The Drink Team … et saucisson

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

 

L’usinage du bloc moteur du 1800 « spécial Drink-Team » (mise à jour le 22 Novembre 2016)

L’usinage du bloc moteur pour transformer un 1600 en 1800 est incontestablement la modification la plus délicate à réaliser. De la qualité, du soin et des choix technologiques apportés pour réaliser cette opération dépendra la fiabilité du moteur dans le temps. On ne peut pas ajouter d’étages à sa maison sans se soucier de savoir si les fondations existantes vont supporter sans broncher la charge supplémentaire. Le choix de la valeur de l’alésage (qui va contribuer à déterminer évidemment la cylindrée) va conditionner la première question essentielle: faut-il conserver ou non l’entraxe de 89mm des cylindres d’origine?  D’après nos estimations basées sur les quantités de matières  restantes après usinage des alvéoles du bloc, jusqu’à 82mm on peut raisonnablement conserver l’entraxe d’origine. A 82,5 d’alésage on devient en délicatesse avec la résistance des matériaux car le fut de guidage de la chemise devient trop mince au centre.  Pour un alésage de 83 et au delà, il faut augmenter la cote d’entraxe des cylindres pour ne pas trop affaiblir la structure … mais il faut se résigner à accepter la cascade des contraintes qui vont en découler (bielles, chambres de combustion et soupapes désaxées légèrement des cylindres). 

USINAGE BLOC 1800

 Faut-il conserver ou non l’entraxe de 89mm des cylindres d’origine?

Pour Dreyfus c’était clair: quitte à transformer le moteur, autant ne pas faire dans la demi-mesure et puisque le but était de rajouter des cm3, il fallait utiliser des pistons aussi gros que possible! Finalement, notre choix de l’alésage s’est porté sur une valeur de 83,50mm avec une cote d’entraxe des cylindres de 90mm*, ce qui nous laissera la possibilité pour les futures opérations de maintenance de pouvoir encore réaléser les chemises à 84.

* Nota: La cote d’entraxe des cylindres de 90mm correspond à celle d’un moteur Honda 1800 pour lequel il existe des chemises spéciales que l’on a pu adapter sur le bloc Renault

La première étape pour la modification du bloc a été de réaliser une plaque de rectification (honing plate) au nouvel entraxe de 90mm pour pouvoir l’adapter sur le plan de joint et permettre dans un premier temps le positionnement de l’outil pour agrandir les alvéoles  des futs de cylindres et ensuite de simuler les contraintes de serrage de la culasse pour pouvoir rectifier les nouvelles chemises en place dans le bloc. C’est l’ami Dreyfus qui s’est chargé de cette opération. De mon coté, j’ai récupéré un joint de culasse que j’ai redécoupé à la Dremel pour avoir la correspondance avec le nouvel entraxe et le nouveau diamètre des cylindres. Ce joint provisoire qui sera interposé entre la plaque de rectification et le bloc ne servira évidemment que pour les opérations d’usinage.

L'usinage du bloc moteur du 1800
Plaque de rectification

La plaque de rectification du bloc est prévue avec des raccords hydrauliques qui communiquant avec la boite à eau, permettent de faire une circulation d’eau chaude (80°C) dans le bloc pendant la rectification des cylindres. La plaque étant beaucoup moins épaisse que l’ensemble culasse / rampe de culbuteurs (mais d’une raideur équivalente), les vis de fixation d’origine (M11 x 150) ont été remplacées par des vis de culasse provenant d’un moteur Nissan.

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Bien que l’alésage de la plaque (et du joint) soit de 85mm, un oeil averti remarquera la faible largeur à certains endroits de la portée d’un joint standard sur les hauts de cylindre (cylindres 1 et 4 notamment). Il est vraisemblable que le joint définitif sera fait sur mesure (MLS de Cometic ou équivalent) pour corriger ce maillon faible.

Pour pouvoir réaléser les embases des chemises dans le bloc, le rectifieur va s’aligner sur les alésages de la plaque de rectification (qui eux sont naturellement déjà décentrés) qui a été soigneusement mise en place (contrôle de l’alignement de l’axe des cylindres avec l’axe du vilebrequin).  L’épaisseur de la plaque de rectification et sa matière ont calculée et choisie pour avoir une rigidité longitudinale équivalente à celle de la culasse (merci aux services techniques de Renault … et aux programmes de calcul) pour obtenir une déformation équivalente lors du serrage sur le bloc.

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Le bloc est ici prêt à partir chez Rectification 2000 pour y subir une opération de lifting pas comme les autres …

Après avoir connu quelques soucis sur « la table d’opération », le bloc est finalement presque terminé d’usiner. Il reste à réaliser  le petit lamage de l’embase des chemises, celui qui va conditionner la hauteur de débordement de celles-ci, qui – conformément aux prescriptions du fournisseur des chemises - doit être maintenant comprise entre 4 et 6/100èmes. On est loin des 15 à 20/100 èmes initialement préconisés par Renault dans les années soixante.

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Cette photo nous montre le détail de l’usinage de la partie haute du bloc, là où va s’emboiter la collerette du haut de la chemise améliorant ainsi la rigidité de l’ensemble. La hauteur de la collerette  est de 1/2″ (environ 12,7mm)  mais le lamage est plus profond pour augmenter la section de passage du liquide de refroidissement sous le haut de la chemise.

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L’usinage du bloc est terminé et l’heure est au montage. Les chemises sont équipées de leurs joints toriques, leur base est graissée et une pate d’étanchéité est appliquée sur la portée du fond. A gauche, Patrick (Rectif 2000) met sa dernière touche pour casser quelques arrêtes vives et Dreyfus fini d’installer les joints toriques sur les futs de chemises.

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La première chemise vient d’être emboitée (il a fallu utiliser un maillet pour les derniers millimètres) et la cote de débordement est parfaitement respectée au 1/100ème près.

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Voilà, toutes les chemises sont en place et je suis stupéfait par la précision de l’usinage qui a été réalisé. Un barreau en acier rectifié posée sur les collerettes  des quatre chemises installées révèle un écart d’un petit centième entre la plus haute et la plus basse. Bravo Patrick!

Les chemises étant installées, on peut remettre la plaque de rectification en place et la serrer au couple pour simuler les contraintes de la culasse. Nous voilà maintenant prêt pour partir en direction de l’aléseuse pour dégrossir l’usinage des cylindres  puis de la rectifieuse pour la finition. Pour éprouver  la bonne  étanchéité du circuit de refroidissement autour des chemises, il suffit d’installer un raccord pneumatique sur la plaque qui simule la culasse, de gonfler le moteur, puis de mettre de l’eau savonneuse autour des points critiques (embases des chemises notamment)!

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Le bloc est ici gonflé à environ 3 bars et la seule fuite trouvée était … sur le raccord pneumatique de la plaque!

Les blocs moteurs Renault de 1600cc ne sont pas tous identiques et ont subit diverses évolutions. En comparant des pièces critiques sur deux types qui extérieurement semblaient être jumeaux, j’ai remarqué que les chapeaux de palier du vilebrequin étaient plus hauts et plus massifs sur l’un que sur l’autre et avec des vis de fixation sensiblement plus longues (+10mm).

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Comparaison de deux chapeaux de palier issus de deux blocs différents. Le premier à droite est un peu moins haut (-5mm) et les vis sont 2cm plus courtes que celui de derrière dont le taraudage démarre environ 1 cm sous le plan de joint du palier ce qui minimise d’autant les risques de fissures en reportant les efforts vers le centre du bloc.

Il est habituel sur un moteur ayant subit une préparation plus ou moins conséquente en vue d’améliorer ses performances, de remplacer les vis soumises à des efforts importants par des vis (ou goujons) de qualité supérieure. N’oublions pas que ce bloc était au départ initialement conçu pour un modeste moteur de 1470cm3 développant 60CV … et qu’on envisage aujourd’hui d’en sortir environ 3 fois plus. C’est le cas bien sur pour les vis de tête de bielle qui sont de loin les vis les plus sollicités et les plus critiques dans un moteur, mais il y a aussi les vis de chapeau de paliers et les vis de culasse qui sont concernées (non monsieur, les vis platinées ne comptent pas). On trouve chez les fabricants spécialistes de la visserie de haute qualité réalisée dans des aciers nobles, des vis ou des goujons dont les caractéristiques mécaniques peuvent être plus de deux fois supérieures à de la visserie ordinaire de série. Pour nos paliers de vilebrequin, nous avons donc également remplacé les vis d’origine par des goujons ARP en aciers traité avec en plus, une forte tôle en acier dur (XC60) additionnelle  pour entretoiser tous les chapeaux de palier entre eux, ce qui renforce très sensiblement le coeur de ce bloc en aluminium. Cet artifice, communément utilisé aux USA sous le nom de « main girdle », permet de sortir des puissances inavouables sur des petits moteurs ayant des blocs modernes de plus en plus fins. Notre plaque de renfort est en cours d’usinage ainsi que le dessus des chapeaux de palier qui doivent être surfacés pour garantir une bonne portée et faire bloc avec la plaque additionnelle. Je mettrais la photo de ce montage qui permet de renforcer considérablement les « fondations de la maison » dès que l’ami Dreyfus aura terminé les usinages.

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Un chapeau de palier modifié (en premier plan) pour assurer un bon plan d’appui à la plaque de renfort qui viendra en sandwich sur ses épaules. Derrière lui, un autre chapeau attend son tour pour se faire raboter l’échine.

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 Opération de maquettage avec le vilebrequin et une bielle pour déterminer la forme des découpes et les dimensions de notre plaque de renfort des paliers. On voit que pour les paliers 1 et 5, j’ai du casser les angles interne du bloc pour ne pas trop étrangler la largeur de la plaque aux endroits critiques et lui conserver une très bonne rigidité.

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Comme l’aluminium en tôle fine est beaucoup plus facile à usiner que l’acier dur en tôle épaisse, j’ai fait un gabarit pour vérifier les jeux de fonctionnement entre l’embiellage et la future plaque. 

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D’abord je vérifie le passage des masses d’équilibrage du vilebrequin qui est monté ici sans les cales latérales ce qui permet de vérifier les jeux longitudinaux mini et maxi. Là c’est le jeu mini coté poulie …

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et ici c’est le jeu maxi.

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Une découpe supplémentaire a du être ajoutée symétriquement sur le gabarit pour le passage des têtes de vis de la tête de bielle … comme quoi c’était pas inutile de faire un gabarit. 

C’est une évidence, mais il faut le rappeler de temps en temps: quand on installe de nouvelles vis (ou de nouveaux goujons) de classe supérieure, les couples de serrages sont bien sur à majorer pour augmenter les forces de précontraintes, repoussant d’autant les possibilités de déplacement des pièces assemblées (les vis s’allongent quand elles supportent des efforts supérieurs à leur précontrainte). Ainsi, pour nos nouveaux goujons de palier (dont le filetage coté bloc reste en M10 x 150) le couple de serrage qui était initialement préconisé à 65mN pour les vis d’origine (filets huilés) va passer à 81mN selon les recommandations du fournisseur avec la graisse spéciale ARP-qui-va-bien (soit l’équivalent de100mN avec des filets simplement huilés). Ce couple de serrage majoré d’environ 50% par rapport au couple d’origine permet d’augmenter considérablement la charge de la précontrainte. Autre évidence, une chaine ne valant que par son maillon le plus faible, il faut naturellement que le filetage dans le bloc soit suffisamment profond et en bon état pour encaisser cet effort supplémentaire. Ici, la profondeur taraudée dans le bloc est de 32mm et les vis n’avaient jamais été démontées, ce qui – sur ce point là – nous met à l’abri du malheur. Si on rencontre des soucis (et on ne doute pas d’en avoir), ils viendront probablement d’ailleurs.

 

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Sur un bloc ancien, il ne faut pas hésiter à passer un peu de temps pour nettoyer les fonds de taraudage des vis de palier (comme ici) ou des vis de culasse pour éviter des mauvaises surprises au remontage.  Pour cela, j’utilise un taraud de finition suffisamment long (surtout pour les vis de culasse). Il y a toujours des saletés d’accumulées dans le fond, même quand le taraudage est débouchant (c’est curieusement le cas de 3 taraudages de palier sur les 10).

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On aperçoit au fond du couloir dans les recoins du bloc,  la tête du taraud nettoyeur qui dépasse du taraudage débouchant. Après quarante ans de servitude, faire le ménage « en grand » n’est pas une tâche superflue.

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Les taraudages une fois nettoyés peuvent recevoir les nouveaux goujons ARP qui associés à la plaque de renfort vont contribués à renforcer considérablement le bas moteur.

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Main Girdle special Drink Team

La plaque d’acier découpée au laser par les soins de Michel Camus  pour renforcer les fondations du bloc moteur vient d’arriver. Rien à dire sur la précision de la découpe (+ou – 0,1mm); tout est  conforme à notre attente. Cette association plaque de renfort/goujons ARP  permet de multiplier au moins par 2 la rigidité torsionnelle du bloc, minimisant ainsi les risques de problèmes d’étanchéité des futs de chemise. Le montage est ici fait avec un palier provisoire. Les paliers définitifs sont en cours de surfaçage chez Michel Camus et ne devraient pas tarder à regagner leur domicile.

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Main girdle moteur 1800 Alpine

Il a fallu faire quelques petits ajustements pour le passage des vis de tête de bielle … en tenant compte qu’un coussinet puisse se détériorer! 

La page de l’usinage du bloc se termine ici et je pense en toute modestie que nous devons être les premiers « bidouilleurs » à avoir retenu la technologie MID* développé par le fabricant US de chemises Darton  pour la mettre en oeuvre sur un bloc Renault 1600 Cléon. L’avenir nous confirmera si nous nous sommes engagé dans une large avenue … ou dans une impasse. A ce propos, comme me le faisait justement remarquer l’ami Philippe Loutrel: il n’y a qu’en livrant des batailles que l’on peut espérer remporter des victoires!

*Modular Integrated Desck

 

Image de prévisualisation YouTube

Une petite vidéo qui nous montre l’embiellage assemblé dans le bas moteur. Le vilebrequin de retour du traitement thermique n’a pas pris 1/100ème de désalignement! On le contrôle simplement en montant les pistons sans segment et en ne mettant pas les joints Spi: à la main il tourne tout seul (la sensation tactile est grande et permet de bien « sentir » le comportement des pièces en rotation).  On ne peut malheureusement pas en dire autant pour l’arbre à cames qui a très mal supporté le traitement thermique.

Usinage du bloc : suite et fin

Ayant finalement retenu le montage d’un vilebrequin en acier forgé (inspiré de notre variante 2), la question des coussinets était revenue à l’ordre du jour: Fallait-il conserver les coussinets standards d’origine Renault, ou bien faire un réalésage en ligne pour se mettre au standard de notre vilebrequin exotique?

C’est le moment d’ouvrir ici une parenthèse sur les coussinets en général. Quand on compare les qualités d’une huile moteur des années soixante dix et une huile de synthèse d’aujourd’hui, on peut dire qu’il y a eu beaucoup de progrès de réalisé. Pour les coussinets, c’est la même chose. La comparaison des coquilles d’aspect aluminium issue de la grande série qui étaient installées sur le moteur de la Berlinette fait aujourd’hui triste figure par rapport à des coussinets de compétition modernes. Nous avions déjà réalisé cette modification avec bonheur sur les têtes de bielle de notre première variante en adoptant le standard Honda (et les coussinets modernes qui vont avec), nous devions faire la même chose avec les paliers des tourillons de notre nouveau vilebrequin. Fin de la parenthèse.

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Différence d’aspect extérieur entre un traditionnel coussinet d’origine Renault des années soixante dix (à gauche) et un coussinet moderne de compétition avec un revêtement multicouches

Pour se convaincre de la nécessité d’un réalésage de la ligne de palier (c’est forcément une opération couteuse), il nous a suffit de faire quelques mesures sur notre vieux bloc pour nous conforter dans cette décision. La cote nominale du tourillon d’un vilebrequin de moteur 1600 Renault standard est de 54,80 mm et l’épaisseur d’un coussinet est de 1,95 mm. On devrait donc avoir une ligne d’arbre d’un diamètre théorique de 54,80 + (2 x 1,95) = 58,70 mm. Il faut rajouter à cette valeur 4 à 5 /100ème de jeu pour le film d’huile, ce qui nous donne un diamètre de ligne d’arbre qui doit être compris entre 58,74 et 58,75 mm

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Les mesures nous indiquent une usure quasiment nulle pour le palier N°5  qui augment ensuite progressivement sur les autre paliers pour atteindre 3,5 /100èmes sur le palier N°1 (coté volant moteur).

Notre décision devient finalement relativement facile à prendre: nous allons refaire aléser la ligne d’arbre du vilebrequin à une cote supérieure pour recevoir des coussinets modernes. Ceci nous permettra d’effacer l’ovalisation (ou plutôt de compenser le tassement du métal) que ces paliers ont subie dans une vie antérieure.

Dans :
Par nanard289
Le 2 novembre, 2012
A 18:21
Commentaires : 0
 

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