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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
 
 
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Une pompe à huile … qui marche en « stéréo » (mise à jour le 27 Juin 2014)

Derrière ce titre de page désopilant – un peu pour attirer les esprits curieux – se cache notre dernière innovation (du moins je le crois car je n’ai encore jamais rencontré ce montage par ailleurs). Elle concerne le circuit de graissage et j’espère que grâce à elle, la pompe à huile ne déjaugera plus.

Les pneus de compétition (même pour les voitures anciennes) ont avec le développement technologique acquis un grip remarquable tout à fait capable de vous faire déjauger la pompe à huile, même avec un carter bien cloisonné. Sous l’effet de la force centrifuge, la boite à clapet autour de la crépine d’aspiration de la pompe à huile va essayer tant bien que mal de retenir emprisonnée de l’huile qui va chercher à grimper dans les étages supérieurs mais ne l’en empêchera pas et ne fera que légèrement retarder l’instant redouté du déjaugeage. Quelle frustration alors d’attendre que le voyant rouge s’éteigne avant de pouvoir ré accélérer pour sortir  d’une grande courbe comme le double droits du Bausset au Castellet ou la loooooongue courbe d’Estoril à Magny-Cours … et quelle tristesse d’entendre ses bielles mourir de soif! Pour s’affranchir de ce mal chronique inhérent à beaucoup de moteurs anciens, la solution idéale est sans aucun doute l’adoption d’un carter sec mais sa mise en oeuvre est assez lourde et couteuse. Une solution intermédiaire est l’utilisation d’un « accusump » (genre de vessie qui sert d’accumulateur de pression d’huile); c’est assez simple à installer pour un résultat souvent satisfaisant. Et bien pour le 1800 du Drink Team, j’ai essayé de trouver une solution originale avec une pompe à huile qu’on va faire marcher en « stéréo ».  Comme dans une bonne chaine Hi-Fi qui utilise deux canaux parallèles pour amplifier et restituer le son « en relief » à travers deux hauts parleurs séparés, notre pompe à huile qui était en « mono » a été dédoublée avec une double crépine d’aspiration  prévue de chaque coté du carter. Mieux que le service minimum qui en cas de grève assure un petit 20% du service,  cette disposition nous garanti en cas « d’agitation sociale » dans le carter d’huile un minimum de 50% du débit qui sera fourni par la pompe dont l’aspiration se fait du coté où la crépine reste submergée. Ca c’est pour la théorie. Voyons maintenant en pratique comment se fera la réalisation.

CIRCUIT HUILE STEREO

Détail de la mise en oeuvre de la pompe à huile externe à double étage. L’ancien conduit de refoulement de la pompe d’origine est mis en communication avec l’entrée du filtre pour conserver la fonction du clapet de décharge.

L’idée de doubler la pompe à huile passe d’abord par la suppression de celle qui est en place et son remplacement par une pompe double (à deux étages indépendants) qui sera installée à l’extérieur du bloc (comme sur un moteur à carter sec). Comme pour nos centres d’activités industrielles, la crépine d’aspiration de la pompe d’origine allait être décentralisée et dédoublée pour être relocalisée latéralement de chaque coté du carter à l’avant. Cette nouvelle disposition devrait nous garantir une alimentation en huile avec un minimum de 50% des capacités de pompage, quel que soit le coté vers lequel l’huile serait centrifugée en virage. Un cloisonnement revu du carter d’huile pour limiter le débordement vers l’avant nous garantira aussi le maintien de la lubrification pendant les freinages appuyés.

Une pompe à huile ... qui marche en

Pompe à huile à deux étages

En fouillant dans mes tiroirs, j’ai retrouvé une pompe à huile à double étages initialement prévue pour le graissage sous pression d’un ensemble boite de vitesse et pont arrière (comme on en trouve fréquemment sur les voitures du Nascar)

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La capacité volumétrique d’une pompe, dépend de la hauteur et de la largeur des dents des pignons ainsi que de sa vitesse de rotation. Ici, les dents ne sont pas très larges (20mm) et chaque étage ne pourra assurer que 75% du débit total initialement requis en tournant à mi vitesse du vilebrequin. Les deux étages débitant en parallèle, le débit en marche normale atteindra donc 150% du débit initial … de quoi aller sans doute titiller le clapet de décharge pour évacuer l’excédent de temps en temps. Par contre, en marche « dégradée » (c’est à dire quand un étage va déjauger) le débit transitoire sera tout de même de 75% du débit initial; de quoi assurer tranquillement l’intérim en attendant des jours meilleurs …

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Réalisation d’un manifold de refoulement commun aux deux étages. Ici je taraude l’extrémité pour pouvoir y visser un raccord aviation.

La mise en oeuvre d’une pompe à huile externe passe par l’adjonction d’un support qui permet de la fixer et d’assurer le réglage de la tension de courroie. Comme parallèlement, il avait été aussi envisagé d’installer une pompe à injection, la poulie de la pompe à huile servira de relais pour entrainer la « Kugelfischer » en cascade. Pour des commodités de réglage de la chaine pompe à huile /pompe à injection, il fallait que les pompes tournent exactement à mi régime du vilebrequin. On a donc retenu un rapport de 14/28 dents entre le vilebrequin et la pompe à huile, et un rapport de 1 sur 1 (28/28) entre la pompe à huile et la Kugelfischer. A noter qu’en cas de rupture ou de déchaussement de la courroie de pompe à huile, la pompe à injection n’étant plus entrainée, le moteur s’arrêtera instantanément.

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Maquettage pompe à huile 1

Pour vérifier les entraxes de fixation (qui déterminent les longueurs de courroie) et les alignements des poulies, j’ai réalisé un maquettage en utilisant une feuille de lexan (c’est plus facile à faire qu’avec une tôle de 5mm d’épaisseur!)

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Voici approximativement la disposition des futurs accessoires supplémentaires qui vont venir se greffer sur ce moteur.  La pompe à huile à ici une position satisfaisante; il ne faut pas l’installer trop haut sous peine de compromettre sa capacité d’aspiration (c’est le point faible des volumétriques). La Kugelfischer (après multiples essais) semble maintenant bien disposée également. La courroie installée provisoirement est là pour vérifier la longueur (il existe un programme de calcul capable de déterminer la longueur requise selon l’entraxe des poulies et leur nombre de dents mais un contrôle en vraie grandeur est toujours plus convaincant).

La livraison d’un nouveau carter d’huile (refabrication Disdero) nous a permis de commencer l’organisation des connections du circuit d’huile.  La difficulté principale sera d’aménager les deux « pick-ups » d’aspiration  (n’oublions pas que dans cette page, nous sommes « branchés stéréo »)  dans une zone stratégique et prévoir de  traverser la cloison du carter pour les relier ensuite sur les prises d’aspiration de chaque étage de la pompe à huile. Bien évidemment, l’ensemble doit être facilement démontable, accessible et compact.

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La pompe à huile étant maintenant externe, la plaque sous le filtre à huile a du être refaite pour ne comporter qu’un seul piquage (celui du retour du radiateur).

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La sortie du manifold de refoulement commun aux deux étages de la pompe à huile est (provisoirement) reliée directement à l’entré du filtre à huile (le radiateur est by-passé pour les premiers essais sur banc). Les conduites d’aspiration seront également réalisées en durite « aviation »  8-AN. Les piquages seront prévus à droite et à gauche de la face avant du carter.  Une tôle de cloisonnement interne du carter moins fantaisiste que celle d’origine sera refaite pour réduire au maximum les mouvements d’huile interne.

Le perçage et le lamage du carter pour prévoir le piquage des deux conduites d’aspiration ont été réalisés sur le tour transformé en fraiseuse pour l’occasion. L’opération la plus délicate a été de brider convenablement le carter sur le chariot du tour. Ensuite, pour l’usinage ça va tout seul.

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Les trous sont ensuite taraudés au pas du gaz (filetage conique) pour recevoir des raccords filetés.

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A l’intérieur, une crépine de filtration est vissée sur le filetage débordant de chaque raccord.

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Après avoir tourné et observé le carter d’huile dans tous les sens, nous avons décidé de le cloisonner en trois parties. Une partie centrale (d’une capacité d’environ 3L.) qui sera en communication via des clapets anti-retours articulés avec deux parties latérales (d’environ 1,5 L. chacune) qui compartimenteront les crépines d’aspiration. Les deux cloisons verticales qui délimiteront les deux compartiments latéraux et le centre seront recouverts par une tôle horizontale. Cette tôle horizontale pleine sera vissée sur le carter et sur le retour d’aile des cloisons verticales pour permettre le démontage de l’ensemble. Les retours d’huile de l’embiellage, guidés par la tôle horizontale seront déversés à l’arrière du carter dans le caisson central. De là, les clapets en tôle autoriseront l’entrée d’huile venant de la partie centrale vers les deux caissons latéraux. En cas de mouvement latéral de l’huile, le clapet du caisson délesté se referme, l’empêchant de se vider, tandis que le clapet du caisson surchargé reste ouvert privilégiant ainsi le transfert vers le « coté aspirant ». Cette configuration de carter d’huile semi-humide avec un toit entre le niveau d’huile et l’embiellage évite les risques de barbotage des masses du vilebrequin qui sur un carter humide peuvent entrer accidentellement en contact avec le niveau d’huile et générer des problèmes d’émulsion. Dans le même esprit, le puits de la jauge à huile va traverser la tôle horizontale avec un joint d’étanchéité (genre passe fil) pour éviter des remonter d’huile possibles par le trou de cette jauge.

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Détail d’une des deux cloisons verticales qui va compartimenter le carter. On voit que le fond du carter possède un évidement destiné à une crépine en position centrale  et qui va perturber l’étanchéité mais que je vais boucher avec

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…  une tête de piston réformé! Comme je cherchais un morceau d’alu d’environ 100mm de diamètre et de 7mm d’épaisseur, la mode étant au recyclage, j’ai trouvé un vieux piston qui fera très bien l’affaire. Pendant l’opération d’usinage pour l’adapter à la bonne épaisseur on note que l’axe de ce piston était alimenté en huile par deux trous venant de la gorge du segment racleur.

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Voilà, l’évidement au fond du carter est bouché et la cloison sera un peut plus étanche. J’aurais bien sur pu faire un décrochement dans la tôle mais c’est justement là que je voulais installer le clapet et il aurait eu son ouverture limitée par le rebord de l’évidement.

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 Le clapet a été récupéré sur la tôle qui était fournie avec le carter d’huile en contreperçant les soudures par point. Comme pour réaliser le nouveau cloisonnement j’utilise des tôles en alu, les clapets sont simplement rivetés avec des rivets aviation

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Détail d’un compartiment latéral. Evidemment, pour la vidange il ne faudra pas être pressé: le  »portillon » est prévu pour faciliter l’entré de l’huile dans le caisson; mais pas sa sortie!.

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Voilà, la tôle supérieure est en place. Elle nous fait une séparation physique entre l’embiellage et le niveau d’huile transformant ainsi notre moteur en carter semi-humide. Les tôles de cloisonnement verticales ne doivent pas être solidaires du couvercle si l’on veut pouvoir démonter l’ensemble à cause de l’encastrement latéral de celles-ci (le carter est en Té dans sa partie arrière). Le retour d’huile au fond du carter se fait par la déverse sur la partie arrière de la tôle horizontale, permettant ainsi à l’huile de dégazer pendant son retour gravitaire.  Le trou pour la jauge d’huile est exactement dans le prolongement du trou du carter moteur.  Ce trou sera équipé d’un passe fil qui servira de joint d’étanchéité pour le prolongement du tube de puits de  jauge afin d’éviter les risques de remontées d’huile  par ce trou.


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Détail du cloisonnement vertical et de la position des clapets.  Les cloisons sont maintenues par des écrous « aveugles » sertis car cette tôle horizontale est « borgne » d’accès…  On peut donc dire qu’elle est la reine de ce royaume !

La localisation de la pompe à huile à double étages en  externe a été un véritable casse tête pour à la fois éviter des conflits avec la traverse supportant le moteur, minimiser la hauteur d’aspiration et avoir un entraxe avec le vilebrequin tel qu’il corresponde à une longueur de courroie crantée normalisée. La plaque de plexiglas que j’avais utilisé pour pouvoir maquetter facilement l’ensemble m’a été fort utile et après différentes tentatives d’implantation, j’ai finalement réussi à trouver une position acceptable en ajoutant un galet tendeur sur la courroie car il me manquait quelques millimètres d’espace pour pouvoir adopter la longueur immédiatement inférieure qui m’aurait évité l’artifice du galet intermédiaire.  La position de la pompe à injection a été finalement plus simple à définir car l’emplacement disponible était suffisamment confortable (on verra plus tard que je me suis fait quand même piéger). Le maquettage terminé, le moment était venu de découper une tôle définitive pour remplacer le bout de plexiglas (transformé en gruyère par les différents essais) et franchir une étape supplémentaire de la construction.

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Le plexi du maquettage est ici superposé sur la tôle d’alliage léger (fortal) pour reporter l’emplacement définitif  des points de fixation des pompes.

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Le perçage de la tôle définitive est quasiment terminé et on va pouvoir songer aux détails. Comme à l’ancienne, Dreyfus lui fera une finition bouchonnée.

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La tôle pleine est déjà plus convaincante que le morceau de plexi!  Les pompes vont pouvoir être installées de façon rigide, ce qui va me permettre de contrôler l’alignement des poulies et le réglage des courroies.

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Finalement, ayant été obligé de sélectionner une courroie d’entrainement de la pompe à huile plus longue qu’initialement prévue, j’ai adopté la solution  pompe fixe avec galet tendeur.

La prochaine difficulté sera d’adapter et de fixer cette tôle sur la traverse qui va supporter le moteur. Ca va être un grand moment; on a déjà vu que le silenbloc de gauche devrait être déplacé de quelques centimètres vers la gauche pour laisser suffisamment d’espace à la courroie de la pompe à injection.

Michel Camus nous ayant soudé les piquages d’aspiration d’huile et le nouveau bossage pour y fixer un thermocontact  de température d’huile (celui qui commande le petit ventilo sur le radiateur) nous étions en mesure de remonter ce carter et de vérifier la capacité d’aspiration de notre nouvelle pompe à huile. Sans sa fiche technique, j’ignorais quelles étaient ses caractéristiques particulières et bien que  j’avais essayé de faire pour le mieux, j’avais malgré tout  la hantise de l’avoir installé trop haute.  Fort heureusement, le petit test de cet après-midi nous a conforté sur la capacité d’aspiration de notre pompe. Restera à voir à l’usage en conditions d’utilisation sévères si – comme nous l’espérons – cette solution technique sera effectivement supérieure au montage d’origine.

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Ce test franchi avec succès, l’étape suivante pour terminer cette page était de confectionner une paire de durites armées (communément dites « aviation ») pour relier les points de piquage du carter aux raccords d’aspiration de la pompe.

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Voilà, le circuit d’huile est quasiment terminé avec en premier plan à la base du carter les connections d’aspiration « en stéréo ». La bougie que l’on aperçoit en position inhabituelle n’est là que pour faire provisoirement le bouche-trou: il me manque le manocontact qui doit être installé à cet emplacement. Nous avions bien sur hâte de vérifier la montée en pression d’huile en actionnant la poulie de la pompe avec une chignole électrique et le résultat ne s’est pas fait attendre: ça pompe très fort. Cependant, dans ma précipitation à faire ce test, j’avais oublié que le joint Spi derrière le volant moteur n’était pas encore en place… et j’ai fait une grosse tâche d’huile par terre!

On remarquera également que pour des raisons d’encombrement, j’ai remplacé le filtre à huile Mahle initialement choisi pour sa faible perte de charge et sa grande finesse de filtration (il est très long et possède une large surface de filtration en papier à faible porosité) par un filtre Bosch plus gros mais plus court et dont les caractéristiques de filtration sont équivalentes. On peut rappeler à ce sujet que le filtre à huile d’origine avec sa surface de filtration rikiki et sa capacité discutable à piéger les fines particules est aujourd’hui devenu complètement obsolète !

 Un dernier mot sur le circuit d’huile du « Spécial Drink Team ». Tout comme pour le circuit d’eau de refroidissement, le circuit d’huile va être équipée d’une capsule thermostatique (l’équivalent du traditionnel calorstat) pour garantir une température d’huile aussi constante que possible. C’est en priorité la température de l’huile qui est en contact direct avec les pièces en mouvement qui conditionne les jeux de fonctionnement. Une huile trop chaude n’est pas une bonne chose pour le moteur, mais une huile trop froide (conditions hivernales) est encore pire. Cette fonction est assurée par une vanne de régulation à 4 voies (exactement comme pour une chaudière de chauffage central) qui – contrairement au calorstat d’un circuit d’eau – nous garanti un débit constant, quelle que soit la quantité d’huile aiguillée vers le radiateur. Son principe est décrit sur le croquis ci-dessous.

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Le principe est très simple: il consiste à moduler le débit d’huile allant vers le radiateur en fonction de sa température tout en maintenant constant le débit allant vers l’utilisation.

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Détail des pièces constitutives de la vanne quatre voies de régulation de température d’huile (ici, c’est une vanne de fabrication Mocal).

Comme notre nouveau carter d’huile était nettement plus profond que le carter en tôle d’origine, il nous fallait installer une jauge à huile rallongée. Par ailleurs, notre nouveau collecteur d’échappement étant un peu plus protubérant, il fallait également que l’autre extrémité de la jauge soit un peu plus haute pour éviter de se bruler sur le collecteur … et retrouver le trou du puits facilement!  C’était une bonne occasion de remplacer le bout de ferraille tordu en point d’interrogation du 1600 Renault par une nouvelle jauge plus élégante. En regardant sur Internet dans les pièces d’occasion, j’ai trouvé une jauge de Safrane (ça ne sort pas de la famille) qui dans sa forme et ses dimensions devait nous convenir. L’adaptation commence par la réalisation d’un tube pour la partie basse qui sera emboité dans le bloc moteur et qui traversera la tôle du plafond de notre carter semi-humide. La partie externe au bloc servira à emboiter le puits de jauge de Safrane que l’on aura éventuellement recoupée à la bonne dimension. Ce puits qui dispose en partie haute d’une petite patte de fixation pourra être maintenu sur le collecteur d’échappement.

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Fabrication d’un tube intermédiaire à partir d’un rond en alliage léger de 12mm de diamètre. La partie emboitée dans le bloc a  été réduite au diamètre de 10mm … 

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sur laquelle viennent deux joints toriques pour garantir une bonne étanchéité de la traversée.

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Le tube intermédiaire vu coté carter moteur traverse la tôle de cloisonnement horizontale du carter semi-humide. On voit également que bien que le premier silencieux (provenant d’une moto Suzuki Hayabusa) passe très près du carter d’huile (environ 5mm), son démontage ne nécessite cependant pas de retirer les échappements.

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Vue du tube intermédiaire coté externe. Le diamètre émergeant correspond exactement au diamètre interne du puits de jauge de Safrane qui va s’emboiter sur environ 4 cm. Ici, l’étanchéité des vapeurs d’huile est simplement faite par un peu de pâte silicone.

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Le puits de jauge est fixé en partie haute par une simple vis M6 sur une patte du collecteur d’échappement (entre les cylindres 3 et 4) avec des rondelles céramiques pour l’isoler thermiquement. Il faut monter le puits de jauge après installation du collecteur et inversement, le démonter avant si on envisage le démontage du collecteur d’échappement
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 Comme la région est exposée  »plein sud » , on a mis une crème solaire à haut indice de protection autour de l’extrémité en plastique de la jauge pour éviter que celle ci n’attrape une « insolation ».

Comme précédemment précisé, notre nouvelle pompe à huile à double étages était maintenant surdimensionnée pour les besoins de notre moteur en conditions normales (c’est à dire quand il n’y avait pas de déjaugeage et que les deux étages débitaient correctement). Le clapet de décharge d’origine avait été conservé en sécurité pour pouvoir retourner le débit excédentaire directement dans le carter. Toutefois, ce dispositif de sécurité interne à tarage constant ne nous permettait pas d’ajuster facilement la pression de service à une valeur choisie (pas commode d’aller modifier le tarage du ressort du clapet de décharge). L’idée d’installer un régulateur de pression d’huile externe et réglable me paraissait dans notre cas être une bonne alternative pour pouvoir ajuster précisément notre pression d’huile de service en modulant le débit d’huile excédentaire. Le ressort du clapet d’origine avait été renforcé (petite cale sous le ressort) pour décaler son seuil de fonctionnement vers le haut et conservé uniquement en sécurité pour compenser une défaillance éventuelle du second régulateur que l’on se proposait de rajouter. Si pour une raison quelconque le nouveau ne nous donnait pas satisfaction, il serait alors facile de le supprimer purement et simplement sans pour autant mettre l’installation en danger!

Notre nouveau couvre culbuteurs (de refabrication Disdero également) comportait curieusement – comme sur le modèle d’origine – un double piquage pour les reniflards, dont la fonction et l’utilité m’ont toujours échappés. Autant il est indispensable d’en avoir un pour équilibrer la pression interne du moteur avec la pression externe, autant le second orifice me semblait inutile … sauf si on envisageait de lui créer une nouvelle fonction. C’est précisément ce piquage excédentaire qui allait nous servir à installer la décharge de notre nouveau régulateur de pression.

On trouve bien sur dans le commerce des régulateurs de pression tout prêt à être installés, mais pour minimiser les durites externes (déjà nombreuses) et simplifier le circuit, j’ai entrepris d’en fabriquer un spécifiquement adapté à notre installation. Le but était de le fixer directement sur le couvre-culbuteurs. Ca nous permettrait déjà de supprimer une durite de raccordement.et – c’était une idée de Dreyfus - ça faciliterait l’accès à la vis de réglage de la pression d’huile.

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Voici notre couvre culbuteurs avec ses deux piquages de reniflard initialement prévus.

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Détail des composants de notre régulateur de pression d’huile « home made ». Il comprend une embase de section hexagonale dans laquelle est vissé un raccord latéral d’arrivée d’huile et une vis creuse qui sert à la fois de siège au piston et de fixation sur le couvre culbuteur. L’embase est coiffée d’un capuchon en charge de guider le piston régulateur. Une vis avec un contre-écrou permet le réglage de la précontrainte du ressort, ce qui va déterminer le seuil de pression d’ouverture.

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Notre régulateur de pression est maintenant en place … à un endroit qui lui semblait spécialement dédié!

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Le siège du piston est usiné dans une  vis M12 à Tête fraisée, elle même vissée dans le fond de l’embase. L’épaulement que l’on aperçoit sur la tête sert à déterminer la surface en couronne du piston plongeur sur laquelle la pression d’huile va s’exercer. Lorsque la force s’exerçant sur le piston est supérieure à la précontrainte du ressort, celui-ci coulisse et libère le trou d’évacuation de l’huile. La pression alors retombe et le clapet se referme. La vis permet d’ajuster le seuil d’ouverture en comprimant plus ou moins le ressort. Lorsque la vis de réglage est vissée à fond (précontrainte du ressort maximale), la course du piston est limitée à deux millimètres seulement, réduisant ainsi le débit d’huile de retour, ce qui devrait se traduire par une chute de pression plus faible.

Pour terminer la page dédiée au circuit d’huile, nous finirons avec l’installation d’un pot de purge que les motoristes allemands ont plus prosaïquement rebaptisé « déshuileur ». Cet accessoire est en effet destiné à collecter les vapeurs d’huile évacuées par le (ou les) reniflard(s) et à les condenser pour pouvoir les recycler proprement. Il y a une quarantaine d’années, on recyclait ces vapeurs d’huile dans le filtre à air qui les mélangeait alors avec les gaz d’admission. Elles finissaient brulées. Le souci de réduire au maximum les cendres et autres résidus de combustion a ensuite conduit les motoristes à revoir ce vieux principe de recyclage pour adopter un procédé plus efficace en les condensant et en les collectant. Ce principe étant très simple à mettre en œuvre, nous on a fait pareil … ou presque.

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Détail du montage du déshuileur. Il est fixé à l’arrière du bloc sur la traverse moteur et sous le collecteur d’échappement.. C’est le seul endroit où il restait encore un peu de volume disponible

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Par nanard289
Le 20 janvier, 2013
A 0:19
Commentaires : 7
 
 
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Le clapet de décharge de la pompe à huile (mis à jour le 9 aout 2015)

La mécanique est une école d’humilité permanente; du moins en ce qui me concerne. Je viens te faire partager ici une erreur commise par manque de vigilance, qui nous a obligé à ouvrir le moteur après seulement quelques dizaines de kilomètres parcourus! Le symptôme de l’anomalie nous a été signalé par l’indicateur de pression d’huile: l’aiguille tombait de temps en temps en dessous de 2 bars et parallèlement, le voyant rouge s’allumait. La possibilité d’une mesure fausse n’a pas été retenue car notre manomètre de type mécanique était neuf en remplacement de l’indicateur électronique d’origine d’une précision plutôt approximative.  Il nous fallait donc démonter le moteur pour inspecter le circuit de graissage.

Notre nouvel indicateur de pression d’huile a une échelle allant de 0 à 10 bars et l’aiguille se déplace sur un angle de 270° (ce qui améliore la précision de la mesure, comparativement au galvanomètre d’origine dont l’aiguille fait un angle d’environ 75°). Le piquage hydraulique est réalisé à l’entrée du radiateur d’huile.

Le clapet de décharge de la pompe à huile (mis à jour le 9 aout 2015) IMG_7748-300x225

Evidemment, le premier organe suspecté était la pompe à huile. Après contrôle de l’aspiration où tout semblait normal (crépine propre, espace entre fond de carter et crépine convenable, joint de la bride OK …), j’en viens à inspecter le coté refoulement. Toutes les pompes volumétriques ont un clapet  de décharge pour les protéger contre les risques de surpression.  En effet, les liquides étant incompressibles, en cas d’obturation du refoulement, la pression d’huile peut atteindre des valeurs à trois chiffres (théoriquement la pression devient même infinie) pouvant provoquer l’éclatement du carter ou la rupture de l’arbre d’entrainement. Généralement, cette soupape de sécurité est constitué d’une bille et d’un ressort de compression. Lorsque que la pression d’huile s’exerçant  sur la bille dépasse la valeur de tarage du ressort, celle ci décolle de son  siège libérant ainsi  la pression excédentaire en la redirigeant vers l’aspiration par un  conduit de by-pass.  Dans le cas du moteur Renault, l’ensemble bille siège (souvent sujet à de petites fuites) a été avantageusement remplacé par un piston qui coulisse dans un alésage pourvu d’une lumière communiquant avec l’aspiration. Ce piston – appelé aussi tiroir – est comprimé par un ressort qui le maintien en place sur un bossage servant de butée. Dans notre cas, j’ai eu la désagréable surprise de constater que le tiroir du clapet de décharge n’était pas à sa place. Il était coincé en position intermédiaire et n’était pas revenu sur sa butée!

Sur la photo ci-dessous on voit que le tiroir du clapet de décharge est coincé en position intermédiaire et n’est pas en position normale. N’ayant plus l’écran du bossage de la butée, la surface offerte à la pression devient  alors plus grande; le clapet est détarré et s’ouvre alors plus facilement.

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Détail des éléments constituant le clapet de décharge (ici, il y en a deux). On distingue le piston (tiroir), le guide du ressort faisant office de poussoir, le ressort (celui de droite est un peu avachi) et la coupelle maintenu par un grosse goupille fendue. Sur les modèles un peu plus sophistiqués,  l’ensemble coupelle goupille est remplacé par une vis épaulée et un contre-écrou, permettant ainsi de régler la précontrainte du ressort et donc la valeur de la pression maxi du seuil de décharge

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Après rodage du cylindre dans son alésage et remplacement du ressort, les choses semblent revenues dans l’ordre.

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Cette carence de contrôle nous aura couté une vingtaine d’heures de travail supplémentaire et un jeu de coussinets que nous changerons par précaution. Autant dire que la prochaine pompe à huile qui me passera entre les mains sera inspectée sur toutes ses coutures avant d’être installée

Un dernier mot à propos du tarage du clapet de décharge. Cette soupape de sécurité ne sert qu’à protéger la pompe et à rien d’autre. Elle est généralement tarée  pour avoir un seuil d’ouverture compris entre 8 et 10 bars ce qui est bien au delà de la pression usuelle de service. Il est illusoire de croire que c’est elle qui régule la pression d’huile et qu’un ressort plus dur améliorera le graissage en relevant la pression. Garder en mémoire que la pression d’huile ne dépend que de la viscosité de l’huile utilisée (et donc de sa température), des jeux de fonctionnement du moteur (embiellage principalement) et de l’endroit où elle est mesurée. A ce sujet, il n’est pas rare par exemple d’avoir une différence de 1 bar (à température normale de fonctionnement) entre l’entrée et la sortie d’un filtre à huile! Paradoxalement, une pression trop haute est révélatrice d’un mauvais graissage (l’huile a du mal à circuler), ça peut être une huile trop visqueuse (ou trop froide) ou des jeux de fonctionnement trop faibles (coussinets trop serrés). C’est le cas par exemple d’un moteur froid. A l’inverse, une pression trop basse est révélatrice soit d’une huile trop fluide (ou trop chaude) soit de jeux de fonctionnement trop larges ou bien, encore d’une pompe devenue sous-dimensionnée suite à l’adjonction de nouveaux consommateurs (adjonction de gicleurs d’huile sous les calottes de piston, adjonction d’un turbo …). En aucun cas, la modification du tarage du clapet de décharge n’améliorera la situation. La solution passe alors soit par l’installation une pompe à plus grand débit, soit par l’augmentation de sa vitesse de rotation. Cette dernière option est facile à réaliser sur quelques rares moteurs ayant leur pompe à huile entrainée par chaine ou par courroie, mais beaucoup plus compliquée pour les autres. 

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Par nanard289
Le 6 mai, 2012
A 11:50
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