The Drink Team … et saucisson

L'association de plusieurs passionnés permet de surmonter les difficultés inhérentes à la restauration de voitures anciennes

 

Les pistons du 1800 Drink Team (édité le 8 Octobre 2016)

Dans un moteur 1600S de Berlinette traditionnel, il n’y a pas grand chose à dire sur les pistons: ce sont des pistons des années soixante avec leurs spécificités qui n’ont plus de secret pour personne. C’était des pistons moulés principalement caractérisés par un axe situé dans le milieu de la jupe (parfois légèrement désaxé de l’axe du cylindre) imposant des bielles courtes et équipés de segments très épais générant des surfaces de friction importantes. Pour notre nouveau moteur, nous avions décidé avec Dreyfus d’abandonner les conceptions anciennes pour adopter des pistons forgés type « hautes performances » résolument plus modernes. La principale difficulté était de trouver un modèle de piston de grande diffusion (c’est forcément moins cher et plus facile à trouver) dont la tête serait compatible (ou adaptable) avec la forme de la chambre de combustion spécifique du moteur Renault qui comporte une chasse latérale et deux soupapes en vé. Dans un premier temps, après bien des hésitations, nous avions sélectionné des pistons Supertech de 83mm d’alésage pour moteur 2L Honda.Cela a constituer notre variante 1.

J’ouvre ici une parenthèse sur la question légitime de savoir s’il faut choisir des pistons moulés ou forgés? Comme pour un calcul de prime d’assurance, il faut se demander quels sont les risques de casse encourus. Si c’est pour une utilisation touristique (les risques de casse sont très faibles), les moulés vont très bien: ils ont une excellente stabilité thermique (et donc un meilleur contrôle de la consommation d’huile) et sont généralement meilleur marché. Si c’est pour une utilisation résolument sportive, les risques de casse sont infiniment supérieurs et il faut préférer des pistons forgés. En effet, en cas de conflit entre piston et soupapes, le pistons forgé se déforme mais ne se casse pas  en mille morceaux comme un piston moulé qui – c’est là son moindre défaut – est fragile comme du verre. Cette conséquence est d’importance puisque dans un cas la bielle même avec un piston ayant la tête défoncée restera guidée au milieu du cylindre par le corps intact du piston en limitant la casse à la seule chambre de combustion, mais dans l’autre, le pied de bielle n’étant plus attaché au piston qui s’est brisé, celui ci entrainé par l’inertie du vilebrequin va tout casser sur son passage et gravement endommager le cylindre et le bloc moteur. Une dernière remarque: les pistons moulés utilisent un alliage d’aluminium hypersilicié qui leur confère un faible coefficient de dilatation à l’inverse des pistons forgés qui eux se dilatent davantage. Il faut donc en tenir compte quand on va déterminer le jeu chemise/piston. Fin de la parenthèse.

Dans les points positifs, ces nouveaux pistons avaient une hauteur de compression (c’est la distance entre l’axe et le bord de la couronne) réduite qui – malgré une course majorée – nous permettait donc de monter des bielles plus longues. Ils étaient en outre équipés de segments minces et les pistons complets pesaient environ 100grammes de moins que ceux d’origine (pourtant de plus petit diamètre). En contre partie, comme ils étaient prévus pour des culasses à quatre soupapes, il nous faudrait donc refaire le lamage pour le passage des têtes de soupape et adapter le rapport de compression en réduisant légèrement le volume du dôme. Par ailleurs, la forme en toit de la calotte allait nous obliger à revoir le système de la chasse d’origine de la culasse.

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Voici les pistons Supertech pour moteurs 1800 Honda multi-soupapes que nous allons adapter à nos besoins

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Ici, je refais le lamage pour la soupape d’échappement avec une fraise de 40mm

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Le lamage pour le passage des soupapes est terminé. On voit sur cette photo que l’angle d’inclinaison de la soupape d’admission a été légèrement réduit pour autoriser le montage d’une soupape de plus grand diamètre.

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Enfin, la dernière modification du piston consiste à retirer 1,4mm sur le haut du toit pour obtenir un rapport de compression autour de 11/1

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Vue « en coupe » de la modification de la chasse dans la chambre de combustion imposée par l’utilisation des pistons en toit.

Les axes de 21mm de diamètres sont – c’est maintenant une généralité pour les moteurs modernes – montés centrés au milieu du piston. Ils sont très courts et les extrémités sont souvent alésées coniques. Ils sont maintenus en place par deux joncs de faible section. Le segment coup de feu (ou coupe feu, selon que l’on soit policier ou pompier) en acier au chrome fait 1mm d’épaisseur. Le second segment de compression est un peu plus épais: 1,2mm. Le segment racleur est lui en trois parties: deux joncs très minces servant de joues placées en sandwich autour d’un anneau en métal ondulé. L’ensemble du racleur fait 2,8mm d’épaisseur. Bien évidemment, les épaisseurs réduites des segments et la jupe courte associées avec des bielles plus longues diminuent sensiblement les pertes par frictions sur la paroi du cylindre. Ce piston Supertec complet (diamètre 83mm) avec axe, clips et segments pèse 375 grammes soit exactement 100 grammes de moins qu’un piston d’origine!

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 Détail d’un segment racleur ici en costume 3 pièces 

Pistons variante 2:

Ayant décidé avec Dreyfus d’installer le vilebrequin « spécial variante 2″ dont la course est encore majorée par rapport à notre version initiale, il nous fallait installer soit des bielles un poil plus courtes (- 1 mm) soit des pistons à hauteur de compression encore plus réduite. J’ai finalement abandonné les pistons Honda qui nous obligeaient à avoir une chambre de combustion affaibli au centre de la chasse pour revenir à un modèle plus classique (mais plus cher) fabriqué par Cosworth. Il s’agit d’un modèle de piston qui équipaient  les moteurs Lotus Twin Cam mais qui a été modernisé par Cosworth pour avoir une plus faible hauteur de compression et être équipé de segments très fins (similaires aux Supertec). Avec sa large couronne plate, l’adaptation de la chasse était devenu beaucoup plus facile et seul le diamètre des pieds de bielles devait être modifié. Sur le moteur Lotus, les anglais n’ont en effet pas des axes de 21 mm mais de 13/16″ (soit environ 20,63 mm).

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Usinage de nouvelles bagues en bronze pour rendre nos pieds de bielle compatibles avec les axes de piston Cosworth. L’alésage de la bague est ici en cours d’ébauche. La finition sera faite après mise en place de la bague dans la bielle à la presse. L’alliage de bronze que nous avons choisi est un bronze d’aluminium (CW307G) contenant un peu de nickel qui lui confère une grande dureté tout en conservant un faible coefficient de friction.

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A l’aide d’un mandrin de guidage usiné aux nouvelles cotes, les anciennes bagues sont démontées et les nouvelles sont pressées dans les pieds de bielle.

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Dernière opération, la nouvelle bague une fois en place est alésée à sa cote de finition avec un alésoir extensible qui nous permet d’ajuster exactement le « gras » voulu de l’axe du piston.

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Détail de nos nouveaux pistons Cosworth. La diamètre de la jupe est de 83,38 mm et la hauteur de compression est de 28 mm. Comme pour les Supertec, les segments font 1, 1,2 et 2,8 mm d’épaisseur.

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Il ne sera peut être pas nécessaire de reprendre les lamages des soupapes qui sont ici assez largement dimensionnés. Avec ces nouveaux pistons, le rapport de compression devrait être autour de 11,8/1

 

AaC 1860 croisement soupapes

Détermination de la valeur théorique d’ouverture maximale des soupapes au PMH selon le calage de l’arbre à cames. Lorsque le pignon de distribution est ajustable, il faut que le jeu pistons / soupapes tienne compte des valeurs correspondantes aux variations maximales. Cers valeurs sont déterminées par lecture directe sur le relevé du profil de cames (document Techiprofil). Les ouvertures de soupape de ce graphique correspondent à la levée de la came, multipliée par le rapport de bras de levier du culbuteur (qui ici a été arbitrairement défini à 1,5). Il convient donc de faire une correction pour tenir compte du rapport de nos culbuteurs qui est de 1,6.  

 Le problème de l’interface avec le pied de bielle étant soldé, il fallait maintenant s’occuper de l’interface avec la culasse. La principale difficulté étant l’adaptation de la chasse dans la chambre de combustion avec la calotte du piston. Pour ne pas affaiblir le toit à cet endroit (le plafond n’est pas très  épais et l’eau n’est pas très loin), il m’a fallu modifier la conicité du dôme des pistons pour rendre la pente plus douce et minimiser ainsi le creux à faire dans la chasse.  Sur la tête de nos pistons Cosworth, il y a beaucoup de matière et cette modification n’est pas préjudiciable à leur tenue mécanique (à ce titre, ils sont 40 grammes plus lourds que les Supertec).

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Reprise de la conicité du dôme de nos pistons. Pour un serrage dans le mandrin, une bague a été préalablement usinée pour maintenir délicatement le piston en place. La quantité de matière retirée correspond à un gros cm3 (environ 3 g).

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Comparatif entre un piston modifié (à gauche) et un piston d’origine Cosworth. La conicité est maintenant plus faible ce qui permet de réduire le creux à usiner dans la chasse.

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Une culasse « martyre » nous sert ici de cobaye pour faire une première approche de la conicité à adopter.

Chambre combustion V2

Pas évident à voir, mais cette vue « en coupe » nous donne une assez bonne idée de la forme de la future chambre de combustion de notre variante 2.

A suivre ….

Dans :
Par nanard289
Le 2 mars, 2013
A 1:23
Commentaires : 0
 

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