de comprendre le fonctionnement du KF .5

    Je possède une 504 de 165.000 kms et je bute sur le problème de réglage suivant.

    La pompe kugelfischer débite insuffisamment de carburant sur les cylindres 2 et 3 faisant que le moteur ratatouille à chaud et au ralenti et à des trous à l’accélération entre 2000 et 3000 tours.

    - Les débits d’essence sont identiques sur cylindres 1 et 4
    - Les débits sont 2 fois moindre sur le cylindre 3 et encore un peu moins sur le 2.

    Au démarrage à froid l’enrichisseur compense le manque d’essence et le moteur tourne rond jusqu’à la suppression du dit enrichisseur.

    Sont vérifiés les 4 injecteurs.
    Les 4 pistons qui contrôlent le dosage de l’injection ne sont pas grippés et coulissent normalement.
    Les 4 clapets d’aspiration et filtres sont OK
    Les 4 clapets de refoulement ne fuient pas.
    Pas d’essence dans l’huile de la pompe.
    La voiture ne fume pas bleue ni noir.
    Les filtres à essence sont neufs.
    Seul la pompe à essence BRESCH (ref 40010A) la pression et son débit n’ont pas encore été vérifiés, car elle est quasie neuve.

    Autre question, sur la pompe est t’il possible de modifier (augmentation) du débit de sortie d’essence.

    Cordialement
    Fred

    •  
      nanard289
      nanard289 écrit:

      Bonsoir Fred
      Suite à vos investigations, il est probable que le manque de débit constaté sur les cylindres 2 et 3 soit imputable à des cames et /ou des poussoirs usées. Cette usure se produit notamment suite à un défaut de rotation du poussoir (voir le lien suivant: http://nanard289.unblog.fr/presentation/divers/courroie-sedis-de-504-a-injection-la-controverse/pompe-kugelfischer-kf5-controle-de-lusure-des-cames/).
      Il n’est malheureusement pas possible de modifier individuellement la richesse de tel ou tel cylindre. On pourrait éventuellement agir sur la commande du starter pour enrichir les quatre cylindres en modifiant sa butée mécanique mais cela reviendrait à noyer les deux cylindres qui marchent correctement. L’approche la plus rationnelle si c’est bien un problème d’usure de cames et de poussoirs (c’est assez simple à vérifier), est de confier cette pompe à un spécialiste pour une remise en état.
      Bien cordialement
      Bernard

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